În ultimii ani s-a manifestat o intensificare uriaşă a cererii pe piaţa mondială a motoarelor electrice. Astfel, dacă în 1995 s-au vândut aproximativ 4 miliarde de motoare, această cifră aproape că s-a dublat până în 2002. S-a majorat în acelaşi ritm şi cererea pentru motoarele mai moderne, fără perii, al căror control eficient neapărat presupune utilizarea unui microcontroler.
ST Microelectronics are soluţii complete pentru comanda tuturor tipurilor de motoare, de la cele simple până la cele mai sofisticate. Aceste soluţii sunt accesibile gratuit pe Internet, sub forma de “Application Notes”, la adresa portalului ST Motor Control:
http://www.st.com/stonline/products/support/motor/index.htm.
Pentru comanda acestui tip de motoare, ST propune microcontrolerul de 8/16 biţi ST92141, cu unitate specială (Moor Control Cell) care furnizează din construcţie formele de undă necesare controlului scalar (bineînţeles, toate acestea pe deasupra performanţelor inerente):
• control trifazat în punte H cu moduri standard şi centrat;
• 6 ieşiri PWM cu contor al repetărilor, pentru modul voltaj sinusoidal;
• intrare de avarie pentru a forţa ieşirile PWM în stare cu impedanţă ridicată;
• perioadă de achiziţie taho (rotor) de la 0,1 Hz până la 250 kHz;
• generator de timp mort reglabil (pe 6 biţi).
Celălalt tip de motor trifazat, fără perii, este cel cu magnet permanent (BLDC). Statorul este identic cu cel văzut la motorul inductiv trifazat, dar rotorul este alcătuit dintr-un magnet permanent. Motorul este sincron, pentru că rotaţia mecanică a rotorului are aceeaşi viteză unghiulară ca şi cea a fluxului rotativ din stator.
Această stare se numeşte autocomutaţie, şi prezintă funcţionarea la eficienţa cea mai ridicată a motorului. Pentru a ajunge în această stare şi a o menţine, este necesar ca în orice moment să cunoaştem poziţia rotorului. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul unor senzori de efect Hall, sau detectând forţa electromotoare indusă în stator de către rotaţia magnetului permanent (“back-EMF”), fără senzori.
ST Microelectronics a dezvoltat un microcontroler dedicat comenzii acestui tip de motoare: ST72141. Unitatea specială a acestuia realizează următoarele funcţii:
• 6 ieşiri PWM, cu frecvenţe de până la 25kHz;
• metodă de detectare a semnalului back-EMF brevetată;
• moduri de operare cu sau fără senzori;
• comparator on-chip pentru limitarea curentului în stator;
• detectarea sfârşitului perioadei de demagnetizare;
• coprocesor pentru calcularea prin hardware a temporizărilor necesare ajungerii în starea de autocomutaţie;
• intrare de avarie pentru a forţa ieşirile PWM în stare cu impedanţă ridicată.
Avantajele metodelor ST în comanda motoarelor trifazate fără perii sunt următoarele:
• microcontrolerul de 8 biţi aduce fază de învăţare mai scurtă şi ajungere mai rapidă pe piaţă a aplicaţiei, faţă de soluţii cu DSP;
• nu mai este necesară construirea modelului matematic al motorului, şi nu mai e nevoie de algoritmi foarte complecşi;
• consumul şi zgomotul microcontrolerului funcţionând la 8 MHz sunt mai mici faţă de DSP la 20-40 MHz;
• sunt necesari doar 3 rezistori standard pentru detectarea back-EMF;
• multiplicarea şi divizarea hardware pe 8 biţi permit ca 70% din resursele procesorului să stea la dispoziţie;
• demo-kitul ST7MTC (www.kanda.com) oferă posibilitatea de a porni motorul dumneavoastră BLDC în câteva minute!
În viitorul apropiat va sta la dispoziţie noul microcontroler Flash, ST7MC, în care se vor reuni caracteristicile speciale ale ST92141 şi ST72141, fiind astfel capabil să comande toate tipurile de motoare fără perii, într-un mod unic din punctul de vedere al costurilor şi a timpului necesar dezvoltării. Unde se cere comanda prin metoda vector (control industrial high-end), ST10 de 16 biţi şi cu DSP încorporat face faţă cu brio.
Mai multe informaţii despre expertiza vastă a ST Microelectronics în domeniul controlului motoarelor electrice puteţi găsi la următoarele adrese Internet:
www.stmcu.com
www.st.com,
www.st.com/stonline/products /support/motor/index.htm.
Andrei Szabó