無數(shù)的電動(dòng)機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是強(qiáng)大的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)的核心,，有時(shí)它們也被稱為工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)今,，越來越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員利用德州儀器的新軟件和其他創(chuàng)新技術(shù),，設(shè)計(jì)出越來越多的更小、更快,、更智能的驅(qū)動(dòng)器,。
德州儀器的市場(chǎng)部經(jīng)理Brian Fortman表示：“當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化開發(fā)者開始設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，他們不僅僅是試圖提供更多的原動(dòng)力,，而是要使其變得更智能,，這樣電機(jī)驅(qū)動(dòng)就可以搬運(yùn)更重的汽車部件或者生產(chǎn)更大的產(chǎn)品?！八麄冋趪L試設(shè)計(jì)能將電機(jī)變成智能運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),，這將使工業(yè)機(jī)械更為高效?！?/p>
如今的智能電機(jī)
現(xiàn)代機(jī)器人可以幫助醫(yī)生完成復(fù)雜的外科手術(shù)，也可以為制造商實(shí)現(xiàn)各式產(chǎn)品的生產(chǎn)——從玩具到家具,、再到大型卡車等,。工廠的機(jī)器能在裝配線上拾取和放置零部件，或?yàn)榭蛻籼峤粶?zhǔn)備好的封裝,。自動(dòng)化車床可以快速模制和雕刻木制或金屬產(chǎn)品,，3-D打印機(jī)能夠?qū)⑺芰稀⒔饘倩蚧炷链蛴〕砂ㄍ婢吆徒ㄖ趦?nèi)的各種形狀的物體,。
“更智能”在電機(jī)自動(dòng)化領(lǐng)域中意味著每秒需要進(jìn)行更多次電機(jī)扭矩調(diào)整,，使結(jié)果更精確，這將提高制造效率和質(zhì)量并減少浪費(fèi)和失誤,。
復(fù)雜的工業(yè)電機(jī)全部由被稱作微控制器（MCU）或微處理器（MPU）的嵌入式計(jì)算機(jī)芯片的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制,。德州儀器公司DesignDRIVE工程師團(tuán)隊(duì)通過快速電流回路 (FCL)軟件技術(shù)增強(qiáng)了C2000? MCU性能,，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)人員能夠向客戶提供更智能的產(chǎn)品。同時(shí),，這些客戶也能制造出更先進(jìn)的機(jī)器人,，生產(chǎn)出比以往更好、更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品,。(下載白皮書獲取更多信息)
快速電流回路能夠在微秒內(nèi)做出反應(yīng)
MCU能夠確保電機(jī)根據(jù)其電流,、位置和工作條件隨時(shí)做出反應(yīng)。設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)質(zhì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要大量精確與高速的數(shù)學(xué)運(yùn)算和同步測(cè)量,。
對(duì)于大批量生產(chǎn)的制造業(yè)和工業(yè)機(jī)器人來說,，能夠在微秒時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)是很重要的，控制電動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度越快,，機(jī)器產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)就越精確,，使電機(jī)響應(yīng)速度加快百萬分之一秒也能提升產(chǎn)量，從而使工廠更高效,、更節(jié)約成本,。
但直到今天，伺服電機(jī)設(shè)計(jì)人員想要讓電機(jī)在一微妙之內(nèi)做出反應(yīng)的方法仍然很有限,。一個(gè)常見的方法是在電機(jī)的控制板上添加專用芯片,，以處理普通的MCU在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)無法完成的任務(wù)，這些芯片通常是專門為每個(gè)新電機(jī)單獨(dú)設(shè)計(jì)的,，而不是商業(yè)化的現(xiàn)成組件,。
但是增加更多的芯片會(huì)使電機(jī)驅(qū)動(dòng)器更昂貴、更耗電,，設(shè)計(jì)也更復(fù)雜,。這些芯片會(huì)在控制器板上占用額外空間，使整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器變得更大,、更昂貴,、更耗電。
為了解決此難題,，德州儀器的C2000 MCU工程師們?cè)O(shè)計(jì)了新的解決方案：快速電流回路(FCL),。FCL是一種可用于最新C2000 MCU的軟件，它可以利用現(xiàn)有的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)資源,，通過電流采樣在一微秒內(nèi)改變電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作,。
然而，德州儀器在C2000 MCUs上的革新并不止FCL一項(xiàng),。結(jié)合了電機(jī)定位專用三角指令等C28平臺(tái)創(chuàng)新技術(shù),，F(xiàn)CL改變著設(shè)計(jì)師對(duì)新一代電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的思維方式，這對(duì)于工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)未來發(fā)展來說，的確是一個(gè)好消息,。
“FCL技術(shù)打破了很多固化的思維方式,，”Brian介紹道，“FCL技術(shù)巧妙地避開了通過增加硬件設(shè)備來增強(qiáng)電流回路性能或通過增加逆變器頻率以改善控制帶寬帶來的弊端”,。
智能電機(jī)未來的發(fā)展趨勢(shì)
由于C2000芯片能夠在工業(yè)設(shè)計(jì)過程中保證高質(zhì)量,，且商用C2000 MCUs 芯片擁有比傳統(tǒng)芯片更長的壽命，因此機(jī)械設(shè)備正在崛起,。一些伺服系統(tǒng)需要在工廠運(yùn)行長達(dá)20年或更長,，所以其使用壽命就很重要。
單芯片技術(shù)方案還有助于使電機(jī)最小化,，設(shè)計(jì)人員就能夠用更少的芯片和更小的外殼創(chuàng)造新產(chǎn)品,。即使是基于定制芯片技術(shù)，多芯片控制也可能會(huì)需要數(shù)千平方毫米的驅(qū)動(dòng)板,，像C2000 MCU這樣的驅(qū)動(dòng)控制片上,，系統(tǒng)可以將其減少到幾百平方毫米。
單個(gè)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)有時(shí)只是更大的機(jī)器中的一個(gè)組件,，縮小其尺寸這一點(diǎn)就顯得尤為重要,。機(jī)器人手臂通常由多個(gè)電機(jī)組成，每個(gè)電機(jī)控制一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,。電機(jī)驅(qū)動(dòng)組合能夠以更小的空間和更輕的重量完成相同數(shù)量的工作,，從而實(shí)現(xiàn)更靈活的設(shè)計(jì)，并能激發(fā)工業(yè)機(jī)器設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新熱情,。
Brian表示：“在某些情況下,，電子硬件小型化意味著設(shè)計(jì)人員可以開始考慮更經(jīng)濟(jì)或更高效的結(jié)構(gòu)。例如,，在機(jī)器人的每一個(gè)電動(dòng)軸上放置更多控制單元,，這意味著將會(huì)大大降低在機(jī)器上的布線和安裝成本。
20多年來,，我們的工程師一直在致力于設(shè)計(jì)滿足工業(yè)自動(dòng)化和運(yùn)動(dòng)控制客戶特殊需求的MCU系統(tǒng),。C2000 MCU DesignDRIVE團(tuán)隊(duì)開發(fā)的FCL系統(tǒng)和其他優(yōu)化功能正在幫助設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造以更少耗費(fèi)、更低功率,、更小體積和更高精度完成更多工作的機(jī)械系統(tǒng),。
“我們正在為C2000 MCU設(shè)計(jì)這些創(chuàng)新功能，”Brian說,， “因?yàn)檫@正是我們的客戶想要的”。