La migliore soluzione per il controllo di precisione dei motori servo

I servomotori offrono un controllo preciso del movimento

Il servomotore è un termine generico per motori che utilizzano meccanismi servo. Il cosiddetto sistema servo è un dispositivo di controllo che opera in conformità con i comandi istruzione. Viene applicato al controllo servo dei motori. I sensori sono installati su motori e macchine controllate, e i risultati della rilevazione vengono restituiti ai servoamplificatori per il confronto con i valori di istruzione. È diverso dai motori passo-passo controllati da un segnale a impulsi d’ingresso poiché un servomotore è controllato da un segnale di feedback.

Le caratteristiche di azione dei motori servo sono il controllo di posizionamento e il controllo della velocità d'azione. Le loro principali caratteristiche sono che la velocità può essere controllata con precisione, la gamma di controllo della velocità è ampia (oltre a essere stabile e scorrevole a velocità costante), la velocità può essere modificata in qualsiasi momento secondo le esigenze, può ruotare in modo stabile a velocità estremamente bassa, e può effettuare rotazione in avanti e inversa, accelerare e decelerare rapidamente. I motori servo richiedono un tempo molto breve per passare dall'operazione statica a quella dinamica o viceversa e possono mantenere la loro posizione anche con una forza esterna esercitata, generando istantaneamente una grande coppia all'interno della gamma di capacità nominale, con una grande potenza di uscita e alta efficienza.

Soluzioni di driver servo che supportano l'Ethernet industriale

Per controllare un motore servo in modo più accurato e rapido, Arrow Electronics ha sviluppato il sistema di controllo motore ARROW-ADI ADP SERVO ── il processore di controllo a segnali misti ADSP-CM4xx basato su prodotti ADI, che adotta un core del processore ARM Cortex M4, integra un ADC ad alta precisione, acceleratore digitale e filtro, SRAM e memoria flash, e periferiche abbondanti. Il processore ADSP-CM4xx è adatto per una vasta gamma di applicazioni embedded che richiedono un controllo in tempo reale ad alte prestazioni e conversione analogica.

L'ARROW-ADI ADP SERVO adotta un core ARM Cortex M4 a 240 MHz con unità aritmetica in virgola mobile integrata, che può supportare modelli di programmazione avanzati e algoritmi complessi. Ha 384KB di SRAM integrata e 2MB di memoria flash, che possono gestire facilmente grandi programmi. Dispone di un ADC SAR a 16 bit a doppio canale. Non ci sono codici mancanti, 13+ ENOB, e il tasso di conversione raggiunge 380ns, il che lo rende adatto per applicazioni di controllo ad anello chiuso ad alta precisione. Con un motore di analisi armonica (HAE), è compatibile con la connessione alla rete e supporta funzioni avanzate di PWM e timer, il che può migliorare efficacemente la variazione di coppia e le prestazioni del motore. Ha un filtro SINC integrato, può connettersi senza soluzione di continuità con un convertitore isolato AD74xx, e supporta 2 interfaccie CAN, 3 interfacce UART, 2 interfaccie SPI, 8 timer a 32 bit, 2 interfaccie a due fili e 4 interfaccie encoder ortogonali. L'ARROW-ADI ADP SERVO è confezionato in un LQFP a 176 piedini da 24x24 con 91 piedini GPIO e 16 piedini di ingresso ADC, ottimizzato per applicazioni di controllo motore.

Una varietà di chip principali per ottenere applicazioni ad alte prestazioni

L'ARROW-ADI ADP SERVO include una scheda di alimentazione e una scheda di controllo. La scheda di alimentazione è principalmente utilizzata per l'elaborazione di input e output di segnali elettrici ad alta tensione e forte intensità, mentre la scheda di controllo include il DSP di ADI (ADSP-CM408), il chip dell'interfaccia Ethernet industriale di ADI (FIDO5200) e l'FPGA di Altera (10CL025), che sono principalmente responsabili della lettura dei segnali nel circuito di rilevamento e dell'emissione di segnali di controllo, con funzioni ausiliarie come comunicazione tramite porta seriale, visualizzazione e interazione tramite pulsanti.

Il modulo funzionale CM40X DSP include un ADC e un circuito analogico, e uno dei maggiori vantaggi dei processori della serie CM40x risiede nella precisione del suo SAR ADC integrato. Prendendo come esempio il CM403, il CM403 ha un totale di 26 ingressi analogici, ma solo 24 di essi possono essere utilizzati per ricevere segnali analogici esterni. Gli altri due canali sono collegati rispettivamente alle uscite di due DAC interni, che sono utilizzati in alcune applicazioni che richiedono autodiagnosi per rilevare se l'ADC funziona normalmente. La velocità di campionamento più alta dell'ADC nel CM403 può raggiungere 2.6Msps, e il suo SINAD può raggiungere 81dB quando vengono interpellati ingressi analogici 0~11 a una velocità di campionamento di 2.6M.

Il chip di commutazione multiprotocollo (REM) fido5000 di ADI ha due modelli, fido5100 e fido5200. L'unica differenza tra questi due modelli è il protocollo Ethernet che supportano. Il fido5100 supporta vari principali protocolli industriali Ethernet tranne EtherCAT, mentre il fido5200 supporta vari principali protocolli industriali Ethernet inclusi EtherCAT.

FPGA è l'abbreviazione di Field Programmable Gate Array. È un circuito integrato a semiconduttore, che può modificare un gran numero di funzioni elettriche negli apparecchi. Può essere modificato da ingegneri progettisti durante l'assemblaggio del PCB o "sul posto" dopo che l'apparecchiatura è stata spedita ai clienti. L'ARROW-ADI ADP SERVO adotta il chip 10CL025YE144I8 di Altera, che dispone di 24.624 LEs e 76 IO generali, e può realizzare una varietà di funzioni complesse.

La scheda DEMO accelera lo sviluppo del prodotto

Arrow Electronics ha sviluppato la soluzione di controllo del motore servo ADI basata su prodotti ADI, che è un driver servo con soluzioni Ethernet industriali basate su ADSP-CM408 e FIDO5200. ADI offre un portafoglio completo di prodotti, inclusi convertitori di dati, amplificatori, processori embedded, isolatori digitali iCoupler® e dispositivi di gestione della potenza. La DEMO Board include principalmente un modulo di alimentazione, modulo di controllo e modulo display.

La soluzione di controllo motore servo ADI supporta una tensione di ingresso di 200 ~ 240VAC, velocità di rotazione <= 3000rpm, corrente di uscita <8A, con alta precisione e risposta dinamica rapida.

Conclusione

Sempre più applicazioni industriali stanno utilizzando servomotori ad alta precisione nell'era dello sviluppo rapido dell'Industria 4.0, e necessitano di combinare Ethernet industriale per completare la funzione di connessione del sistema, cambiando lo sviluppo futuro delle applicazioni industriali. In vista della crescente domanda di mercato, Arrow Electronics ha lanciato una soluzione di controllo del servomotore basata su ADI, che contribuirà allo sviluppo rapido dell'applicazione dell'Industria 4.0, ed è degna di essere compresa a fondo dagli sviluppatori di prodotti pertinenti per fare maggiori sforzi nell'investire nel mercato delle applicazioni correlate.