過去,馬達控制應用通常依賴於微控制器(MCU)所提供經濟實惠且靈活的可用性。雖然許多情況下,MCU的簡單性配合得很完美,但有越來越多的馬達控制設計方案,將受益於更高性能和整合處理運算功能。

這確實是整個工業和消費市場的普遍趨勢。產品設計者希望高效率、高性能的嵌入式處理器,兼具更廣泛的無線連線性、更好的顯示能力、專用的影像擷取和更高的資料處理能力,而無需增加成本和功耗,這將使馬達控制應用提升到更整合、更智慧、更和諧的水準。事實上,他們需要一個可涵蓋MCU及全方位應用處理器(MPU)之間的產品。

跨界性能與可用性

因應這一挑戰,恩智浦新的i. MX RT跨界處理器系列(基於Arm Cortex-M7核心)彌合了當今工業和消費市場的性能和可用性之間的差距,包括下一代馬達控制設計。

i.MX RT支援多達四交流馬達控制系統,具有獨特的功能,包括:

  • 兩個無感測器FOC馬達控制+相機+LCD預覽
  • 四個高速無感測器FOC電子速度控制器,適用於無人飛行載具(如無人機)
  • 伺服馬達執行器(PMSM和步進馬達),用於4軸CNC銑削或3D 印表機(XYZ 頭外加額外馬達,可用於3D列印擠出機)
  • 以及其他多達4個先進的交流馬達控制系統

工業控制—更高性能和整合功能

跨界處理器可讓增強的自動化適用於各種工業控制應用的功能,如機械手臂、產品組裝、製造和物理性安全門禁。

例如,在自動車庫系統中,跨界處理器能整合平行攝影機感測器介面和用於讀取車牌號的影像處理功能,並判斷是否允許該資料的讀取。如果車牌掃描顯示車輛屬於已授權車輛,則可自動運作必要的馬達控制,如打開和關閉車庫門、門和/或其他安全屏障。

此外,跨界處理器整合多媒體功能的產品特點-支援 GUI 顯示、增強的觸摸功能和音訊-可以透過先進的人機介面(HMI)功能,改善其他類型的工業操作。

跨界處理器的多元產品特點與功能還使設計能夠實現更低成本的高性能。這意味著在您的工業運作基礎上不僅能提高功能,同時降低複雜性和物料清單(BOM)支出。

3D印表機—更高精度,更少零件

典型的3D 印表機需要四個不同的MCU,三個分別用於控制X、Y和Z軸列印頭的各種馬達控制,再加上3D列印擠出機附加的馬達。但是,透過跨界處理器用一個帶有4x FlexPWM的單一整合處理器取代這四個MCU,能夠滿足3D 印表機中所有必要的馬達控制。關鍵元件的大幅減少不僅簡化了設計,還降低了材料成本,同時還可以採用更高性能的控制演算法。

而其馬達控制外設設計還可以更輕鬆地同步多個馬達以提高印表機精度。可直接應用於下一代3D印表機設計的其他整合功能,包括便於程式設計的支援高級圖形、多媒體和HMI功能。例如,僅使用一個i. MX RT晶片可用於包含主控制器和馬達控制器的3D印表機系統。

無人機—更輕便設計,飛行時間更長

另一個例子是跨界處理器提供了一個特殊的馬達控制解決方案,可應運用於無人駕駛飛行器(UAV)——即無人機。例如,i.MX RT具有四高速、無感測器、現場定向控制(FOC)、電子速度控制器(ESC),用於在無人機設計中進行馬達控制。在單晶片中結合飛行控制器和電子速度控制器,可實現更簡化的設計-更輕、更具成本效益的架構-不犧牲處理運算性能(600MHz)。

高度整合的無線連接功能(Wi-Fi、Bluetooth、BLE、ZigBee和Thread),則可用於維護操作員的可靠遠端控制功能。

此外,跨界處理器解決方案透過具完全整合PMIC、DC-DC轉換器、高效電源控制的方式,提供了低動態功耗。這些功能可以有效地協助在無人機及其他行動裝置能夠達到雙倍電池壽命。