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?更智能的步进电机:步进电机价格低廉且易于使用,但在精确度方面存在局限性,并且运行噪音较大。这些问题可通过智能控制算法克服,这些算法可实现微步进,使其表现得像更昂贵的伺服电机,并塑造其驱动脉冲以产生更平滑,更安静的步骤。 直到最近,这些类型的功能太复杂,无法在许多商业和消费产品中实施。然而,这种情况正在发生变化,因为运动控制受益于同样的“硅革命”,它帮助计算机从20世纪60年代的早期大型机发展到今天功能强大且价格合理的PC。 最初由高端工作站和定制电子设备机架驱动,早期的运动控制系统体积庞大,价格昂贵。这些早期的系统很快就证明了其强大的价格标签具有独特的功能,例如可变加速和负载感应,这为制造和其他工业自动化应用带来了新的精度、灵活性和生产力水平。 在接下来的十年里,越来越强大的数字信号处理器(DSP)和更大的低成本现场可编程门阵列(FPGAS)使运行复杂算法的控制器的成本大幅降低,这些算法对机械的运动学建模和需要以精确的方式移动的电机控制信号是必要的。尽管如此,该技术的采用仍然受到创建应用软件所需的时间和专业知识的限制。尽管存在可重复使用的DSP和用于运动控制的FPGA代码的库,但它们通常由设备制造商严格控制。此外,大多数代码没有遵循可重用性的现代指导原则,因此为每个应用程序实现这些代码仍然需要花费许多人几个月的时间,即使对于经验丰富的开发人员也是如此。 Trinamic的嵌入式运动控制器克服了软件障碍,该控制器在电机方面有丰富的实际经验。他们的单芯片设备集成了强大的运动控制算法和专门设计的硬件逻辑,以加速运动控制算法,从实时关键任务中卸载处理器。由于大多数嵌入式开发人员不是运动学或运动物理学方面的专家,因此这些设备附带了一个电机控制和运动控制功能库,可通过标准应用程序编程接口(API)访问。这种方法使设计人员在无需成为电机物理专家的情况下也能够为其3D打印机,真空清洁机器人或生物分析仪提供先进的功能 - 例如加速成型,微步进和步进噪声抑制。 嵌入式运动控制器进一步简化了开发周期,因为它们的开发平台通常设计为与常用嵌入式系统通用的许多软件工具以及它们支持的大型开源参考代码库兼容。因此,通过产品化其数十年的专业知识,Trinamic使复杂的运动控制技术和组件易于使用和实施。因此,开发人员可以从现有Java,C / C + / C#和Linux代码库中构建其运动控制应用程序的基础,并将他们的大部分精力集中在5%到10%的代码上,这些代码对它们的设计是独一无二的。由于Trinamic的嵌入式运动控制器将其关键功能封装在预先验证的芯片和软件中,因此开发周期的这一部分从算法开发,实施和测试的多个周期减少到设置一些参数并将代码导出到您自己的固件。因此,生物测定移液机器人或高速定量食品分配器的开发工作流程与非机电一体化嵌入式应用程序没有太大差别。 最近开发的先进假肢为嵌入式运动控制器如何加速创新机电产品的开发提供了一个真实案例。冰岛制造商?ssur - 主动修复技术的市场领导者 - 开发了第一个用于批量生产的,具有电动膝盖和踝关节的假肢。它在2016年Cybathlon上首次亮相,这是由苏黎世联邦理工学院组织的一项国际比赛。在该比赛中,残疾选手使用最先进的辅助技术,如机器人假肢、脑机接口和电动外骨骼来完成日常任务。 该项目的目的是创造一种新型假肢,以逼真的方式移动,为用户提供舒适,稳健和运动效率。四肢的两个动力关节都依赖于TRINAMIC运动控制开发的嵌入式运动控制器来产生复杂的运动,并最有效地利用四肢有限的电池容量。 控制器丰富的硬件运动控制功能和开发平台对经过验证的应用软件的补充消除了与控制器固件开发相关的许多风险,并缩短了验证和测试通常所需的时间。控制参数必须适应电机和设备应用的独特要求。 由于消除了通常与运动控制开发相关的许多步骤,设计团队能够在短短五个月内创建,调试和验证肢体定制电机控制器系统的功能。这有助于保持雄心勃勃的发展计划并及时在苏黎世的2016年Cybathlon比赛中胜出(观看参考资料5中的YouTube视频,了解Power Knee的实际运行情况)。虽然Power Knee的快速上市意味着?ssur能够获得更高的利润,但这项新技术带来的真正财富是它为用户提供的自由和性能。 TMC6200是新型高压栅极驱动器,具有在线电机电流检测功能,可使用外部MOSFET实现高达100A的BLDC电机和PMSM伺服电机。 工程师在设计过程中处理了一些限制,其中时间是最重要的限制。TMC6200补充了基于TMC4671硬件的伺服控制器构建块,并提供了例如短检测和超温阈值的可编程安全功能,使用现成的构建块实现了稳健可靠的设计。 三个在线检测电阻可实现对PWM噪声具有鲁棒性的电流测量。这使得TMC6200非常适用于TMC4671中实现的Δ-Σ电流测量。这种类型的测量比底部分流测量更有效,底部分流测量需要在切换事件周围消除,并且只能与SAR ADC一起使用。