La meilleure solution pour les moteurs servo à contrôle de précision

Les servomoteurs offrent un contrôle précis du mouvement

Le moteur servo est un terme général pour les moteurs qui utilisent des mécanismes servo. Le système dit servo est un dispositif de contrôle qui fonctionne conformément aux commandes d'instruction. Il est appliqué au contrôle servo des moteurs. Des capteurs sont installés sur les moteurs et les machines contrôlées, et les résultats de détection sont renvoyés aux amplificateurs servo pour une comparaison avec les valeurs d'instruction. Il est différent des moteurs pas à pas contrôlés par un signal d'impulsion d'entrée, car un moteur servo est contrôlé par un signal de retour.

Les caractéristiques d'action des moteurs servo incluent le contrôle de positionnement et le contrôle de la vitesse d'action. Ses caractéristiques principales sont que la vitesse peut être contrôlée avec précision, la plage de contrôle de vitesse est large (en plus d'être stable et de fonctionner de manière fluide à vitesse constante), la vitesse peut être modifiée à tout moment selon les besoins, il peut tourner de manière stable à une vitesse extrêmement basse, et peut effectuer des rotations avant et arrière, ainsi qu'accélérer et décélérer rapidement. Les moteurs servo nécessitent un temps très court pour passer de l'état statique à l'état dynamique, ou de l'état dynamique à l'état statique, tout en conservant leur position même sous une force externe, et générer instantanément un couple élevé dans les limites de leur capacité nominale, avec une grande puissance de sortie et une haute efficacité.

Solutions de pilotes servo prenant en charge l'Ethernet industriel

Pour contrôler un moteur servo avec plus de précision et rapidité, Arrow Electronics a développé le système de contrôle moteur ARROW-ADI ADP SERVO ── le processeur de contrôle à signal mixte ADSP-CM4xx basé sur les produits ADI, qui utilise un noyau de processeur ARM Cortex M4, intègre un convertisseur ADC haute précision, accélérateur numérique et filtre, SRAM et mémoire flash, ainsi que de nombreux périphériques. Le processeur ADSP-CM4xx est adapté à une large gamme d'applications embarquées nécessitant un contrôle en temps réel haute performance et une conversion analogique.

Le ARROW-ADI ADP SERVO utilise un cœur ARM Cortex M4 à 240 MHz avec unité de calcul en virgule flottante intégrée, capable de prendre en charge des modèles de programmation avancés et des algorithmes complexes. Il dispose de 384 Ko de SRAM intégrée et de 2 Mo de mémoire flash, ce qui lui permet de gérer facilement des programmes de grande taille. Il est équipé d'un ADC SAR double canal 16 bits, sans codes manquants, avec plus de 13 ENOB, et un taux de conversion atteignant 380 ns, ce qui le rend adapté aux applications de contrôle en boucle fermée de haute précision. Grâce à un moteur d'analyse harmonique (HAE), il est compatible avec la connexion réseau et prend en charge des fonctions avancées de PWM et de minuterie, améliorant efficacement les fluctuations de couple et les performances du moteur. Il possède un filtre SINC intégré, peut se connecter sans problème à un convertisseur isolé AD74xx et prend en charge 2 interfaces CAN, 3 interfaces UART, 2 interfaces SPI, 8 minuteries 32 bits, 2 interfaces à deux fils et 4 interfaces d'encodeur orthogonales. Le ARROW-ADI ADP SERVO est proposé dans un boîtier LQFP à 176 broches de 24x24 avec 91 broches GPIO et 16 broches d'entrée ADC, optimisé pour les applications de contrôle de moteur.

Une variété de puces principales pour atteindre des applications haute performance

Le SERVO ARROW-ADI ADP comprend une carte d'alimentation et une carte de commande. La carte d'alimentation est principalement utilisée pour le traitement d'entrée et de sortie des signaux électriques haute tension et puissants, tandis que la carte de commande inclut le DSP (ADSP-CM408) d'ADI, la puce d'interface Ethernet industrielle d'ADI (FIDO5200) et le FPGA d'Altera (10CL025), qui sont principalement responsables de la lecture des signaux de boucle de détection et de l'émission de signaux de commande, avec des fonctions auxiliaires telles que la communication via port série, l'affichage et l'interaction avec les touches.

Le module fonctionnel DSP CM40X comprend un ADC et un circuit analogique, et l’un des plus grands avantages des processeurs de la série CM40x réside dans la précision de son SAR ADC intégré. Prenons le CM403 comme exemple, le CM403 possède un total de 26 entrées analogiques, mais seulement 24 d’entre elles peuvent être utilisées pour recevoir des signaux analogiques externes. Les deux autres canaux sont connectés aux sorties de deux DAC internes respectivement, qui sont utilisés dans certaines applications nécessitant un auto-diagnostic pour détecter si l’ADC fonctionne normalement. La vitesse d’échantillonnage maximale de l’ADC dans le CM403 peut atteindre 2,6Msps, et son SINAD peut atteindre 81dB lorsqu’il interroge 0~11 entrées analogiques à un taux d’échantillonnage de 2,6M.

Le multiprotocole (REM) fido5000 d'ADI est une puce de commutation disponible en deux modèles, fido5100 et fido5200. La seule différence entre ces deux modèles réside dans le protocole Ethernet qu'ils prennent en charge. Le fido5100 prend en charge plusieurs protocoles Ethernet industriels majeurs sauf EtherCAT, tandis que le fido5200 prend en charge plusieurs protocoles Ethernet industriels majeurs, y compris EtherCAT.

FPGA est l'abréviation de Field Programmable Gate Array. Il s'agit d'un circuit intégré semi-conducteur, qui peut modifier un grand nombre de fonctions électriques dans les équipements. Il peut être modifié par les ingénieurs concepteurs, lors de l'assemblage du PCB, ou "sur site" après que l'équipement ait été expédié aux clients. L'ARROW-ADI ADP SERVO adopte le circuit Altera 10CL025YE144I8, qui dispose de 24,624 LEs et 76 IO généraux, et peut réaliser une variété de fonctions complexes.

La carte DEMO accélère le développement de produits

Arrow Electronics a développé la solution de contrôle de moteur servo ADI basée sur les produits ADI, qui est un servo driver avec des solutions Ethernet industrielles basées sur les ADSP-CM408 et FIDO5200. ADI propose une gamme complète de produits, incluant les convertisseurs de données, les amplificateurs, les processeurs embarqués, les isolateurs numériques iCoupler® et les dispositifs de gestion de l'alimentation. La carte DEMO inclut principalement un module d'alimentation, un module de contrôle et un module d'affichage.

La solution de contrôle de moteur servo ADI prend en charge une tension d'entrée de 200 ~ 240VAC, une vitesse de rotation <= 3000rpm, un courant de sortie <8A, avec une haute précision et une réponse dynamique rapide. Son puce centrale adopte ADI CM408F, AD7403, ADuM130E, ADuM141E, ADM809, ADM3483, LT1529IQ-3.3, ADP1706ardz-2.5, ADP1706ardz-1.2, FIDO5200BBCZ et 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.

Conclusion

De plus en plus d'applications industrielles utilisent des moteurs servo haute précision à l'ère du développement rapide de l'Industrie 4.0, et nécessitent de combiner Ethernet industriel pour accomplir la fonction de connexion du système, ce qui transforme l'avenir des applications industrielles. Face à la demande croissante du marché, Arrow Electronics a lancé une solution de contrôle de moteur servo basée sur ADI, qui contribuera au développement rapide de l'application de l'Industrie 4.0, et mérite que les développeurs de produits concernés comprennent en profondeur cette solution et consacrent davantage d'efforts à investir dans le marché des applications concernées.