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嵌入式运动控制实现运动控制系统的微型化

zlw_liang 来源:zlw_liang 作者:zlw_liang 2022-08-11 10:38 次阅读

应用相关和用户(工程)相关的几个不同趋势共同推动了嵌入式运动控制的发展。甚至在最近出现的物联网和IIoT边缘设备之前,这些趋势中的许多已经发生了。

同时增加的小型化、集成和自动化即是最重要的趋势之一,也是影响如此之多的其他趋势之一。它们是系统、组件和组件的日益小型化和集成,同时也在实现自动化。这也适用于外形系数非常小的新型微型电机。根据P&M市场研究报告,对步进电机的需求总体上继续上升,部分原因是对微型电机的需求上升。该报告称,尽管工业机械一直是步进电机最大的细分市场,但它们在医疗设备、台式机制造或家庭自动化领域的应用日益增多,将推动到2023年的市场增长。

这种趋势所支持的其他应用程序包括3D打印和面向消费者的物联网设备。后者包括连接的家庭设备,如智能家居系统的窗帘、百叶窗和摄像头;环境控制,如连接的恒温器;电器;机器人无人机;汽车;以及需要步进电机的消费类设备。对于可穿戴设备,一些例子是小型便携式胰岛素泵,包含小型步进电机,也需要有线或无线接口,电池驱动,以及虚拟现实护目镜。

工业物联网培育

IIoT促进的互联性日益增强:网络正在增长、带宽在增长。包括互联网在内的所有网络上交换的信息量都在增加。全球半导体和技术公司正将最大的精力放在网络、数据中心和高带宽通信技术的解决方案上,满足全球电信和媒体、工业控制应用以及汽车和家庭网络的需求。

为了跟上这一发展,需要更多的智能系统,包括运动控制和驱动解决方案在网络边缘的标准化API和标准接口,使这些系统能够相互理解和沟通。

人工智能在算法方面是一种趋势,在软件和专用硬件方面,它产生了根本性的变化。人工智能允许智能和机器自主,它允许系统根据其可用的“信息”进行决策,而无需人工控制,它允许学习、自适应机器,机器交互。

由于人工智能的出现,新的应用领域将在几年内成为商品,如工厂和医疗应用领域的先进机器人、运输和交付行业或玩具。然而,要真正与真实的物理世界互动,将数字信息转化为物理运动(反之亦然),需要基于人工智能的系统需要智能执行器。这种智能执行器是嵌入式运动控制系统的例子。

嵌入式运动控制不仅意味着使用嵌入式系统来完成运动控制任务,或者在高度集成的微芯片中实现电机和运动控制功能。嵌入式运动控制意味着不仅仅是电机控制。它是指整个运动控制系统的微型化。

嵌入式运动控制示例

运动控制的设计不再是困难或复杂的:相反,它已经成为一组主流功能,简单的就象搭积木一样,帮助设计师降低成本。我们现在可以根据工程师的具体应用需求,将功能和模块通过物理地(电机、传感器、外壳、物理接口)和逻辑地(算法、通信堆栈、专用硬件加速器)方式结合在一起。

Trinamic的智能步进控制器+驱动IC系列,如TMC5130/TMC5160集成电机驱动器和运动控制器IC,可以增加集成和实现小型化。TMC5072甚至可以直接用一颗IC中驱动两个电机。TMC8670专用Ethercat运动控制器IC具有最高的集成度,它是系统芯片(SoC),内置现场可编程门阵列(FPGA)和一个真正的MCU,包括EtherCAT实时总线接口、协议栈和伺服电机控制。

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    NCV4264 LDO稳压器 100 mA 高PSRR

    AMIS-30522 具有全面诊断反馈和SLA输出的步进电机驱动器

    0522是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30522包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。芯片提供速度和负载角度输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它使用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 AMIS-30522采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30522非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。通过片上稳压器,它进一步降低了机电一体化步进应用的BOM。 特性 优势 集成5V稳压器 供应外部微控制器 集成复位功能 重置外部微控制器 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 七步模式,从全步到32微-steps 完全集成的电流检测 自动PWM控制c选择快速和慢速衰减 低具有可选电压斜率的EMC PWM 主动飞行-back二极...
    发表于 07-30 13:02 712次 阅读

    NCV4264-2C LDO稳压器 100 mA 低Iq 高PSRR

    4-2C是一款低静态电流消耗LDO稳压器。其输出级提供100 mA,输出电压精度为+/- 2.0%。在100 mA负载电流下,最大压差为500 mV。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流,负载为100μ 在待机模式下节省电池寿命。 极低压降500 mV( max)100 mA负载电流 可以在低输入电压下启动时运行。 故障保护: -42 V反向电压保护短路/过流保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2%,在整个温度范围内 AEC-Q100合格 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 13:02 654次 阅读
    NCV4264-2C LDO稳压器 100 mA 低Iq 高PSRR

    NCV70517 微步进电机驱动器

    17是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。 NCV70517包含一个电流转换表,根据“NXT”输入引脚上的时钟信号和“DIR”(=方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。如果检测到电气错误,欠压或升高的结温,芯片会提供错误消息。它采用专有的PWM算法实现可靠的电流控制.NCV70517完全兼容汽车电压要求,非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。由于该技术,设备特别适用于电池供电波动的应用。 特性 用于两相步进电机的双H桥 可编程峰值电流高达800 mA 低温升压电流高达1100 mA 片上电流转换器 SPI接口 5步骤模式,从全步骤到16个微步骤 完全集成的电流检测和电流-regu lation 反电动势测量 片上失速检测 自动选择PWM电流控制Fast和SlowDecay 固定PWM频率 有源反激二极管 全输出保护和诊断 热警告和关机 兼容3.3 V微控制器,5 V容差输入,5个VTolerant漏极开路输出 重置功能 过流保护 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符...
    发表于 07-30 12:02 962次 阅读

    NCV8772 LDO稳压器 350 mA 低Iq

    2是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8772可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至24μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 Enable功能可用于进一步降低关断模式下的静态电流至1μA。 NCV8772包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 超低静态电流24μA典型 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过...
    发表于 07-30 12:02 442次 阅读

    AMIS-30624 带有I2C总线和失速检测的微步进电机驱动器和控制器

    0624是一款单芯片微步进电机驱动器,带有位置控制器和控制/诊断接口。它已准备好构建智能外围设备系统,其中最多可将32个驱动程序连接到一个I 2 C主站。这大大降低了系统复杂性。设备通过总线接收定位指令,然后驱动定子线圈,使两相步进电机移动到所需位置。片上位置控制器可配置(OTP或RAM),用于不同的电机类型,定位范围和速度,加速度和减速度参数。微步进允许静音电机操作和增加定位分辨率。先进的运动鉴定模式可根据所选运动参数验证整个机械系统。 AMIS-30624可以轻松连接到I 2 C总线,其中I 2 C主站可以从每个主机获取特定的状态信息,如实际位置,错误标志等。单个从动节点。集成的无传感器失速检测功能可在电机失速时停止。这样可以在参考运行期间实现静音但精确的位置校准,并在接近机械终点时实现半闭环操作。该器件采用I2T100技术实现,同时支持高压模拟电路和数字功能芯片。 AMIS-30624完全兼容汽车电压要求。 特性 无传感器失速检测 峰值电流高达800mA 固定频率PWM电流 - 控制 位置控制器 可配置的速度和加速度 用于inter的双向2线总线-IC control 现场可编程节点...
    发表于 07-30 12:02 454次 阅读

    NCV8770 LDO稳压器 350 mA 低Iq

    0是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8770可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至21μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 NCV8770包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 典型值为21μA的超低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开路。 非常广泛的Cout和E...
    发表于 07-30 12:02 325次 阅读

    NCV7750 4通道低侧继电器驱动器

    0是一款汽车八通道低侧驱动器,每通道可提供高达600 mA的驱动能力。输出控制通过SPI端口提供,可方便地报告开路负载(或对地短路),过载和过温条件下的故障。此外,可通过INx引脚寻址输出的并行控制。专用的跛行回家模式引脚(LHI)使能OUT1至OUT4。每个输出驱动器都受到过载电流保护,并包含一个用于感性负载的输出钳位。 NCV7750采用SSOP24熔断引线封装。 特性 优势 没有开路检测的电源 允许在没有LED负载照明的情况下上电。 低静态电流 符合严格的汽车模块静态电流要求。 16位SPI控制 能够报告错误并且能够菊花链连接。 Limp Home功能 汽车系统功能允许车辆使用有缺陷的微处理器维持运行。 3.3V和5V兼容的数字输入电源范围 适用于3.3V和5V微处理器接口。 开路负载,过载和故障报告温度过高 微压器并报告异常活动以进行故障排除和系统完整性。 加电复位 保持系统通电和断电顺畅。 一侧所有输出的统一输出结构包。 简化印刷电路板布局。 AEC-Q100合格 汽车要求维护现场和变更控制。 4频道 600 ...
    发表于 07-30 12:02 269次 阅读

    AMIS-30521 具有全面诊断反馈和SLA输出的步进电机驱动器

    21是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。 NCV70521包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它使用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 NCV70521采用I2T100技术实现,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 NCV70521非常适用于汽车环境中的通用步进电机应用。 特性 使用5位电流DAC可编程峰值电流高达1.5 A On-芯片电流转换器 SPI接口 速度和负载角输出 完整的7步模式-step最多32个微步 完全集成的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 具有可选电压斜率的低EMC PWM 有源反激二极管 完整输出保护和诊断 热警告和关闭 与5V和3.3V微控制器兼容 终端产品 汽车前照灯位置 襟翼/阀门控制发动机管理 折叠显示器 HVAC和LPG膨胀阀 电路图、引脚图和...
    发表于 07-30 11:02 609次 阅读

    AMIS-30512 微步电机驱动器

    0512是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30512包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它采用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 AMIS-30512采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30512非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。 特性 用于两相步进电机的双H桥 可编程峰值电流上升使用5位电流DAC达到800 mA 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 从全步到32步的七步模式 完全集成的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 低EMC PWM可选择的电压斜率 有源反激二极管 完整输出保护和诊断 热警告和关机 兼容3.3 V微控制器,5.0 V...
    发表于 07-30 11:02 338次 阅读
    AMIS-30512 微步电机驱动器

    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    0系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线性稳压器采用16引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 301次 阅读
    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

    80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压,一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 可编程输出电压 软启动(SS)浪涌电流限制 可编程启动/降压排序 中断报告的故障保护 低电流待机和关机模式 降压转换器:1.2A,VIN范围: 2.5V至5.5V,VOUT范围:0.6V至3.3V 升压转换器:1.0A,VIN范围:2.5V至5.5V,VOUT范围:3.0V至5.7V 四个LDO:300mA,VIN范围:1.9V至5.5V,VOUT范围:0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 04:02 671次 阅读
    FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

    NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

    1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 523次 阅读

    NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

    是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
    发表于 07-29 21:02 749次 阅读

    AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

    是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
    发表于 07-29 16:02 1619次 阅读