La mejor solución para motores servomotor de control de precisión

Los servomotores ofrecen control preciso del movimiento

El motor servo es un término general para motores que utilizan mecanismos servo. El llamado sistema servo es un dispositivo de control que opera de acuerdo con comandos de instrucción. Se aplica al control servo de motores. Se instalan sensores en los motores y las máquinas controladas, y los resultados de detección se devuelven a los amplificadores servo para compararlos con los valores de instrucción. Es diferente de los motores paso a paso controlados por una señal de pulso de entrada, ya que un motor servo es controlado por una señal de retroalimentación.

Las características de acción de los motores servo son el control de posicionamiento de ubicación y el control de velocidad de acción. Sus principales características son que la velocidad puede controlarse con precisión, el rango de control de velocidad es amplio (además de ser estable y funcionar suavemente a velocidad constante), la velocidad puede cambiarse en cualquier momento según sea necesario, puede rotar de manera estable a velocidad extremadamente baja, y puede realizar rotación hacia adelante y hacia atrás y acelerar y desacelerar rápidamente. Los motores servo requieren un tiempo muy corto al cambiar de operación estática a dinámica o de operación dinámica a estática y pueden mantener su posición incluso con fuerza externa, generando instantáneamente gran par dentro del rango de capacidad nominal, con gran potencia de salida y alta eficiencia.

Soluciones de controladores de servo compatibles con Ethernet industrial

Para controlar un motor servo de manera más precisa y rápida, Arrow Electronics desarrolló el sistema de control de motor ARROW-ADI ADP SERVO ── el procesador de control de señal mixta ADSP-CM4xx basado en productos ADI, que adopta un núcleo de procesador ARM Cortex M4, integra un ADC de alta precisión, acelerador digital y filtro, SRAM y memoria flash, y abundantes periféricos. El procesador ADSP-CM4xx es adecuado para una amplia gama de aplicaciones embebidas que requieren control en tiempo real de alto rendimiento y conversión analógica.

El ARROW-ADI ADP SERVO adopta un núcleo ARM Cortex M4 de 240 MHz con unidad de aritmética de punto flotante integrada, que puede soportar modelos de programación avanzados y algoritmos complejos. Tiene 384KB de SRAM incorporada y memoria flash de 2MB, lo que permite manejar fácilmente programas grandes. Cuenta con un ADC SAR de 16 bits de doble canal. No hay códigos perdidos, más de 13 ENOB, y la tasa de conversión alcanza 380 ns, lo cual es adecuado para aplicaciones de control de bucle cerrado de alta precisión. Con un motor de análisis armónico (HAE), es compatible con la conexión a la red y admite funciones avanzadas de PWM y temporizador, lo que puede mejorar efectivamente la fluctuación del par y el rendimiento del motor. Tiene un filtro SINC incorporado, puede conectarse sin problemas con un convertidor aislado AD74xx y admite interfaces CAN de 2 vías, interfaces UART de 3 vías interfaces UART, interfaces SPI de 2 vías, 8 temporizadores de 32 bits, 2 interfaces de dos hilos y 4 interfaces de codificador ortogonal. El ARROW-ADI ADP SERVO está empaquetado en un LQFP de 24x24 con 176 pines y 91 pines GPIO y 16 pines de entrada ADC, que está optimizado para aplicaciones de control de motores.

Una variedad de chips centrales para lograr aplicaciones de alto rendimiento

El ARROW-ADI ADP SERVO incluye una placa de potencia y una placa de control. La placa de potencia se utiliza principalmente para el procesamiento de entrada y salida de señales eléctricas de alto voltaje y fuerte, mientras que la placa de control incluye el DSP de ADI (ADSP-CM408), el chip de interfaz Ethernet industrial de ADI (FIDO5200) y el FPGA de Altera (10CL025), que son principalmente responsables de leer las señales del bucle de detección y emitir señales de control, con funciones auxiliares como comunicación por puerto serie, visualización e interacción con teclas.

El módulo funcional DSP CM40X incluye un ADC y un circuito analógico, y una de las mayores ventajas de los procesadores de la serie CM40x radica en la precisión de su ADC SAR integrado. Tomando como ejemplo el CM403, el CM403 tiene un total de 26 entradas analógicas, pero solo 24 de ellas se pueden utilizar para recibir señales analógicas externas. Los otros dos canales están conectados a las salidas de dos DAC internos respectivamente, los cuales se utilizan en algunas aplicaciones que requieren autodiagnóstico para detectar si el ADC funciona correctamente. La tasa de muestreo más alta del ADC en el CM403 puede alcanzar 2.6Msps, y su SINAD puede llegar a 81dB al sondear 0~11 entradas analógicas a una tasa de muestreo de 2.6M.

El chip de conmutación multiprotocolo (REM) fido5000 de ADI tiene dos modelos, fido5100 y fido5200. La única diferencia entre estos dos modelos es el protocolo Ethernet que soportan. fido5100 soporta varios protocolos Ethernet industriales principales excepto EtherCAT, mientras que el fido5200 soporta varios protocolos Ethernet industriales principales, incluyendo EtherCAT.

FPGA es la abreviatura de una matriz de puertas programable en campo. Es un circuito integrado semiconductor, que puede cambiar una gran cantidad de funciones eléctricas en el equipo. Puede ser modificado por ingenieros de diseño, durante el ensamblaje del PCB, o "in situ" después de que el equipo se envíe a los clientes. El ARROW-ADI ADP SERVO adopta el chip 10CL025YE144I8 de Altera, que tiene 24,624 LEs y 76 IOs generales, y puede realizar una variedad de funciones complejas.

La placa DEMO acelera el desarrollo de productos

Arrow Electronics desarrolló la solución de control de motor servo ADI basada en productos ADI, que es un controlador de servo con soluciones de Ethernet industrial basadas en el ADSP-CM408 y FIDO5200. ADI ofrece una cartera de productos completa, incluyendo convertidores de datos, amplificadores, procesadores embebidos, aisladores digitales iCoupler® y dispositivos de gestión de energía. La placa DEMO incluye principalmente un módulo de alimentación, módulo de control y módulo de visualización.

La solución de control de motores servo de ADI admite una tensión de entrada de 200 ~ 240VAC, velocidad de rotación <= 3000rpm, corriente de salida <8A, con alta precisión y respuesta dinámica rápida. Su chip central adopta ADI CM408F, AD7403, ADuM130E, ADuM141E, ADM809, ADM3483, LT1529IQ-3.3, ADP1706ardz-2.5, ADP1706ardz-1.2, FIDO5200BBCZ y Altera 10CL025. Viper53-E, STTH108A, L78L05, L78M24CV, STPS1150A, STTH1R02U de STMicroelectronics (ST), Infineon IKCM30F60GA, IKW30N60DTP, GBU8M, FOD3184, FOD817, 74ACT244SC de onsemi, SiT8208, Nexperia 74HC165D, 74HC595D, 74VHC14D, 74LVC1G08GV, TE RZ03-1A3, USB_1734035, D_sub-26-5178238, RJ45-6116353, etc.

Conclusión

Cada vez más aplicaciones industriales están utilizando servomotores de alta precisión en la era del rápido desarrollo de la Industria 4.0, y necesitan combinar Ethernet industrial para completar la función de conexión del sistema, lo que cambia el desarrollo futuro de las aplicaciones industriales. En vista de la creciente demanda del mercado, Arrow Electronics ha lanzado una solución de control de servomotor basada en ADI, que contribuirá al rápido desarrollo de la aplicación de la Industria 4.0, y es digno de que los desarrolladores de productos relevantes comprendan profundamente esta solución y hagan mayores esfuerzos para invertir en el mercado de aplicaciones relevantes.