Neue Firmware-Blöcke für die STM32-Value-Line ST: Intelligente Antriebe kostengünstig implementieren

STMicroelectronics hat die neue Version seiner Motorregelungs-Firmware-Bibliothek für die Controller der kostengünstigen STM32-Value-Line (STM32F100x) ausgelegt. Damit erhalten die Designer die Möglichkeit, intelligente Antriebe zu realisieren, die auf kostensensible Anwendungen zugeschnitten sind.

Geeignet ist die Bibliothek STM32 FOC PMSM SDK auch für die STM32 Performance Line High-Density (STM32F103xx), deren Mitglieder sich durch einen großen Programm-Flash-Speicher und viele Peripheriefunktionen auszeichnen. Zwei Antriebe lassen sich  in einem Controller implementieren, was Kosten, Platz und Entwicklungszeit spart. Zu den Einsatzgebieten zählen Klimaanlagen, die industriellen Automatisierung und Robotersysteme.

Neu ist auch das grafische PC-Tool MC Workbench v1.0.2 zum Konfigurieren der Firmware-Bibliothek. Es vereinfacht das Zusammenfügen der erforderlichen Blöcke und die Anpassung des Antriebs an die jeweiligen Performance-Vorgaben.

Die STM32-Firmwarebibliothek ist dazu ausgelegt, Controller für Dreiphasen-Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSMs) auf Basis der Vektorregelung (auch Field-Oriented Control – FOC – genannt) zu konfigurieren. Die Bibliothek enthält Funktionen wie zum Beispiel Drehmoment  und Drehzahlregelung mit On-the-Fly-Schaltfähigkeit, den patentierten Algorithmus von ST zur Stromabtastung mit einem einzigen Shunt-Widerstand, den MTPA-Algorithmus (Maximum Torque Per Ampere) für IPMSMs, Flussschwächung, Feed-Forward und die Bremsstrategie. Der enthaltene C-Code entspricht den Regeln von MISRA-C 2004 und erfüllt die einschlägigen ISO/ANSI-Standards.

Zur Bibliothek gehören IP-Blöcke für die Drehzahl  und Positionserfassung mit Hilfe von Hall-Effekt-Sensoren oder Encodern sowie für sensorlose Algorithmen. Durch die Unterstützung mehrerer Konfigurationen bietet die Bibliothek den Designern die Flexibilität, das für die jeweilige Anwendung am besten geeignete Verfahren zu wählen. Die neue Version der Softwarebibliothek erlaubt es außerdem, individuelle Anpassungen vorzunehmen, beispielsweise die Anschlussbelegung des Mikrocontrollers. Ein Anwendungsbeispiel auf Basis des Betriebssystems FreeRTOS ist ebenfalls enthalten.

Das Starter-Kit STM3210B-MCKIT enthält eine Motorregler-Platine, eine Prozessorplatine und einen kollektorlosen Drehstrommotor sowie Softwarebibliotheken und Entwicklungs  und Debugging-Tools. Das Kit sorgt für eine Verkürzung der Markteinführungszeit, denn es gibt Entwicklern die Möglichkeit, das während der Evaluierungsphase Gelernte in die spätere Applikation zu übernehmen.

Elektromotoren, die nach dem konventionellen Ein/Aus-Prinzip angesteuert werden, verbrauchen weltweit 50 Prozent der elektrischen Energie. Intelligente Antriebe würden hier eine Senkung des Energiebedarfs ermöglichen. Sie bringen jedoch komplexe Design-Herausforderungen mit sich und erforderten in der Vergangenheit stets den Einsatz teurer Prozessoren (z. B. DSPs). Mit der Mikrocontroller-Familie STM32 und direkt verwendbare Firmwareblöcke möchte ST den intelligenten Antrieben auch den Markt kostensensitive Antriebe erschließen.