eng
Выпуск #6/2005
А.Лапин.
Новое поколение изделий компании Texas Instruments для управляемого электропривода
Новое поколение изделий компании Texas Instruments для управляемого электропривода
Просмотры: 2177
Сегодня, в условиях роста популярности интеллектуального электропривода, применяемого в различных отраслях промышленности, бытовой технике и специальной аппаратуре, компания Texas Instruments проводит собственную техническую политику в этой области. Новые решения ведущей фирмы сейчас востребованы отечественным пользователем, поскольку в России происходит бурное развитие систем интеллектуального электропривода, обусловленное интересом к экономии энергоресурсов и внедрением мобильных систем.
Решения Texas Instruments для управляемого электропривода
Тенденции развития управляемого электропривода направлены на повышение КПД системы при снижении её себестоимости. Очередное продвижение в этом направлении возможно при внедрении нового поколения продукции Texas Instruments - аналоговых и цифровых решений, высокопроизводительных цифровых сигнальных контроллеров, микропроцессоров с ультранизким энергопотреблением, специализированных АЦП и ЦАП, интерфейсов CAN, RS-232, RS-485, предназначенных для промышленного оборудования, станков, бортовой и автомобильной аппаратуры, бытовой техники. Аналогово-цифровые и цифроаналоговые решения Texas Instruments со стыковым интерфейсом к хост-компьютеру или к системе высшего уровня отличаются повышенной конкурентоспособностью и обеспечивают управление электродвигателями с высокими точностью и КПД. В комплекте с микросхемами и другими полупроводниковыми компонентами Texas Instruments поставляет соответствующее программное обеспечение и организует его техническую поддержку.
К предлагаемым компанией изделиям для управляемого электропривода относятся цифровые сигнальные микроконтроллеры семейства TMS320C2000, сочетающие высокую эффективность, широкий спектр выполняемых функций и низкие цены (рис.1). Их применение позволяет оптимизировать реактивную мощность, потребляемую электроприводом переменного тока от сети. А семейство микроконтроллеров с ультранизким потреблением MSP430 идеально для применения в 16-бит системах управления электроприводом с высокими требованиями к энергетическим параметрам.
Полнофункциональные аппаратно-программные решения
Texas Instruments предлагает полнофункциональные решения для всех типов двигателей: синхронных с постоянным током (Permanent Magnet Synchronous Motors - PMSM), асинхронных переменного тока (AC Induction - ACI), бесщёточных постоянного тока (DC Brushless - BLDC), коммутируемых реактивных (Switched Reluctance - SR) и других.
Управление осуществляется с использованием обратной связи от двигателя к контроллеру. Для реализации алгоритма управления предназначен программный пакет DMCLib, в который заложена поддержка ультрабыстрых прерываний и выполнение операций чтения - модификации - записи за один цикл. Удобство работы с пакетом и его многофункциональность обеспечивают высокую скорость разработки пользовательского ПО и системы в целом, а также их модификацию, что очень важно для современных рыночных условий (рис.2) [1].
Микросхемы контроллеров компании Texas Instruments для управляемого электропривода базируются на запатентованной технологии цифровых сигнальных контроллеров C2000, отвечающих критериям микросхем класса система на кристалле с высокой степенью интеграции периферийных устройств и памяти, что позволяет уменьшить число используемых компонентов и площадь микросхемы при одновременном снижении ее стоимости. Их применение облегчает наличие встроенных АЦП и специализированной периферии.
Производительность, низкое энергопотребление, гибкость в применении - основные свойства 16/32-бит сигнальных микроконтроллеров семейства TMS320C2000 (табл.1), делающие их идеальным вариантом для реализации автоматизированных управляемых электроприводов распределённых систем управления промышленного и специального назначения (рис.2,3).
Недорогие сигнальные контроллеры производительностью до 150 MIPS именно для вашего приложения
TMS320F2810, TMS320F2811 и TMS320F2812 (рис.4) - первые промышленные 32-бит микроконтроллеры с возможностью использования внешней flash-памяти и с производительностью до 150 MIPS. Серия С28x - мировой лидер на рынке изделий для высококачественных сложных управляемых электроприводов. Характеристики микроконтроллеров серии оптимизированы именно для этого приложения. Предусмотрена поддержка обратной связи через датчики в условиях работы электропривода в распределённой системе управления (см. рис.3). Учитываются современные требования к регулированию фактора мощности. Программирование выполняется на языке C/C++, обеспечивающем генерацию высокоэффективного кода прикладной программы.
Микросхемы серии TMS320C24x (рис.5) - 16-бит микроконтроллеры, предназначенные для недорогих систем высокоэффективного управляемого электропривода с отличными массогабаритными характеристиками. Производительность 20-40 MIPS наряду с встроенной flash-памятью позволяет реализовывать сложные алгоритмы управления. Благодаря этому разработчики могут использовать более эффективные двигатели меньших габаритов, предоставляя заказчикам высокопроизводительные, энергосберегающие, "тихие" системы. Микросхемы серии - лидеры на рынке по соотношению цена/качество.
Аппаратные и программные инструменты разработчика. Расширения
Компания Texas Instruments предлагает полнофункциональные инструменты для разработчиков автоматизированного электропривода (табл.2, 3) [2]. К ним относятся такие инструментальные средства, как:
· плата контроллера электродвигателя DM1500, совместимая с комплектом разработчика LF2407 и F2812eZdsp Starter Kit (рис.6). Предусмотрен цифровой ввод-вывод с гальваноразвязкой. Силовые цепи постоянного тока рассчитаны на номинальное напряжение 350 В и номинальный ток 5 А (1 А в импульсе). Поддерживает двигатели ACI, BLDC, SR;
· плата контроллера электродвигателя DMC550 (рис.7), совместимая с комплектом разработчика LF2407 и F2812eZdsp Starter Kit. Силовые цепи постоянного тока рассчитаны на напряжение 24 В и ток 2,5 А. Поддерживает двигатели BLDC.
Стартовые комплекты и платы-прототипы позволяют быстро внедрять системы управления на базе микроконтроллеров семейства С2000 в уникальное оборудование, надёжно и быстро разрабатывать серийное оборудование.
О стабильности и популярности продукции TI свидетельствуют представленные на рынке совместимые продукты независимых производителей (табл.4) [4].
Сигнальные микроконтроллеры с ультранизкой потребляемой мощностью семейства MSP430
Микроконтроллеры с ультранизкой потребляемой мощностью семейства MSP430 содержат 16-бит RISC-процессорное ядро обработки смешанного сигнала и различные наборы периферийных устройств, обеспечивающих выполнение требований конкретных приложений. Микропроцессоры семейства представляют собой систему на кристалле, предназначенную для измерительных систем с батарейным питанием, их основное назначение - анализ аналоговых и дискретных сигналов и управление исполнительными устройствами. Гибкий генератор с цифровым управлением позволяет переходить из состояния ожидания в высокопроизводительный активный режим обработки сигнала менее чем за 6 мкс.
Самым высоким уровнем интеграции аналоговых устройств в сочетании с наименьшим в промышленности энергопотреблением отличаются микросхемы серий MSP430F43x/MSP430F44x, представляющие собой завершенную систему на кристалле со встроенной flash-памятью [5].
Flash-микроконтроллер MSP430F449 (рис.8), входящий в серию, характеризуется самой низкой потребляемой энергией для решений система на кристалле и предназначен для реализации встроенных средств сбора и отображения данных в индустриальных приложениях. Микросхема MSP430F449 содержит высокопроизводительный микроконтроллер (200 Квыборок/с), 12-бит АЦП и драйвер ЖК-дисплея. 16-бит RISC-процессор позволяет реализовывать новые приложения с минимальным увеличением размера кода. В состав микросхемы входят также flash-память программ и данных емкостью 60 Кбайт и 256 байт, соответственно, и ОЗУ емкостью 2 Кбайт. Программируемая в системе flash-память программ позволяет вносить изменения в код "в последнюю минуту" и модернизировать устройство в условиях эксплуатации. Потребляемый ток микросхемы не превышает 1 мкА (в "спящем" режиме), что и обеспечивает экономию ресурса батарей [6].
Flash-микроконтроллер MSP430F169 - первая в промышленности микросхема на основе процессорного ядра с ультранизким энергопотреблением, позволяющим реализовать систему на кристалле, предназначенную для оборудования с батарейным питанием (рис.9). При напряжении питания 2,2 В ток, потребляемый в активном режиме, составляет 330 мкА, в режиме ожидания - 1,1 мкА, в нерабочем режиме - 0,2 мкА. В состав микросхемы входят 8-канальный 16-бит АЦП с производительностью 2000 Квыборок/с, компаратор, таймер, два порта UART-интерфейса, порт I2C-интерфейса, 16-бит аппаратный умножитель (удобный для спектрального анализа и других приложений), супервизор напряжения питания. Для вывода аналоговых данных в её состав включён двухканальный ЦАП. Объем flash-памяти программ и данных 60К и 256 байт, соответственно, ОЗУ - 2 Кбайт. Обмен массивами данных обеспечивает встроенный контроллер прямого доступа к памяти [7].
Микросхема идеально подходит для приложений с ограничениями по потребляемой мощности, массогабаритным характеристикам, себестоимости.
Контроллеры семейства MSP430 могут быть укомплектованы эмулятором flash-памяти MSP-FET430 Flash Emulation Tool, который содержит эмулятор памяти реального времени (через интерфейс JTAG), все необходимые кабели и переходники, а также программное обеспечение (ассемблер, линкер, симулятор, C-компилятор, табл. 5).
Литература
1. www.ti.com/2000dmclib
2. www.ti.com/c2000appsw
3. www.ti.com/mcdevboards
4. www.ti.com/3dparty
5. www.ti.com/sc/device/msp430
6. www.ti.com/sc/device/msp430f449
7. www.ti.com/sc/device/msp430f169
Тенденции развития управляемого электропривода направлены на повышение КПД системы при снижении её себестоимости. Очередное продвижение в этом направлении возможно при внедрении нового поколения продукции Texas Instruments - аналоговых и цифровых решений, высокопроизводительных цифровых сигнальных контроллеров, микропроцессоров с ультранизким энергопотреблением, специализированных АЦП и ЦАП, интерфейсов CAN, RS-232, RS-485, предназначенных для промышленного оборудования, станков, бортовой и автомобильной аппаратуры, бытовой техники. Аналогово-цифровые и цифроаналоговые решения Texas Instruments со стыковым интерфейсом к хост-компьютеру или к системе высшего уровня отличаются повышенной конкурентоспособностью и обеспечивают управление электродвигателями с высокими точностью и КПД. В комплекте с микросхемами и другими полупроводниковыми компонентами Texas Instruments поставляет соответствующее программное обеспечение и организует его техническую поддержку.
К предлагаемым компанией изделиям для управляемого электропривода относятся цифровые сигнальные микроконтроллеры семейства TMS320C2000, сочетающие высокую эффективность, широкий спектр выполняемых функций и низкие цены (рис.1). Их применение позволяет оптимизировать реактивную мощность, потребляемую электроприводом переменного тока от сети. А семейство микроконтроллеров с ультранизким потреблением MSP430 идеально для применения в 16-бит системах управления электроприводом с высокими требованиями к энергетическим параметрам.
Полнофункциональные аппаратно-программные решения
Texas Instruments предлагает полнофункциональные решения для всех типов двигателей: синхронных с постоянным током (Permanent Magnet Synchronous Motors - PMSM), асинхронных переменного тока (AC Induction - ACI), бесщёточных постоянного тока (DC Brushless - BLDC), коммутируемых реактивных (Switched Reluctance - SR) и других.
Управление осуществляется с использованием обратной связи от двигателя к контроллеру. Для реализации алгоритма управления предназначен программный пакет DMCLib, в который заложена поддержка ультрабыстрых прерываний и выполнение операций чтения - модификации - записи за один цикл. Удобство работы с пакетом и его многофункциональность обеспечивают высокую скорость разработки пользовательского ПО и системы в целом, а также их модификацию, что очень важно для современных рыночных условий (рис.2) [1].
Микросхемы контроллеров компании Texas Instruments для управляемого электропривода базируются на запатентованной технологии цифровых сигнальных контроллеров C2000, отвечающих критериям микросхем класса система на кристалле с высокой степенью интеграции периферийных устройств и памяти, что позволяет уменьшить число используемых компонентов и площадь микросхемы при одновременном снижении ее стоимости. Их применение облегчает наличие встроенных АЦП и специализированной периферии.
Производительность, низкое энергопотребление, гибкость в применении - основные свойства 16/32-бит сигнальных микроконтроллеров семейства TMS320C2000 (табл.1), делающие их идеальным вариантом для реализации автоматизированных управляемых электроприводов распределённых систем управления промышленного и специального назначения (рис.2,3).
Недорогие сигнальные контроллеры производительностью до 150 MIPS именно для вашего приложения
TMS320F2810, TMS320F2811 и TMS320F2812 (рис.4) - первые промышленные 32-бит микроконтроллеры с возможностью использования внешней flash-памяти и с производительностью до 150 MIPS. Серия С28x - мировой лидер на рынке изделий для высококачественных сложных управляемых электроприводов. Характеристики микроконтроллеров серии оптимизированы именно для этого приложения. Предусмотрена поддержка обратной связи через датчики в условиях работы электропривода в распределённой системе управления (см. рис.3). Учитываются современные требования к регулированию фактора мощности. Программирование выполняется на языке C/C++, обеспечивающем генерацию высокоэффективного кода прикладной программы.
Микросхемы серии TMS320C24x (рис.5) - 16-бит микроконтроллеры, предназначенные для недорогих систем высокоэффективного управляемого электропривода с отличными массогабаритными характеристиками. Производительность 20-40 MIPS наряду с встроенной flash-памятью позволяет реализовывать сложные алгоритмы управления. Благодаря этому разработчики могут использовать более эффективные двигатели меньших габаритов, предоставляя заказчикам высокопроизводительные, энергосберегающие, "тихие" системы. Микросхемы серии - лидеры на рынке по соотношению цена/качество.
Аппаратные и программные инструменты разработчика. Расширения
Компания Texas Instruments предлагает полнофункциональные инструменты для разработчиков автоматизированного электропривода (табл.2, 3) [2]. К ним относятся такие инструментальные средства, как:
· плата контроллера электродвигателя DM1500, совместимая с комплектом разработчика LF2407 и F2812eZdsp Starter Kit (рис.6). Предусмотрен цифровой ввод-вывод с гальваноразвязкой. Силовые цепи постоянного тока рассчитаны на номинальное напряжение 350 В и номинальный ток 5 А (1 А в импульсе). Поддерживает двигатели ACI, BLDC, SR;
· плата контроллера электродвигателя DMC550 (рис.7), совместимая с комплектом разработчика LF2407 и F2812eZdsp Starter Kit. Силовые цепи постоянного тока рассчитаны на напряжение 24 В и ток 2,5 А. Поддерживает двигатели BLDC.
Стартовые комплекты и платы-прототипы позволяют быстро внедрять системы управления на базе микроконтроллеров семейства С2000 в уникальное оборудование, надёжно и быстро разрабатывать серийное оборудование.
О стабильности и популярности продукции TI свидетельствуют представленные на рынке совместимые продукты независимых производителей (табл.4) [4].
Сигнальные микроконтроллеры с ультранизкой потребляемой мощностью семейства MSP430
Микроконтроллеры с ультранизкой потребляемой мощностью семейства MSP430 содержат 16-бит RISC-процессорное ядро обработки смешанного сигнала и различные наборы периферийных устройств, обеспечивающих выполнение требований конкретных приложений. Микропроцессоры семейства представляют собой систему на кристалле, предназначенную для измерительных систем с батарейным питанием, их основное назначение - анализ аналоговых и дискретных сигналов и управление исполнительными устройствами. Гибкий генератор с цифровым управлением позволяет переходить из состояния ожидания в высокопроизводительный активный режим обработки сигнала менее чем за 6 мкс.
Самым высоким уровнем интеграции аналоговых устройств в сочетании с наименьшим в промышленности энергопотреблением отличаются микросхемы серий MSP430F43x/MSP430F44x, представляющие собой завершенную систему на кристалле со встроенной flash-памятью [5].
Flash-микроконтроллер MSP430F449 (рис.8), входящий в серию, характеризуется самой низкой потребляемой энергией для решений система на кристалле и предназначен для реализации встроенных средств сбора и отображения данных в индустриальных приложениях. Микросхема MSP430F449 содержит высокопроизводительный микроконтроллер (200 Квыборок/с), 12-бит АЦП и драйвер ЖК-дисплея. 16-бит RISC-процессор позволяет реализовывать новые приложения с минимальным увеличением размера кода. В состав микросхемы входят также flash-память программ и данных емкостью 60 Кбайт и 256 байт, соответственно, и ОЗУ емкостью 2 Кбайт. Программируемая в системе flash-память программ позволяет вносить изменения в код "в последнюю минуту" и модернизировать устройство в условиях эксплуатации. Потребляемый ток микросхемы не превышает 1 мкА (в "спящем" режиме), что и обеспечивает экономию ресурса батарей [6].
Flash-микроконтроллер MSP430F169 - первая в промышленности микросхема на основе процессорного ядра с ультранизким энергопотреблением, позволяющим реализовать систему на кристалле, предназначенную для оборудования с батарейным питанием (рис.9). При напряжении питания 2,2 В ток, потребляемый в активном режиме, составляет 330 мкА, в режиме ожидания - 1,1 мкА, в нерабочем режиме - 0,2 мкА. В состав микросхемы входят 8-канальный 16-бит АЦП с производительностью 2000 Квыборок/с, компаратор, таймер, два порта UART-интерфейса, порт I2C-интерфейса, 16-бит аппаратный умножитель (удобный для спектрального анализа и других приложений), супервизор напряжения питания. Для вывода аналоговых данных в её состав включён двухканальный ЦАП. Объем flash-памяти программ и данных 60К и 256 байт, соответственно, ОЗУ - 2 Кбайт. Обмен массивами данных обеспечивает встроенный контроллер прямого доступа к памяти [7].
Микросхема идеально подходит для приложений с ограничениями по потребляемой мощности, массогабаритным характеристикам, себестоимости.
Контроллеры семейства MSP430 могут быть укомплектованы эмулятором flash-памяти MSP-FET430 Flash Emulation Tool, который содержит эмулятор памяти реального времени (через интерфейс JTAG), все необходимые кабели и переходники, а также программное обеспечение (ассемблер, линкер, симулятор, C-компилятор, табл. 5).
Литература
1. www.ti.com/2000dmclib
2. www.ti.com/c2000appsw
3. www.ti.com/mcdevboards
4. www.ti.com/3dparty
5. www.ti.com/sc/device/msp430
6. www.ti.com/sc/device/msp430f449
7. www.ti.com/sc/device/msp430f169
Отзывы читателей
