Freescale выпускает микроконтроллеры серии Kinetis V для приложений управления электродвигателями и преобразователей электроэнергии
28.05.2014

Выполненные на ядре ARM Cortex-M, новые микроконтроллеры Kinetis V Series в совокупности с программным комплексом Kinetis Motor Suite позволяют сделать разработку приложений управления электродвигателями более гибкой, быстрой и эффективной

Продолжая пополнение самого широкого в отрасли ассортимента ARM микроконтроллеров, компания Freescale выпускает ведущие семейства 32-разрядных приборов в серии Kinetis V, оптимизированные для систем управления электродвигателями и преобразователей электроэнергии с цифровым управлением. В дополнение к специализированным семействам микроконтроллеров компания также представила программную среду Kinetis Motor Suite – инструмент, позволяющий максимально увеличить эффективность управления электродвигателем при одновременном снижении стоимости и сроков разработки приложений.

Микроконтроллеры Freescale серии Kinetis V
Нажмите для увеличения

Современные системы сенсорного и бессенсорного управления электродвигателями нуждаются в применения микроконтроллера и требуют точного измерения скорости вращения и положения параллельно с обработкой задач общего назначения в системе. Ресурсов микроконтроллера должно быть достаточно для поддержки широкого спектра алгоритмов управления различными электродвигателями – от обычных бесколлекторных (BLDC) до усовершенствованных вентильных электродвигателей (PMSM) и асинхронных двигателей переменного тока. Микроконтроллеры также должны иметь высокоскоростные/прецизионные АЦП и модули ШИМ для быстрого захвата сигналов и ответа на изменения контролируемых параметров. Кроме того, разработчики должны иметь доступ к интуитивно понятным программным инструментам, которые позволяют создавать и настраивать свои алгоритмы управления быстро и эффективно.

Возможности быстрой обработки сигналов и данных микроконтроллеров серии Kinetis V в сочетании с программным комплексом Kinetis Motor Suite обеспечивают единую аппаратно-программную платформу для разработки рентабельных масштабируемых систем управления электродвигателями. Теперь разработчики оборудования с электродвигателями, от насосов до робототехники, получат дополнительный выигрыш в виде повышенной эффективности, надежности и бесшумной работы оборудования.

Семейство Kinetis KV4x является флагманом серии Kinetis V и ориентировано на системы преобразования электроэнергии с цифровым управлением и системы управления PMSM и ACIM электродвигателями, требующие надежного динамического управления. Разработанные для оптимальной производительности, микроконтроллеры включают в себя ядро ARM Cortex-M4, работающее на частоте 150 МГц,  модуль арифметики с плавающей точкой и Flash-память программ объемом до 256 Кбайт с 128-битным интерфейсом доступа, который сводит к минимуму время ожидания процессора. Наличие до 30 каналов таймеров, 12 из которых являются выходами модуля ШИМ eFlexPWM с расширенным функционалом, обеспечивают широкий набор функций управления несколькими трехфазными электродвигателями, включая управление «мертвым» временем, составление комплементарных пар ШИМ, полупериодную перезагрузку и определение неисправностей. Для контроля скорости/положения могут использоваться два 12-разрядных АЦП со скоростью преобразования до 1.9 млн. выборок в секунду, которые могут синхронизироваться с любым периферийным модулем микроконтроллера, подключенным к внутреннему коммутатору (crossbar).

В семействе KV4x присутствуют микроконтроллеры для приложений цифрового управления импульсными источниками питания, встроенные модули ШИМ которых обеспечивают разрешение 300 пс, а быстродействие АЦП достигает 4.1 млн. выборок в секунду. Такие характеристики позволяют реализовать управление в реальном времени, гарантируя своевременный ответ системы на изменение контролируемых параметров. В общем случае микроконтроллеры семейства KV4x обладают высочайшим уровнем интеграции и могут предоставить до 30 выходов ШИМ и 38 каналов АЦП наряду с различными коммуникационными интерфейсами в миниатюрном 100-выводном корпусе LQFP.

Микроконтроллеры семейства Kinetis KV3x, также выполненные на ядре ARM Cortex-M4, предназначены для промежуточных приложений управления PMSM электродвигателями, поскольку максимальная рабочая частота составляет 100-120 МГц, объем встроенной памяти Flash/ОЗУ – до 512/96 Кбайт, а интегрированный интерфейс внешней шины позволяет расширить функционал.

Приборы семейства Kinetis KV1x являются микроконтроллерами начального уровня и выполнены на быстродействующем ядре ARM Cortex-M0+. При тактовой частоте 75 МГц и наличии аппаратных модулей деления и вычисления квадратного корня микроконтроллеры KV1x позволяют получить прирост производительности более чем на 25% в приложениях,  требующих большого объема математических вычислений, по сравнению с другими микроконтроллерами своего класса. Высокая вычислительная мощность и миниатюрный корпус позиционируют микроконтроллеры KV1x как эффективное решение для приложений управления различными типами электродвигателей, которые в настоящий момент используют более крупные и дорогие 32-разрядные микроконтроллеры.

Программное обеспечение Kinetis Motor Suite

В традиционных решениях процесс настройки контура ПИД-регулирования основывается на методе проб и ошибок и требует углубленного изучения параметров электродвигателей, что в итоге приводит к изначально неоптимальной производительности системы и дальнейшего ее снижения с течением времени. Программная среда Kinetis Motor Suite предназначена для решения этих проблем, одновременно упрощая разработку, обеспечивая более предсказуемую реакцию системы и сокращая время выхода готового продукта на рынок.

В состав Kinetis Motor Suite входит три программных компонента для настройки, наблюдения и контроля системы управления электродвигателем:

  • Kinetis Motor Tuner – компонент с графическим пользовательским интерфейсом для настройки параметров электродвигателя, обеспечивающий быструю и точную настройку контура ПИД-регулирования в течение нескольких минут.
     
  • Kinetis Motor Observer – программное приложение предустановленное в микроконтроллер, которое позволяет настраивать параметры системы управления и вычислительных блоков с целью регулирования эффективности электродвигателя и инвертора, коэффициента мощности, пульсаций тока/момента и уровня шума.
     
  • Kinetis Motor Manager – инструмент для контроля параметров, системных переменных и карты памяти микроконтроллера в реальном времени. В состав инструмента входит программный осциллограф с функцией отладки и сбора данных.

Дополнительно компания предоставляет несколько приложений для настройки электродвигателей, отладочные инструменты и аппаратные модули для отладочной платформы Tower System.

Микроконтроллеры серии Kinetis V с предустановленным ПО Kinetis Motor Suite будут доступны в третьем квартале 2014 г.

Подробнее >>

Реклама