La mejor solución para motores servo de control de precisión

Los motores servo ofrecen un control preciso del movimiento

El motor servo es un término general para los 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 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 que son 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 servomotores 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 los requisitos, puede girar de manera estable a velocidades extremadamente bajas, y puede realizar rotación hacia adelante y hacia atrás, así como acelerar y desacelerar rápidamente. Los servomotores requieren un tiempo muy corto al cambiar de operación estática a dinámica o de dinámica a estática, y pueden mantener su posición incluso frente a fuerza externa, generando instantáneamente un gran torque dentro del rango de capacidad nominal, con una alta potencia de salida y alta eficiencia.

Soluciones de controladores de servos compatibles con Ethernet industrial

Para controlar un motor servo con mayor precisión y rapidez, Arrow Electronics desarrolló el sistema de control de motor servo ARROW-ADI ADP ── el procesador de control de señales mixtas ADSP-CM4xx basado en productos de ADI, que utiliza un núcleo de procesador ARM Cortex M4, integra un ADC de alta precisión, acelerador digital y filtro, SRAM y memoria flash, y numerosos periféricos. El procesador ADSP-CM4xx es adecuado para una amplia gama de aplicaciones integradas que requieren control en tiempo real de alto rendimiento y conversión analógica.

El ARROW-ADI ADP SERVO utiliza un núcleo ARM Cortex M4 de 240 MHz con una unidad de cálculo en punto flotante integrada, que puede soportar modelos de programación avanzados y algoritmos complejos. Cuenta con 384KB de SRAM incorporada y 2MB de memoria flash, lo que permite manejar fácilmente programas de gran tamaño. Dispone de un ADC SAR de doble canal y 16 bits. No presenta códigos faltantes, tiene más de 13 bits de ENOB y una velocidad de conversión que alcanza los 380 ns, lo cual es adecuado para aplicaciones de control en lazo cerrado de alta precisión. Con un motor de análisis armónico (HAE), es compatible con la conexión a la red eléctrica y soporta funciones avanzadas de PWM y temporizador, lo que puede mejorar eficazmente las fluctuaciones de torque y el rendimiento del motor. Incluye un filtro SINC integrado, puede conectarse sin problemas a un convertidor aislado AD74xx, y soporta 2 interfaces CAN bidireccionales, 3 interfaces UART bidireccionales, 2 interfaces SPI bidireccionales, 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 de conexión (leads), 91 pines GPIO y 16 pines de entrada ADC, optimizado para aplicaciones de control de motores.

Una variedad de chips centrales para lograr aplicaciones de alto rendimiento

El SERVO ARROW-ADI ADP 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 alta intensidad, 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 se encargan principalmente de leer señales del bucle de detección y de emitir señales de control, con funciones auxiliares como comunicación por puerto serial, visualización y interacción mediante 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 el CM403 como ejemplo, 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, que se utilizan en algunas aplicaciones que requieren autodiagnóstico para detectar si el ADC funciona normalmente. La tasa de muestreo más alta del ADC en el CM403 puede alcanzar los 2.6Msps, y su SINAD puede llegar hasta 81dB cuando se escanean de forma alternativa de 0 a 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. El fido5100 soporta varios de los principales protocolos de Ethernet industrial, excepto EtherCAT, mientras que el fido5200 soporta varios de los principales protocolos de Ethernet industrial, incluyendo EtherCAT.

FPGA es la abreviatura de Field Programmable Gate Array (Matriz de Puertas Programable en Campo). Es un circuito integrado semiconductor que puede modificar una gran cantidad de funciones eléctricas en equipos. Puede ser modificado por ingenieros de diseño durante el ensamblaje de la PCB, o "en sitio" después de que el equipo sea enviado a los clientes. El ARROW-ADI ADP SERVO utiliza el chip 10CL025YE144I8 de Altera, que cuenta con 24,624 LEs y 76 IO generales, y puede realizar una variedad de funciones complejas.

La junta DEMO acelera el desarrollo de productos

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

La solución de control de motor servo ADI admite un voltaje de entrada de 200 ~ 240VAC, velocidad de rotación <= 3000rpm, corriente de salida <8A, con alta precisión y respuesta dinámica rápida. Su chip principal 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 motores servo 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 futuro desarrollo de las aplicaciones industriales. En vista de la creciente demanda del mercado, Arrow Electronics ha lanzado una solución de control de motores servo basada en ADI, que contribuirá al rápido desarrollo de la aplicación de la Industria 4.0, y merece que los desarrolladores de productos relacionados analicen profundamente esta solución y hagan mayores esfuerzos para invertir en el mercado de aplicaciones relacionadas.