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- 电机控制系统中的电机位置信息采集技术
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大家好 欢迎大家参加TI工业研讨会
我是TI Century FAE Igor An
主要控制数字电源及算法开发
今天我们将继续为大家介绍
TI为大家提供的电机控制系统的
重要的软硬件架构
今天的介绍将继续集中在
反馈 电机控制系统的反馈环节
位置信息是电机控制系统中一个重要的信息
在工业界 为了得到转子的位置信息
工业界开发出了非常多种类的
位置传感器 那在工业界的应用中
也有非常多的位置传感器的安装方式
甚至比如说在一些电机控制系统中
需要安装多个位置传感器
那么有一些是专门反馈我的电磁场的
我的转子位置 那么考虑到几对数
那么有一些我可能是需要直接知道
机械的位置 那么安装多个位置传感器
来反馈这些信息
同时需要一些调理电路来提供后台支持
那位置传感器的主要种类呢 我们大概
罗列了一下 基本包括呢
我们常见的HALL类型的传感器
HALL也分为数字型HALL和模拟性HALL
数字型HALL就是我一般三个HALL
反馈出这个每个这个
60度的信息或120度的信息
那么模拟传感器相当于是一个正漩口三圆口的量
来时时刻刻标定我的转子的位置
那同时呢 还有一个磁阻的传感器
我们可以认为 它和HALL传感器输出的信号几乎是一致的
那我们看到这个箭头向下的是我们的这个
反馈的精度提高的方向
那我们更高精度的位置传感器
主要有选择变压器
或者说增量型的光编
以及我们高精度 高使用速度的
比如伺服的应用里面用的
绝对值的编码器 绝对值的编码器有多种不同的种类
每种可能有自己独特的编码协议
像我们常见的Enda2.2
Biss Hiperface
等等 那在电机控制里面呢
还有一个很大的应用领域就是无传感
那么有传感和无传感相比较呢
那主要的几个优缺点以及主要的应用领域的不同
有传感呢 是我可以非常精确的
得到我转子的位置信息
当然它需要一个物理的外围的传感器
那这个会增加我一定的硬件成本
那无传感呢 我是用软件的算法的形式
用电压电流采集的信号去估算转子的位置
那从物理上节省了我的硬件的传感器的
成本 但同时 无传感呢
毕竟是用算法来估计的
它的可靠性与有传感相比是稍微低一些的
那对于一些有位置控制 比如我们的伺服和机器人
等等对位置有高精度要求的位置控制系统
以及非常大功率的这些应用里面
为了高度的可靠性 一般是少用这种无传感的
技术 或者即使用无传感技术 也是作为一种后台的
安全备份使用 很少直接作为
唯一的电机位置传感技术来使用
那对于无传感的这种技术来说呢 TI提供了一套
性能非常优异的FAST估算器
这个是集成在我们的InstaSPIN-FOC MOTION这套软件里面
主要是在C2000平台上供大家使用
配套的有DRV8系列的一些这个
motion的这个drive
对于旋转变压器的这个传感器
我们一般需要一个解码芯片
对旋转变压器的反馈进行解码
TI为大家提供了一个PGA411的一个芯片
可以实现旋转变压器的这个解码
这边我们看到呢 就是TI
设计的一个叫做position manager的一个功能块
它是集成在我们新兴的C2000的产品中
主要是2837系列
2807系列 还有28004系列
这些芯片里面会集成我们的position manager
这部分position manager呢 我们可以把它当做一个软件包
这个软件包 我调用不同的软件内容
去实现软件的对这种绝对位置编码器的
解码 那我们支持的绝对位置编码器的协议
我们罗列在下面 同时
我们对编码器的协议进行了一些测试
它的一些测试条件也在里面
我们把很多的电缆的线长也考虑进去
它的分辨率和速度
实际上 这些呢 绝对位置编码器
在不用我们TI的软件库的应用中
大约我们需要每一种协议单独
对应一款独立的外围解码芯片
这样这个芯片会增加我们的硬件成本
和板子的面积
所以使用TI的position manager会节省这颗
外围的解码芯片
同时 我们板子的面积也得到了节省
在我们硬件成本上 得到了缩减
同时呢 就是说 我们
用一个芯片 用调用软件包的方式来支持
多种协议 这样就可以方便大家
在调试阶段或评估阶段
很方便地来切换我的传感器类型
帮助大家更好的做一个平台化的产品
为了帮助大家快速评估我们的position manager
以及相关的电机控制的性能
我们开发了一个DesignDRIVE的EVM板
这个板子上呢包含我们的电机功率的驱动部分
还有可以更换我们C2000系列MCU的这个
标准的control cut插槽
以及支持多种绝对位置编码器的
这个解码的外围电路
就是在这个板子上我们可以验证之前提到的所有
的绝对位置编码器的控制性能
最终体现在我们的电机的速度啊
控制精度啊这些上面
从最终的电机性能上去评估 我们这个
position manager对电机位置的计算
那这个其实是我们的一个TI Design
叫TID-00363
那这个也是我们TI为了大家方便了解TI
芯片的各种性能 为大家
设计的TI Design
在这个TI Design上 大家可以方便评估
我们的PGA411这颗芯片
对旋转变压器的解码性能
好 TI为大家提供的这个
位置传感器的这个解码
以及位置传感器的通路的这些方案
就给大家介绍到这里
欢迎大家继续关注后面的内容
谢谢大家
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