La migliore soluzione per motori servo a controllo di precisione

I motori servo offrono un controllo preciso del movimento

Il motore servo è un termine generico per i motori che utilizzano meccanismi servo. Il cosiddetto sistema servo è un dispositivo di controllo che opera in conformità ai comandi di istruzione. Viene applicato al controllo servo dei motori. Sensori sono installati sui motori e sulle macchine controllate, e i risultati della rilevazione vengono restituiti agli amplificatori servo per il confronto con i valori di istruzione. È diverso dai motori passo-passo controllati da un segnale di impulso di ingresso, poiché un motore servo è controllato da un segnale di feedback.

Le caratteristiche di azione dei motori servo sono il controllo del posizionamento della posizione e il controllo della velocità di azione. Le sue principali caratteristiche sono che la velocità può essere controllata con precisione, il range di controllo della velocità è ampio (oltre a essere stabile e funzionare in modo fluido a velocità costante), la velocità può essere modificata in qualsiasi momento in base alle esigenze, può ruotare stabilmente a velocità estremamente basse e può effettuare rotazioni avanti e indietro accelerando e decelerando rapidamente. I motori servo richiedono un tempo molto breve per passare dallo stato statico a quello dinamico o viceversa, mantenendo comunque la posizione anche in presenza di forza esterna, generando istantaneamente grande coppia entro il range di capacità nominale, con grande potenza di uscita ed alta efficienza.

Soluzioni di driver per servo che supportano Ethernet industriale

Per controllare un servomotore in modo più accurato e rapido, Arrow Electronics ha sviluppato il sistema di controllo per servomotori ARROW-ADI ADP ── il processore di controllo a segnale misto ADSP-CM4xx basato sui prodotti ADI, che utilizza un core processore ARM Cortex M4, integra un ADC ad alta precisione, acceleratore digitale e filtro, memoria SRAM e flash, e numerose periferiche. Il processore ADSP-CM4xx è adatto a un'ampia gamma di applicazioni embedded che richiedono controllo in tempo reale ad alte prestazioni e conversione analogica.

Il SERVO ARROW-ADI ADP adotta un core ARM Cortex M4 a 240 MHz con unità di calcolo in virgola mobile integrata, che supporta modelli di programmazione avanzati e algoritmi complessi. È dotato di 384KB di SRAM integrata e 2MB di memoria flash, che consentono di gestire facilmente programmi di grandi dimensioni. Possiede un ADC SAR a 16 bit a doppio canale. Non ci sono codici mancanti, 13+ ENOB, e il tasso di conversione raggiunge i 380ns, rendendolo ideale 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 PWM avanzate e timer che possono migliorare efficacemente la fluttuazione della coppia e le prestazioni del motore. Dispone di un filtro SINC integrato, può essere collegato senza problemi a un convertitore isolato AD74xx e supporta 2 interfacce CAN, 3 interfacce UART, 2 interfacce SPI, 8 timer a 32 bit, 2 interfacce a due fili e 4 interfacce encoder ortogonali. Il SERVO ARROW-ADI ADP è confezionato in un LQFP a 176 pin con dimensioni 24x24 mm, con 91 pin GPIO e 16 pin di input ADC, ed è ottimizzato per applicazioni di controllo motore.

Una varietà di chip di base per ottenere applicazioni ad alte prestazioni

Il servocomando ARROW-ADI ADP comprende una scheda di alimentazione e una scheda di controllo. La scheda di alimentazione è principalmente utilizzata per l'elaborazione di segnali elettrici ad alta tensione e con elevata intensità, mentre la scheda di controllo include il DSP di ADI (ADSP-CM408), il chip di interfaccia Ethernet industriale di ADI (FIDO5200) e l'FPGA di Altera (10CL025). Questi componenti sono principalmente responsabili della lettura dei segnali del circuito di rilevamento e dell'emissione dei segnali di controllo, con funzioni ausiliarie come la comunicazione tramite porta seriale, il display e l'interazione tramite tasti.

Il modulo funzionale DSP CM40X 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 il CM403 come esempio, 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 agli output di due DAC interni, utilizzati in alcune applicazioni che richiedono autodiagnosi per verificare se l'ADC funziona correttamente. La velocità di campionamento più alta dell'ADC nel CM403 può raggiungere 2,6Msps, e il suo SINAD può arrivare a 81dB quando si interrogano 0~11 ingressi analogici a un tasso 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 i principali protocolli Ethernet industriali, ad eccezione di EtherCAT, mentre il fido5200 supporta i principali protocolli Ethernet industriali, inclusi EtherCAT.

FPGA è l'abbreviazione di Field Programmable Gate Array. Si tratta di un circuito integrato a semiconduttore, che può modificare un gran numero di funzioni elettriche presenti nelle apparecchiature. Può essere modificato dai progettisti, durante l'assemblaggio del PCB, oppure "in loco" dopo che l'apparecchiatura è stata spedita ai clienti. L'ARROW-ADI ADP SERVO utilizza il chip 10CL025YE144I8 di Altera, che dispone di 24.624 LEs e 76 IO generali, e può realizzare una varietà di funzioni complesse.

Il consiglio DEMO accelera lo sviluppo dei prodotti

Arrow Electronics ha sviluppato la soluzione di controllo per servomotori ADI basata su prodotti ADI, che rappresenta un driver per servomotori con soluzioni Ethernet industriali basate su ADSP-CM408 e FIDO5200. ADI offre un portafoglio completo di prodotti, tra cui convertitori di dati, amplificatori, processori embedded, isolatori digitali iCoupler® e dispositivi di gestione dell'alimentazione. La scheda DEMO include principalmente un modulo di alimentazione, un modulo di controllo e un modulo di visualizzazione.

La soluzione di controllo del servomotore ADI supporta una tensione di ingresso di 200 ~ 240VAC, una velocità di rotazione <= 3000rpm, una corrente di uscita <8A, con alta precisione e una risposta dinamica rapida. Il suo chip principale adotta ADI CM408F, AD7403, ADuM130E, ADuM141E, ADM809, ADM3483, LT1529IQ-3.3, ADP1706ardz-2.5, ADP1706ardz-1.2, FIDO5200BBCZ e Altera 10CL025. Viper53-E, STTH108A, L78L05, L78M24CV, STPS1150A, STTH1R02U di STMicroelectronics (ST), Infineon IKCM30F60GA, IKW30N60DTP, GBU8M, FOD3184, FOD817, 74ACT244SC da onsemi, SiT8208, Nexperia 74HC165D, 74HC595D, 74VHC14D, 74LVC1G08GV, TE RZ03-1A3, USB_1734035, D_sub-26-5178238, RJ45-6116353, ecc.

Conclusione

Sempre più applicazioni industriali stanno utilizzando servo motori ad alta precisione nell'era del rapido sviluppo dell'Industria 4.0, e richiedono di integrare Ethernet industriale per completare la funzione di connessione del sistema, trasformando il futuro sviluppo delle applicazioni industriali. Considerando la crescente domanda di mercato, Arrow Electronics ha lanciato una soluzione di controllo per servo motori basata su ADI, che contribuirà al rapido sviluppo delle applicazioni dell'Industria 4.0, ed è degna di essere approfondita dai sviluppatori di prodotti correlati per comprendere meglio questa soluzione e dedicare maggiori sforzi per investire nel mercato delle applicazioni pertinenti.