मोटर ड्राइवर के विकास में तेजी लाने और परिणामों को अनुकूलित करने के लिए मूल्यांकन बोर्ड का उपयोग करें

स्वचालन और रोबोटिक्स तकनीक अत्यधिक मोटर और उनके संबंधित नियंत्रण और ड्राइवर आईसी पर निर्भर करती है। ये जटिल अर्धचालक बुनियादी गति नियंत्रण से परे जाते हैं, उन्नत एल्गोरिदम चला सकते हैं, और मोटर, लोड और समग्र प्रदर्शन प्राथमिकताओं के आधार पर सिस्टम संचालन को बारीकी से समायोजित कर सकते हैं।

हालाँकि, इन जटिल आईसी को स्थापित करना और केवल विशिष्टताओं या सिमुलेशन के आधार पर संभावित सिस्टम प्रदर्शन का मूल्यांकन करना चुनौतीपूर्ण है। यह प्रक्रिया लंबी और महंगी हो सकती है, और तैनाती के दौरान अनिश्चितता ला सकती है। सबसे अच्छा विकास दृष्टिकोण सिस्टम डिज़ाइन, लेआउट और सॉफ़्टवेयर विकास को समानांतर में आगे बढ़ने की अनुमति देने के लिए मूल्यांकन बोर्डों का उपयोग करना है।

यह लेख गति नियंत्रण आईसी का उपयोग करते समय डिजाइनरों के सामने आने वाली चुनौतियों पर ध्यान केंद्रित करता है, साथ ही इन चुनौतियों का समाधान करने में मूल्यांकन बोर्डों की भूमिका पर भी ध्यान केंद्रित करता है। इसके बाद, एनालॉग डिवाइसेस से विशिष्ट आईसी और संबंधित मूल्यांकन बोर्ड पेश किए गए, जिसने हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर अनिश्चितताओं को कम करते हुए प्रारंभिक और यथार्थवादी मूल्यांकन प्राप्त करके उत्पाद लॉन्च के लिए आवश्यक समय को कम कर दिया।

गति नियंत्रण आईसी के लिए आवश्यकताओं का अवलोकन
मोशन कंट्रोल IC मोटरों और उनके आंतरिक बिजली उपकरणों, जैसे MOSFETs, जो मोटर वाइंडिंग को चलाते हैं, को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक बुद्धिमत्ता प्रदान करता है। स्थिर और गतिशील ऑपरेटिंग मोड और लोड स्थितियों के तहत इष्टतम प्रदर्शन, प्रक्षेपवक्र, गति वक्र और दक्षता प्राप्त करने के लिए, और गड़बड़ी, क्षणिक और दोषों को संभालने के लिए, मोटर और एमओएसएफईटी दोनों को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करने की आवश्यकता है।

इन चुनौतियों से निपटने में मदद के लिए, ड्राइवर आईसी आपूर्तिकर्ता मूल्यांकन बोर्ड प्रदान करते हैं। ये मूल्यांकन बोर्ड वास्तविक मोटर और वास्तविक लोड स्थितियों के तहत लूप (एचआईटीएल) परीक्षण में हार्डवेयर आयोजित करके हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर सेटअप, अनुकूलन और प्रदर्शन मूल्यांकन को सरल बनाते हैं। वे यह भी सुनिश्चित करते हैं कि आईसी और उसके आसपास के सर्किट का भौतिक लेआउट बिजली वितरण, परजीवी प्रभाव, इनपुट/आउटपुट (आई/ओ) कनेक्शन और प्रारूप, भौतिक कनेक्टर और अन्य पहलुओं के संदर्भ में ठीक से स्थापित है। डिज़ाइनर एप्लिकेशन के लिए सबसे उपयुक्त समाधान निर्धारित करने के लिए विभिन्न सेटिंग्स, कॉन्फ़िगरेशन और विकल्पों का मूल्यांकन करने के लिए इन मूल्यांकन बोर्डों (मध्य आकार के बोर्ड, बुनियादी शाखा बोर्ड (बीओबी), या मॉड्यूलर समाधान के रूप में) का उपयोग कर सकते हैं।

मोटर नियंत्रण आईसी और संबंधित मूल्यांकन बोर्ड
मोटर नियंत्रण आईसी का एक अच्छा उदाहरण एनालॉग डिवाइसेस टीएमसी5130 श्रृंखला से टीएमसी5130ए-टीए-टी है। यह एक उच्च-प्रदर्शन स्टेपर मोटर नियंत्रक और सीरियल संचार इंटरफ़ेस वाला ड्राइवर है और इसमें स्वचालित लक्ष्य स्थिति के लिए एक लचीला रैंप जनरेटर शामिल है।

ड्राइवर उन्नत स्टील्थहॉप चॉपर एल्गोरिदम को अपनाता है, जो लगभग शोर मुक्त संचालन, उच्चतम दक्षता और इष्टतम मोटर टॉर्क सुनिश्चित करता है। टीएमसी5130 चिप (एसओसी) एकीकरण पर ड्राइवर और नियंत्रक प्रणाली के माध्यम से कई अनूठी वृद्धि सुविधाओं को एकीकृत करता है। उदाहरण के लिए, टीएमसी5130 में सिक्सप्वाइंट रैंप जनरेटर प्रत्येक मोटर गति को स्वचालित रूप से अनुकूलित करने के लिए डीसीस्टेप, कूलस्टेप और स्टॉलगार्ड2 फ़ंक्शन का उपयोग करता है।

टीएमसी5130 का उपयोग शुरू करने में डिजाइनरों की सहायता के लिए, टीएमसी5130-ईवीएएल (चित्र 1) मूल्यांकन बोर्ड प्रणाली एक सुविधाजनक हार्डवेयर प्लेटफॉर्म और उपयोगकर्ता के अनुकूल मूल्यांकन सॉफ्टवेयर उपकरण प्रदान करती है। मूल्यांकन बोर्ड प्रणाली में तीन भाग होते हैं: सब्सट्रेट कनेक्शन ब्रिज (बाएं) जो कंप्यूटर से जुड़ता है, कनेक्टर बोर्ड (मध्य) जिसमें कई परीक्षण बिंदु शामिल होते हैं, और टीएमसी5130-ईवीएएल बोर्ड (दाएं)।

एनालॉग डिवाइस टीएमसी5130-ईवीएएल मूल्यांकन बोर्ड (दाएं) और मोटर लोड (सबसे दाएं) की छवि (बड़ा करने के लिए क्लिक करें)
चित्र 1: टीएमसी5130-ईवीएएल मूल्यांकन बोर्ड (दाईं ओर) और मोटर लोड (सबसे दाईं ओर) को पीसी सब्सट्रेट (बाईं ओर) और परीक्षण बिंदुओं (मध्य) के साथ एक कनेक्टर बोर्ड से जुड़े यूएसबी ब्रिज के माध्यम से कॉन्फ़िगर किया गया है। (छवि स्रोत: एनालॉग डिवाइसेस)

उन डिजाइनरों के लिए जो टीएमसी5130 कोर पर आधारित अधिक सर्किट विकसित करना चाहते हैं, एनालॉग डिवाइसेज टीएमसी5130ए-बीओबी वितरण बोर्ड (चित्रा 2, शीर्ष) प्रदान करता है। यह बोर्ड संचालन के लिए आवश्यक बुनियादी इंटरकनेक्शन प्रदान करता है और इसे एसपीआई इंटरफ़ेस के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। योजनाबद्ध आरेख (चित्र 2, निचला) टीएमसी5130 आईसी फ़ंक्शन को लागू करने के लिए प्रदान किया गया सबसे सरल सर्किट दिखाता है।

एनालॉग डिवाइस टीएमसी5130ए-बीओबी की छवि और योजनाबद्ध (बड़ा करने के लिए क्लिक करें)
चित्र 2: टीएमसी5130ए-बीओबी (शीर्ष) एक बुनियादी मूल्यांकन पद्धति प्रदान करता है, जिसमें अलग-अलग कनेक्टर के बजाय इसके किनारों पर कनेक्शन बिंदु सेट किए जाते हैं; योजनाबद्ध आरेख (नीचे) टीएमसी5130 आईसी को काम करने के लिए आवश्यक सबसे सरल सर्किट दिखाता है। (छवि स्रोत: एनालॉग डिवाइसेस)

टीएमसी5240-ईवीएएल मूल्यांकन किट परिपक्व टीएमसी5130-ईवीएएल प्लेटफॉर्म पर बनाई गई है, जिसका लक्ष्य अगली पीढ़ी की इलेक्ट्रिक मोटर के मूल्यांकन को सरल बनाना है। यह 36 वी एच-ब्रिज, गैर-विनाशकारी वर्तमान पहचान और उन्नत गति नियंत्रण कार्यों को एकीकृत करता है, जिसमें जर्क अनुकूलित रैंप जनरेटर और अल्ट्रा शांत स्टील्थशॉप2™ ऑपरेशन शामिल है जो तेज स्टार्ट-अप, आसान डिबगिंग और सुचारू और सटीक मोटर प्रदर्शन के अधिक कुशल सत्यापन को सक्षम बनाता है।

उन्नत नियंत्रण तकनीक फीडबैक सेंसर की आवश्यकता को समाप्त कर देती है
फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल (FOC), जिसे वेक्टर कंट्रोल के रूप में भी जाना जाता है, कई मोटरों को नियंत्रित करने के लिए एक तेजी से लोकप्रिय तरीका है क्योंकि कई मामलों में, यह एनकोडर या हॉल इफेक्ट सेंसर जैसे फीडबैक सेंसर और उनकी संबंधित लागत और आकार की आवश्यकता को समाप्त कर देता है। एफओसी और गैर एफओसी प्रौद्योगिकियों के बीच मुख्य समझौता यह है कि एफओसी को बड़ी संख्या में उच्च-परिशुद्धता गणना और मैट्रिक्स संचालन के वास्तविक समय निष्पादन की आवश्यकता होती है।

एनालॉग डिवाइसेस से टीएमसी4671-एलए मोटर नियंत्रक आईसी विशेष रूप से एफओसी के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें एम्बेडेड एल्गोरिदम और समर्पित इंजन आवश्यक जटिल गणना करने में सक्षम हैं। डीसी, ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) और स्टेपर मोटर्स के लिए यह सर्वो नियंत्रक एफओसी के माध्यम से टॉर्क नियंत्रण और कैस्केड नियंत्रण के माध्यम से गति और स्थिति नियंत्रण प्रदान करता है।

टीएमसी4671-ए एसपीआई और यूएआरटी लिंक का समर्थन करता है और लो-एंड मॉनिटरिंग माइक्रोकंट्रोलर इकाइयों (एमसीयू) के साथ बुनियादी संचार कर सकता है। सभी नियंत्रण कार्यों को हार्डवेयर में कार्यान्वित किया जाता है, जिसमें एकीकृत एडीसी, वैकल्पिक फीडबैक के लिए स्थिति सेंसर इंटरफ़ेस, स्थिति इंटरपोलेटर इत्यादि शामिल हैं, जो सर्वो अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए पूरी तरह कार्यात्मक सर्वो नियंत्रक प्रदान करता है।

टीएमसी4671-ए के लिए टीएमसी4671-ईवीएएल मूल्यांकन बोर्ड (चित्रा 3) इस उन्नत नियंत्रण योजना के तहत आवश्यक एफओसी मापदंडों को कॉन्फ़िगर करने और मोटर प्रदर्शन का मूल्यांकन करने की प्रक्रिया को सरल बनाता है। डिजाइनरों ने टीएमसी4671-ईवीएएल को कनेक्शन ब्रिज, संबंधित सब्सट्रेट और स्वतंत्र पावर स्टेज से जोड़ा। यह सेटिंग आनुपातिक इंटीग्रल (पीआई) नियंत्रकों और फीडबैक योजनाओं के आसान कॉन्फ़िगरेशन की अनुमति देती है, और मानक स्थिति, गति और टॉर्क नियंत्रण मोड में मोटर संचालन का समर्थन करती है।