Marknadsledare och lösningar
Elektroniska krav på motorstyrning inom hemmelektronik, industri- och bilmarknaden har drivit behovet av MCUs med avancerade kringutrustning för motorstyrning.
På hushållsmarknaden behövs motorstyrning med förbättrad prestanda för att uppfylla regeringens planeringsstandarder, såsom Energy Star-programmet från US Environmental Protection Agency, som främjar införandet av högpresterande apparater. Tvättmaskiner är ett viktigt område med högpresterande motorstyrning. Tvättmaskinen med direktdrift eliminerar drivremmen mellan motoraxeln och brickorens omrörare, vilket möjliggör olika hastighets- och omröringslägen.
En tillverkares helt omformade tvättmaskin förbrukar 38% mindre el och 17% mer vatten än en vanlig tvättmaskin. Motorstyrningen MCU justerar motorns effekt beroende på mängd och typ av tvätt. Användarna av hushållsapparater är dock fortfarande känsliga för det ursprungliga köpeskillingen, så tillverkarna måste kontinuerligt minska sina utvecklings- och produktionskostnader så att mer avancerade apparater kan accepteras av fler konsumenter.
I hushållsapparater integreras 8-bitars MCU-enheter som är utformade speciellt för låga motorstyrningsanvändningar, som integrerar funktioner som minimerar ytterligare komponenter. Med motor PWM på brädet, felsäker klockskärm och högt tillförlitligt flashminne, förenklas de senaste MCU: erna för hemmabrukens motorstyrning och uppnå låga kostnader.
Vid industriella tillämpningar kan kraftkostnader och driftstopp för monteringsoperationer minska tillverkarens fördelar. Ett industriellt exempel på hur kontrollen av förbättringar av motorens prestanda direkt påverkar effektivitet och lönsamhet är att byta ut en ventil i en industripump med variabelt hastighetssystem (VSD) med en MCU.
För en pump eller fläkt är strömförbrukningen proportionell mot axelns kubhastighet. När axelhastigheten minskas med 10% minskar flödet med 10% och effektförbrukningen reduceras med 27%. Om hastigheten minskas med 20% minskar strömförbrukningen med 49%. Genom att använda MCU varvtalsmotorstyrning istället för konstantfartygsmotorventiler för att minska flödet har det visat sig att 25-40% energibesparingar kan uppnås för centrifugalpumpar, fläktar och fläktar i industriella applikationer.
Fördelarna med industriella applikationer är uppenbara, och MCU-driven motorstyrning med variabel hastighet är beroende av andra faktorer som flexibilitet och tillförlitlighet. Dessa faktorer kan undvika driftstopp orsakade av fel eller översyn. MCUs med flash och EEPROM ger flexibilitet för att lösa industriella användarkrav med omprogrammerbara funktioner när uppgraderingar eller kontrollprogramkrav krävs. En MCU med 16KB flashminne och 256BEEPROM ger tillräckligt med minne i en 8-bitars MCU för att hantera många av de förändringar som kan krävas i en industriell miljö. Lika viktigt är att Microchips flashminne använder PMOS elektroniskt raderbar enhetsteknik som vanligen har en datalagringsenhet som kan motstå 1 miljon erase / skrivcykler och data som kan vara i över 40 år.
Befintliga fordonsmotorapplikationer innefattar användning av motorer för att öppna och stänga fönster och dörrar och för att placera sätena. Eftersom dessa applikationer används i låg frekvens, är de inte känsliga för ineffektivitet, men höga användningsområden, såsom passagerartemperaturmiljökontroll och motorboxfans, fortsätter att förbruka begränsad effekt från bilen. Motorstyrningen MCU gör det möjligt för miljökontrollfläkten att arbeta med en hastighet som upprätthåller en behaglig temperatur, vilket minimerar brus och reducerar strömförbrukningen.
I många fall måste motorstyrnings MCU vara ansluten till bilnätet med hjälp av ett Control Area Network (CAN) eller ett lokalt nätverk för anslutning (LAN). För kroppselektronik används lågpris LIN-protokoll för att minska den totala systemkostnaden. I vissa MCU-familjer finns en USART-modul som stöder LIN 1.2, tillsammans med automatisk uppvakning och bauddetektering vid startbiten.
Eftersom kontrollalgoritmer blir mer komplexa i alla marknadssegment, stiger prestandan hos digitala motorstyrenheter från MCU till DSP-nivå. Digital Signal Controllers (DSC) ger högre prestanda och prisvärd, designteknikvänlig MCU-teknik för mer sofistikerade motorstyrningsutformningar, inklusive de med vektorkontroll. DSCs arbetar med hastigheter upp till 30 MIPS, med integrerade kringutrustning tillägnad flashminne och motorstyrning upp till 144 KB för mer avancerade, nya motorstyrningsapplikationer. Med elektronisk motorstyrning baserad på DSP och DSC arbetar hushållsindustrins kontroll och bilar inte bara mer effektivt, ger fler funktioner och är billigare.
