Texas Instruments Software macht Mikrocontroller zur Motorsteuerung

Die Features der »InstaSPIN-MOTION«-Lösung von Texas Instruments
Die Features der »InstaSPIN-MOTION«-Lösung von Texas Instruments

Texas Instruments hat eine umfassende Software-Lösung zur Drehmoment-, Drehzahl- und Bewegungssteuerung vorgestellt. Sie heißt »InstaSPIN-MOTION« und ergänzt die vor wenigen Monaten präsentierte Motorsteuerungs-Bibliothek »InstaSPIN-FOC«. Verankert sind beide im ROM-Speicher von TIs 32-Bit-Mikrocontrollern der Serie »C2000 Piccolo«.

Als Motorsteuerungs-Software sorgt »InstaSPIN-MOTION« für robuste Systemleistung und hohe Effizienz in Motor-Anwendungen, in denen zwischen verschiedenen Bewegungszuständen gewechselt wird. »InstaSPIN-MOTION« beruht auf TIs Motorsteuerungs-Lösung »InstaSPIN-FOC« (Field-Oriented Control) und ist dafür ausgelegt, komplexe Bewegungsabläufe zu optimieren, den Einstellaufwand auf einen einzigen Parameter zu reduzieren und den vorgegebenen Bewegungsbahnen über verschiedene Betriebsbereiche hinweg präzise zu folgen. Es handelt sich dabei laut TI um die einfachste und kosteneffektivste Methode für eine optimierte sensorlose Motorsteuerung.
Den Zweck von TIs »InstaSPIN-FOC«-Lösung beschrieb Michael Seidl, Business Development Manager Embedded Processing Europe bei TI, folgendermaßen: »Um ein sensorloses Motorsteuerungs-System zu parametrieren und feinabzustimmen, haben Designer bislang Wochen, wenn nicht sogar Monate gebraucht. Mit 'InstaSPIN-FOC‘ dagegen benötigen sie weniger als fünf Minuten, um Dreiphasen-, Synchron- und Asynchronmotoren aller Art zu identifizieren, abzustimmen und umfassend zu steuern. Die Parametrierung erfolgt also fast automatisch.«
Bei »InstaSPIN-FOC« handelt es sich um eine Motorsteuerungs-Bibliothek. Zu ihr gehört der Software-Encoder-Algorithmus »FAST Observer« (Flux, Angle, Speed, Torque - Fluss, Winkel, Drehzahl, Drehmoment). Er schätzt den magnetischen Fluss sowie Rotorwinkel, Drehzahl und Drehmoment unter allen Einsatzbedingungen zuverlässig und robust ab. Die hohe Genauigkeit dieser Schätzfunktion macht in den meisten Fällen einen »realen« Drehgeber überflüssig.
Die zusätzlichen Funktionen bzw. Algorithmen von »InstaSPIN-MOTION« bündeln weiteres Motorsteuerungs-Know-how in den »C2000-Piccolo«-Mikrocontrollern. Außerdem integriert »InstaSPIN-MOTION« die sogenannten »SpinTAC«-Komponenten von LineStream Technologies mit auf einen Parameter beschränkter Abstimmung, optimierten Bewegungsprofilen und störungsunterdrückendem Controller. »InstaSPIN-MOTION« lässt sich mit Sensor-Rückmeldung betreiben oder mit der enthaltenen sensorlosen »InstaSPIN-FOC«-Lösung kombinieren.

Die »SpinTAC«-Komponenten von »InstaSPIN-MOTION«:
-    »Identify«: Optimales Tracking und Störungsunterdrückung durch Zugrundelegen der realen Systemträgheit.
-    »Control«: Geringere Komplexität durch Beschränkung des Abstimmaufwands auf einen einzigen Koeffizienten. Rasches Testen und Abstimmen der Drehzahlregelung mit weichem bis hartem Ansprechverhalten und Definition einer Regelverstärkung, die sich über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich einer Applikation bewährt. Aktive Abschätzung und Kompensation von Systemstörungen in Echtzeit sorgt für hohe Performance.
-    »Move«: Erzeugung eines automatisch optimierten Bewegungsprofils auf Basis einer Start- und einer Zieldrehzahl sowie Systemgrenzen für Beschleunigung, Ruck und Art der Bewegungsbahnen.
-    »Plan«: Rasches Erstellen verschiedener Bewegungszustände (Drehzahl A nach Drehzahl B) und deren Kombination mit zustandsgestützter Logik.

»InstaSPIN-MOTION« ist in den mit 90 MHz getakteten 32-Bit-Gleitkomma-Mikrocontrollern der Reihe »Piccolo F2806xM« lieferbar (ab 10,22 US-Dollar je 10.000 Stück). Für den Start eines »InstaSPIN-MOTION«-Motordesigns können Designer das Low-Voltage/Low-Current-Motor-Control-Kit DRV8312-69M-KIT für 299 US-Dollar, das Low-Voltage/High-Current-Motor-Control-Kit DRV8301-69M-KIT für ebenfalls 299 US-Dollar oder das High-Voltage-Motor-Control-Kit TMDSHVMTRINSPIN für 699 US-Dollar nutzen. Designer, die bereits ein Motor-Control-Development-Kit von TI erworben haben, bekommen die modulare, mit »InstaSPIN-MOTION« ausgestattete »Piccolo controlCARD« (TMDSCNCD28069MISO) für 99 US-Dollar. Designer, die eines der aufgezählten Kits bei der Ankündigung von »InstaSPIN-FOC« gekauft haben, sind bereits für »InstaSPIN-MOTION« gerüstet und müssen nur noch die neuesten Kit-Inhalte und die Motorsteuerungs-Software-Infrastruktur »MotorWare« downloaden.