Vă incită cuvintele “timp rapid de lansare pe piaţă a produsului” atunci când le vedeţi pe un kit de start al unui microcontroler? Sau aceste cuvinte sunt astăzi virtual fără sens? Poate că ar trebui să fie “vă ajută să livraţi proiectul la timp, eficient, efectiv şi cu succes”, altfel nefiind foarte practice.
În realitatea de astăzi, atunci când se caută o soluţie de microcontroler, trebuie gândit mai mult la disponibilitatea unui software de calitate, referinţe hardware, certificate de siguranţă; interfaţă grafică cu utilizatorul clară (GUI), dezvoltare şi suport expert de la parteneri esenţiali. Mai mult decât toate, aplicaţia este cea la care trebuie gândit. Această unealtă va face proiectul dvs., mai uşor şi compania mai de succes?
de: Steve Norman, Core Marketing Manager, Grupul de Business Industrial şi Comunicaţii, Renesas Electronics Europe
Sarcina unui vânzător de microcontrolere astăzi de a-l conduce pe proiectant către succes, acest lucru însemnând succesul furnizorului. De aceea pe piaţă apare o nouă generaţie de soluţii de microcontrolere, care oferă tot ceea ce vă este necesar pentru a fi eficient, efectiv, gata la timp şi de succes, toate la un loc într-o singură cutie.
Să considerăm un studiu de caz:
O companie vrea să dezvolte un sistem de ventilaţie care să gestioneze curgerea aerului, eliminând vibraţiile cu o operare la viteză redusă. Sistemul va opera de la 200 RPM la 4000 RPM la 800W, 400V, moment 1 Nm şi va utiliza un motor AC fără perii comandat de un invertor trifazat fără senzori. Companiile operatoare trebuie să ofere un sistem demonstrativ funcţional în 4 săptămâni.
Fie trei companii operatoare.
Compania “A” a desemnat echipa de 3 ingineri acestei sarcini, compania “B” şi compania “C” au desemnat un singur inginer pentru a realiza sistemul demonstrativ. Patru săptămâni mai târziu clientul a acordat următoarea etapă de dezvoltare companiei “C”.
De ce s-a întâmplat aşa?
Ei bine, compania “A” a furnizat un prototip funcţional la timp, dar a depăşit bugetul. Compania “B” a întârziat şi nu a fost luată în considerare, în vreme ce compania “C” a livrat un sistem demonstrativ funcţional la timp şi încadrându-se în buget. Toate cele trei companii aveau nevoie să realizeze aceeaşi dezvoltare şi operaţiile de reglare ale motorului pentru a produce sistemul funcţional; trebuiau extraşi parametrii motorului, pregătit software-ul trifazat pentru a comanda motorul; trebuiau reglate filtrele în buclă închisă pentru viteza şi cuplul specifice aplicaţiei şi trebuia dezvoltat sistemul hardware bazat pe MCU pentru demonstrator.
Haideţi să examinăm rezultatele!
Ambele companii, atât “A” cât şi “B” au avut o abordare convenţională în pregătirea demonstraţiei. Adaptarea hardware-ului existent pentru a suporta proiectul; adaptarea software-ului existent trifazat fără senzori; extragerea parametrilor motorului utilizând un RLC-metru; reglarea filtrului PI curent utilizând software-ul şi un osciloscop extern pentru a putea iniţial roti motorul şi apoi multe ore/om pentru a regla software-ul şi filtrele Pi pentru a obţine răspunsurile dorite de viteză şi cuplu.
Astfel întrebarea care se pune este ce a făcut diferit compania “C”?
Compania “C” a avut o abordare diferită deoarece aveau puţine elemente disponibile în paralel, astfel că au căutat un kit complet pentru a răspunde cerinţelor de dezvoltare ca timp şi buget. Cei de la această companie au selectat un kit de control motoare de la Renesas care vine complet cu software de referinţă trifazat fără senzori dezvoltat profesionist gratuit, platformă de referinţă hardware cu întreaga schemă, listă de materiale necesare, fişiere Gerber şi opţiunea unui invertor extern de tensiune ridicată complet compatibil.
Software-ul este certificat VDE şi vine complet cu un mediu de dezvoltare şi interfaţă grafică. Mai mult decât v-aţi aştepta să găsiţi într-un pachet de control motoare economic.
OK, este un bun început deoarece pentru demonstraţie nu este nevoie de design hardware ci numai de o configurare simplă a plăcii de control cu MCU pentru invertorul extern. Sistemul software fără senzori este gata de funcţionare, dar încă necesită să fie adaptat pentru a lucra cu motorul (de exemplu extragerea parametrilor şi reglarea). În vreme ce, inginerul este familiarizat cu controlul motorului, el are o experienţă limitată legată de reglarea motoarelor.
În timpul în care celelalte două companii au ales să realizeze această parte manual, unul dintre motivele cheie pentru care kit-ul Renesas a fost ales este acela că software-ul include funcţii avansate de reglare motor, precum identificarea automată a parametrilor pentru majoritatea motoarelor trifazate fără perii cu magneţi permanenţi şi software de autoreglare pentru coeficienţii de proiectare ai filtrului PI (curent), toate integrate în codul sursă al MCU şi proiectate să opereze sub controlul interfeţei grafice PC GUI fără a necesita extra hardware. Chiar şi un osciloscop este inclus în GUI, astfel încât nu este nevoie de niciun echipament extern în afara alimentării de la reţea.
Odată ce inginerul a instalat tot software-ul necesar şi interfaţa GUI, kit-ul fiind testat cu motorul demonstrativ livrat, el a fost gata să înceapă dezvoltarea cu motorul clienţilor. S-a decis că, deoarece motorul trebuia să funcţioneze până la 200RPM, pentru demonstraţie ar trebui utilizat un sistem cu 3 şunturi pentru a limita efectele nivelelor joase de semnal şi pentru a oferi o operare mai stabilă la viteze mici, astfel că nu au fost necesare schimbări pentru invertor.
După aceea s-a realizat conectarea şi configurarea plăcii de control pentru invertorul extern din documentaţie, s-a conectat motorul şi a pornit rularea interfeţei grafice pe PC.
Odată ce interfaţa grafică a fost conectată cu soft- ware-ul plăcii de control, funcţiile de reglare a parametrilor “Current PI tuning” şi “Motor Identification” prezentate în figura 2 sunt gata să înceapă procesul de configurare a software-ului pentru comanda motorului. De asemenea, unul dintre butoane este pregătit pentru a porni osciloscopul digital.
Înainte de pornirea procesului de autoreglare trebuie modificaţi numai câţiva parametri şi adăugaţi în fereastra de stabilire a parametrilor (Figura 3 de mai jos).
Odată completate valorile se va da click pe funcţia “Current PI tuning (AUTO)”.
Aceasta calculează automat coeficienţii proporţional şi integrativ ai filtrului de control PI curent în numai câteva secunde. Rezultatele sunt înmagazinate în software. În acest punct răspunsul dinamic bazat pe aceşti coeficienţi poate fi verificat cu osciloscopul, ajustând sau reglând din nou parametrii dacă este cazul.
Apoi este nevoie de măsurarea rezistenţei statorului, a inductanţei şi a fluxului magnetului permanent. Din nou un simplu click pe butonul “Motor Identification” este tot ceea ce este necesar. Odată completată această funcţie, sistemul este gata de a comanda motorul. Motorul este pus în funcţiune, astfel putându-se testa sistemul cu motorul în condiţii de sarcină. Această operaţie ia ceva timp şi este în funcţie de experienţa proiectantului. Interfaţa grafică GUI permite încă un control complet, monitorizarea şi reglarea parametrilor sistemului şi motorului în timpul operării, utilizând funcţiile osciloscopului pentru analiza formelor de undă după cum este necesar.
Pentru a recapitula, prin utilizarea GUI şi a software-ului de măsurare integrat, vă ia numai câteva minute pentru a trece de la lansarea GUI până la rularea motorului fără senzori.
De vreme ce timpul alocat dezvoltării este mai mare, inginerului i se oferă un timp suficient pentru a realiza la timp sistemul demonstrativ funcţional pentru client, în condiţiile specificate şi cu încadrare în buget. În acest fel este câştigat un nou business pentru companie.
Acest studiu are la bază utilizarea kit-urilor de soluţii control motoare “Rotate-it” disponibile pentru familiile de microcontrolere pe 32 de biţi RX100, RX200 şi RX600, care fac parte din soluţiile de ultimă generaţie de la Renesas Electronics şi care au la bază filozofia de a oferi mai mult decât timp până la lansarea pe piaţă, şi anume software profesional şi platforme de referinţă hardware combinate cu caracteristici unice pentru a oferi proiectaţilor unelte pentru un lucru efectiv, eficient şi de succes pentru o varietate de pieţe, la un cost de intrare redus.
Continuând cu tema legată de oferirea mai degrabă de soluţii decât numai de hardware şi câteva exemple elementare de drivere, vom continua cu o privire asupra câtorva soluţii şi kit-uri de soluţii de înaltă performanţă.
Renesas Electronics a lansat recent familia RZ/A, caracterizată de un nucleu puternic 400MHz ARM® Cortex-A9.
Combinată cu FPU şi funcţii de criptare, familia include un set periferic bogat, inclusiv interfeţe de comunicaţii pentru Ethernet, CAN, IEBUS şi USB, dar şi grafică avansată precum Image Rendering, JPEG codec, procesare NTSC/ PAL, conversie YUV/RGB, procesare audio, IP-uri pentru SCUX, decodare CDROM şi generare de sunet, plus o memorie integrată SRAM mare de 10MB. Toate acestea conduc la performanţe îmbunătăţite ale sistemului din punct de vedere al procesării video şi audio.
Atunci când este combinată cu un ecosistem software de vârf, această familie este ideală pentru noile generaţii de aplicaţii HMI.
Cu atât de multe soluţii de ales când vine vorba despre ecosistem software, este o alegere dificilă să decizi pe care să-l utilizezi. Există acum un kit unic ce suportă soluţii precum IS2T JVM, TES GUIliani, Segger emWIN, Altia Design şi Express Logic GUIX, astfel încât proiectantul poate alege software-ul preferat şi poate începe să proiecteze rapid, economisind timp şi bani. Dezvoltatorii de tehnologii complexe de comunicaţii, precum sisteme în linie de putere OFDM de bandă îngustă, au de-a face cu un set diferit de probleme, nu numai cerinţa de a suporta mai multe standarde de linii de putere.
De exemplu, suportarea a multiple schimbări ale dispozitivelor de măsurare inteligente bazate pe diferite protocoale în diferite ţări care utilizează diferite benzi de frecvenţă şi specificaţii. Un singur design să suporte standarde multiple ar fi prea mult de cerut, nu-i aşa?
Ei bine, poate că nu!
Este disponibilă o soluţie flexibilă de modem PLC. Aceasta are la bază un modem de bandă îngustă înalt integrat cu controler MAC, cu procesor de semnal digital de înaltă performanţă pentru implementarea nivelului fizic, cu o parte analogică integrată cu amplificator adaptiv controlat prin amplificare şi un motor de securitate hardware integrat AES128. Soluţia este combinată cu software certificat pentru standarde precum PRIME şi G3 oferind o soluţie de vârf pentru linii de putere ce respectă cerinţele de piaţă de astăzi.
Software-ul certificat poate fi un factor cheie într-un proiect de succes, economisind timpul şi costurile asociate proiectantului. Pentru certificarea produselor finale, testarea poate fi proporţie uriaşă de timp şi cost. Dacă se dovedeşte că software-ul este certificat conform standardelor potrivite, aceasta înseamnă că proiectantul petrece mai mult timp în dezvoltarea programului de aplicaţii.
Am analizat un număr de soluţii de la Renesas, cu kit-uri şi soluţii pentru control motoare, HMI, comunicaţii în linii de putere, bazate pe o filozofie de mai mult decât “timp rapid de lansare pe piaţă”. Această filozofie este aplicată noilor kit-uri în dezvoltare precum Magistrală de măsurare wireless, Analogică Inteligentă pentru IO-Link; Ethernet Industrial multi-protocol; iluminare inteligentă cu LED şi multe care vor veni. Nu este interesant că în tot acest timp când am vorbit despre soluţii cu microcontrolere, ne-am concentrat aşa de mult pe software? Ei bine, siliciul în sine nu mai oferă un “timp rapid de lansare pe piaţă”.
Proiectanţii solicită acum mai mult de la cei ce vând microcontrolere ￭
Renesas
www.renesas.com