0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么是嵌入式运动控制?

TRINAMIC电机驱动控制系统 来源:Embedded Computting Design 作者:Embedded Computting D 2022-05-31 09:35 次阅读

在早期,物联网 (IoT) 在很大程度上充当了云端服务的“眼睛和耳朵”,收集传感器、摄像头和其他物理世界输入设备的数据,而不太注重操纵或控制它所监视的事物。支持物联网的自动化和机器人应用已经开始合并,但是一般而言,它们的成本使它们只能用于高端工业和商业市场。然而,最近,嵌入式运动控制设备已经开始使智能、安全、低成本的电动产品的开发成为可能,这些产品与物联网的眼睛和耳朵有着同样强大的关节和手指。

什么是嵌入式运动控制?

“嵌入式运动控制”这个术语指的是在一个设备中包含精确电机控制、高性能计算的高度集成设备,而且通常还包含通信功能。它是嵌入式计算发展的下一个阶段,嵌入式计算始于二十世纪七十年代,当时,低成本单芯片微控制器的问世使得智能可以嵌入到一切事物中,包括微波炉、儿童玩具、收银机和医疗器械。现代汽车享有的大部分效率增益都是由嵌入式计算实现的。

大约二十年后,互联网、无线数据和更高水平的硅集成的兴起将嵌入式连接引入日常物品中,如体重秤、健康监视器和家庭娱乐设备。嵌入式连接还应用到了部分机动消费产品中,例如Roomba 清洁机器人。不幸的是,彼此分离的微控制器 (MCU)、电机控制器和模拟电机驱动组件的成本高昂,且开发电机控制软件十分复杂,这意味着联网的运动控制技术只能主要用于制造自动化和其他工业应用。

由于集成程度的不断加深,运动控制平台组件的成本和数量降低至只需要通用微程序控制器和少量模拟组件即可实现完整解决方案的程度(图 1)。

443d5b8a-e079-11ec-ba43-dac502259ad0.jpg

【图 1:带外部微程序控制器的集成电机控制解决方案。在软件中进一步集成运动控制要求不仅可以实现更小的电子器件,还能将需要大量实时运算的工作从MCU解放出来。】

最近,嵌入式运动控制器已经问世,它将这些功能与强大的微程序控制器集成(图 2)。在大部分情况下,片上处理器有足够的计算能力支持精确控制一个或多个电机所需的复杂算法。在许多情况下,这些设备还包括以太网、控制器局域网路(CAN) 总线或其他用于物联网通信的接口。对于功率较低的应用,甚至可以在单个封装中包含驱动中等规模步进器、无刷 PMM (BLDC/BLAC) 或其他类型电机所需的最终输出级。还可以对微程序控制器进行编程,以驱动其他类型的运动发生设备,如直线驱动器和音圈。

445c3f50-e079-11ec-ba43-dac502259ad0.jpg

【图 2:嵌入式运动控制设备在一个封装内集成了高性能嵌入式处理、功能和电机驱动电路一单个器件内。许多嵌入式控制器还包含能用于实施分布式控制系统和支持物联网/工业物联网运行的通信功能。】

为了加速开发,这些控制器通常有开源库支持,开源库为设计人员提供了可以通过标准API 调用的丰富功能集。这些库通常包含几个常用电机控制模式(转矩、速率和位置)的算法,还包括扭矩控制,即磁场定向控制 (FOC) 以及运动模式(位置、速率和扭矩)的算法。

应用

1

医疗产品

医疗器械是嵌入式运动控制技术正在改变产品功能和安全性预期的首要市场之一。例如,输液泵必须为患者提供精确测量的稳定药液流。带物联网功能的嵌入式控制器支持在患者床边或通过集中管理的应用程序对这些泵进行编程和监控。同样,可穿戴胰岛素泵和其他个人给药设备中使用的支持物联网的控制器能够在支持自主运行的同时将患者的健康指标实时提供给云端的分析应用程序。

2

工业产品

工业自动化在嵌入式运动控制技术的早期就已获益。低成本、紧凑的电机控制器可以安装在附近,甚至内置在电机或驱动器。每个模块的嵌入式控制器在本地执行大多数基本的运动控制功能,创建一个分布式控制体系结构,使智能接近于将数据转换为运动的位置。这一特点和控制器监控和记录电机生命迹象的能力能够让嵌入式电机控制系统的响应能力更强,同时以更低的价格实现更高的速度和准确性。

嵌入式运动控制器还能实时监视和记录电机及其驱动的机械的运行状况,提高它们应对故障或警报条件的速度,在部分情况下,还能预测问题,以免造成产品缺陷或成本高昂的宕机。简单地说,这包括持续跟踪每个组件移动的次数并将其与计划对照,以确定是否进行调整、更换零件和其他例行维护。此技术可以与从电机中收集的信息相结合,查找机器某些部位过度摩擦的早期迹象,这些过度摩擦可能很快就会引起更加严重、代价更高的问题。

在这些应用中,控制器的嵌入式通信功能支持通过本地应用程序服务器跨局域网或通过云端应用程序跨工业物联网轻松监视和控制机器。

3

消费产品

高度的硅集成及其带来的嵌入式运动控制组件的成本降低正在促使这一技术走入越来越多的消费品市场新应用中。

部分示例如下:

高性能的智能电动自行车和电动踏板车,它们更加经济且能使用控制器将输出驱动波与电机和所承受负载细致匹配从而更好地利用电池。

物联网连接的智能家居,其特点是可以有效地远程控制活动通风孔、百叶窗、监控摄像机和电器。

配备了智能电机驱动器的3D 打印机,驱动器使用复杂的波形算法提供更快的速度和更高的打印准确性,同时动态降低产生的噪音。

个人机器人,其硬件外围设备中嵌入了时序要求严格的功能,使得处理器可以供 AI 和用户界面使用。

结论

嵌入式运动控制技术正在使数据转化为运动的过程变得比以往更加简单、更加具有成本效益。在此过程中,它能帮助现有产品变得更好,让新类别的产品成为可能。

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 传感器
    +关注

    关注

    2515

    文章

    47685

    浏览量

    738675
  • 嵌入式
    +关注

    关注

    4962

    文章

    18145

    浏览量

    286519
  • 物联网
    +关注

    关注

    2860

    文章

    41251

    浏览量

    357385

原文标题:【应用案例】超越传感器和摄像头之外——将物联网从云端转移到现实世界

文章出处:【微信号:TRINAMIC_GW,微信公众号:TRINAMIC电机驱动控制系统】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    如何成为一名嵌入式C语言高手?

    嵌入式C语言领域获得突出的技能和能力。 一、打下坚实的基础要成为一名嵌入式C语言高手,首先需要打下坚实的基础。掌握C语言的基本语法、数据类型、运算符、控制流程和函数等概念是必不可少的。你可以通过学习
    发表于 03-25 14:12

    嵌入式系统发展前景?

    嵌入式系统发展前景? 嵌入式系统,从定义上来说,是一种专用的计算机系统,它被设计用来控制、监视或者帮助操作一些设备、装置或机器。在过去的几年里,嵌入式系统已经取得了显著的进步,而未来,
    发表于 02-22 14:09

    嵌入式学习步骤

    开发。 嵌入式学习步骤总结如下: (1).确定目标平台:选择适合您要开发的嵌入式系统的硬件平台。这取决于您要控制的设备以及您需要执行的任务。 (2).选择编程语言:嵌入式系统通常使用C
    发表于 02-02 15:24

    嵌入式自学好书推荐

    嵌入式自学好书推荐 在数字时代的浪潮中,嵌入式系统一直是数字电子产品中的重要组成部分。无论是家用电器、工业控制、汽车电子、医疗保健、军事应用还是物联网,嵌入式系统都无处不在,展现了广阔
    发表于 01-11 15:13

    ADI TRINAMIC-专注嵌入式电机和运动控制

    嵌入式电机驱动
    卓联微科技
    发布于 :2023年12月18日 14:00:43

    嵌入式硬件和软件哪个好?

    嵌入式硬件和软件哪个好? 嵌入式软硬件工程师哪个更有前途呢?一起来看看。 嵌入式是分为软硬件工程师的,首先我们先来看看嵌入式硬件工程师吧! 嵌入式
    发表于 12-05 15:17

    什么是嵌入式Linux?

    什么是嵌入式Linux? 对于很多电气、电信、通信专业的同学来说,对口专业就业方向主要有软、硬件两个方向。无论是对于学生还是就业而言,软硬件的开发学习,嵌入式物联网在近年来无疑是一个摆在面前
    发表于 10-11 13:47

    从事嵌入式工作有哪些优势?

    随着物联网和人工智能的发展,嵌入式技术越来越值钱,学嵌入式的人也越来越多,现在开始入行嵌入式。根据一些权威部门统计,我国目前嵌入式软件人才缺口每年为40万人左右,
    发表于 10-08 15:05

    STM32嵌入式操作系统介绍

    的分配、任务调度,控制、协调并发活动。• 目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有:嵌入式实时操作系统FreeRTOS、µC/OS-II、RThread、WindowsCE、VxWorks 等等.
    发表于 09-28 06:59

    嵌入式编程和微控制器应用

    欢迎进入嵌入式编程和微控制器应用的世界!使用日益流行且价格适宜的AtmelAVR嵌入式控制器作为学习平台。本书是目前可以获得的最佳书籍之一。对于初学者,本书将会是极好的选择。随着
    发表于 09-20 07:52

    LSM6DSOX嵌入式有限状态机的使用和配置的信息

    本文档旨在提供有关 ST 的 LSM6DSOX 嵌入式有限状态机的使用和配置的信息。LSM6DSOX 可配置为由用户定义的运动模式激活中断信号生成。为此,最多可以为运动检测独立编程 16 组
    发表于 09-13 07:33

    STM32嵌入式操作系统介绍

    的分配、任务调度,控制、协调并发活动。• 目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有:嵌入式实时操作系统FreeRTOS、µC/OS-II、RThread、WindowsCE、VxWorks 等等.
    发表于 09-11 07:24

    ISM330DHCX嵌入式有限状态机的使用和配置信息

    本文档旨在提供有关 ST 的 ISM330DHCX嵌入式有限状态机的使用和配置的信息。ISM330DHCX 可配置为由用户定义的运动模式激活中断信号生成。为此,最多可以为运动检测独立编程 16 组
    发表于 09-08 08:00

    LSM6DSOX嵌入式有限状态机的使用和配置的信息

    本文档旨在提供有关 ST 的 LSM6DSOX 嵌入式有限状态机的使用和配置的信息。LSM6DSOX 可配置为由用户定义的运动模式激活中断信号生成。为此,最多可以为运动检测独立编程 16 组
    发表于 09-06 06:36

    嵌入式学习路线你知道吗?

    嵌入式CPU和一款嵌入式开发平台,目前ARM 嵌入式CPU应用最广泛,这一阶段重点是学习嵌入式CPU的裸机编程,熟悉中断、定时器、串口、NAND FLASH、网络
    发表于 06-14 16:00