Авторизация на сайте

лучший сайт где можно скачать шаблоны для dle 11.2 бесплатно

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Проектирование интеллектуальных систем управления Энергоэффективное здание Ценностное предложение по автоматизации АЗС Умный дом для дизайнерских компаний Ценностное предложение для организации светофорного движения Умный дом для архитектурных бюро и мастерских Умный дом для управляющих компаний Система Умный дом для владельцев квартир

Как с нами связаться

  • +7 (925) 612-78-77
  • info@houseclever.ru
  • 111250, Россия, Москва, ул.Красноказарменная 13, здание МЭИ(ТУ) М-206А
» » Перспективная микропроцессорная элементная база

Перспективная микропроцессорная элементная база

admin 4-04-2019, 05:00 57 Статьи

Козаченко В.Ф.


Перспективная микропроцессорная элементнаябаза и опыт разработки современных систем управления электроприводами исиловыми преобразователями энергии

Аннотация

Рассматриваютсяосновные тенденции и перспективы развития современной специализированнойуправляющей электроники для встраивания в силовые преобразователи, опытразработки и производства модульных микроконтроллерных систем управления дляотечественных серий преобразователей частоты и комплектных цифровыхэлектроприводов. Анализ элементной базы ведется на примере ведущего мировогопроизводителя сигнальных процессоров (около 50% всего рынка) - фирмы Texas Instruments (TI).

Введение

На протяжении последних 10-15лет ведущие производители микропроцессорной техники в поисках новых рынков сбыта вынуждены были приспосабливаться и адаптироваться кпотребностям конкретных областей техники. Практически вся микропроцессорнаятехника стала специализированной,адаптированной для применения в автомобильной промышленности, в аудио-видеотехнике, и т.д. Процесс специализации в наибольшей степени коснулся устройств для управления силовыми преобразователями и комплектнымиэлектроприводами. Это связано с разнообразием современных структур силовыхпреобразователей, типов датчиков обратных связей и с острой необходимостьюсоздания такого устройства управления, которое поддерживало бы прямой интерфейссо всеми элементами силовой части и датчиками.

Попутно, в связи с резкимусложнением структур цифрового управления, переходом на векторное, в том числе бездатчиковое управление, решалась задача выбораоптимальной архитектуры специализированных микропроцессоров и повышения ихбыстродействия. Именно так у ведущих производителей, начиная с Intel, Texas Instruments, Motorola, Analog Devices идр. появились специализированные серии микроконтроллеров под названием Motor Control (Управлениедвигателями) или Motion Control (Управление движениями). На сегодняшний день этосотни изделий, отличающихся друг от друга производительностью, объемамивстроенной памяти программ и данных, номенклатурой и функциональнымивозможностями встроенной периферии.

Классический микроконтроллер или сигнальный микроконтроллер?

Еще совсем недавновычислительной производительности обычных 16-разрядных микроконтроллеров внесколько млн.оп./с казалосьдостаточно для решения задач управления двигателями и преобразователями. Нужнобыло только добавить на кристалл специализированную периферию – многоканальныепроцессоры сравнения, захвата, ШИМ-генераторы,аналого-цифровые преобразователи, квадратурные декодеры, и задача эффективного управлениядвигателями была бы решена. Именно так поступила фирма Intel, создавая свою сериюспециализированных микроконтроллеров Motor Control Intel196MC/MD/MH. Оченьбыстро выяснилось, что имеющихся вычислительных ресурсов классическихмикроконтроллеров на самом деле не хватает для качественного решения задачцифрового регулирования и цифровой фильтрации. Однако,для решения подобных задач давно использовались сигнальные процессоры. Оказалось, что существенно прощеинтегрировать на кристалл сигнального процессора специализированную периферию Motor Control исделать резкий скачек в производительности. Так были созданы первые серии специализированных сигнальныхмикроконтроллеров со скоростью вычислений несколько десятков млн. оп./с. Эти первые сигнальныемикроконтроллеры, например, серии TMS320F24xx отTI были16-разрядными, но уже позволяли решать такие сложные задачи управления, каквекторное датчиковое управление двигателямипеременного тока, не говоря уже о скалярном управлении.

Рост производительностиобеспечивался, прежде всего за счет примененияпередовой модифицированной многошинной Гарвардской архитектуры центральногопроцессора с одновременным доступом к памяти программ и памяти данных посчитыванию операнда и записи результата, а также за счет наличия аппаратногоумножителя с поддержкой операций умножения и умножения с накоплением. Именнотакие операции обеспечивают эффективную реализацию любого цифрового фильтра илицифрового регулятора.

На базе 16-разрядных сигнальныхмикроконтроллеров в мире в настоящее время выпускаются миллионы различныхизделий: преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями,бытовые устройства, например, стиральные машины, холодильники, кондиционеры, сварочныеаппараты и т.д. Эта элементная база является хорошо отработанной иисключительно надежной. На ее основе фирма "НПФ Вектор" выпускает модульные микроконтроллерныесистемы управления для преобразователей частоты "Универсал", регуляторовдозировочных насосов "АРДН", рабочих насосных станций СГУ, блоков регулированиянапряжения (БРН) для железнодорожного подвижного состава и метрополитена.

В основе серии – встраиваемые всиловые преобразователи контроллеры МК10.5 и МК10.6 на базе сигнальногомикроконтроллера TMS320F2406A – рис. 1.



Рис. 1. Контроллеры МК10.5 для преобразователей частоты "Универсал"


В настоящее время только в ЖКХ г. Москвы установлено около 3000 преобразователей частоты стакой системой управления. По заказу ОАО "МОЭК" на кафедре Автоматизированногоэлектропривода МЭИ создана специализированная лаборатория со стендамиуправления асинхронными двигателями и нагрузочными машинами постоянного тока отПЧ "Универсал". Лаборатория предназначена для обучения студентов и специалистов наладочных и эксплуатационных организацийсовременным энергосберегающим технологиям и методам скалярного и векторногоуправления асинхронными и вентильно-индукторнымидвигателями.

16-разрядный или 32-разрядный сигнальный микроконтроллер?

Эффективный код для16-разрядного микроконтроллера может быть получен при программировании наАссемблере. Использование транслятора с языка высокого уровняС возможно, но не целесообразно, – получается большой объемисполнительного кода. Создание вместо 16-разрядных 32-разрядных сигнальныхмикроконтроллеров позволяет не только в несколько раз поднятьпроизводительность процессора и точность вычислений, но и отказаться отпрограммирования на Ассемблере в пользу программирования на языке высокогоуровня С . Оптимизированный транслятор при этом создаеткод, близкий по объему к созданному на Ассемблере квалифицированнымпрограммистом. Естественно, сохраняется возможность разработки наиболее критичныхко времени выполнения программ на Ассемблере. С учетом этих преимуществ былиразработаны серии 32-разрядных сигнальных микроконтроллеров, в частности ‘С28х от компании TI с производительностью 150млн.оп./с.

Появилась возможностьинтерактивной отладки рабочих программ в реальном времени непосредственно наязыке высокого уровня с использованием интегрированных средств разработки типа Code Composer Studio ивнутрисхемных эмуляторов, подключенных к персональному компьютеру. Отладкавыполняется на фоне программы пользователя, работающей в реальном времени.

На базе кристаллов TMS320F2810 в ООО "НПФ Вектор" разработаныконтроллеры МК17.1 и МК17.3 – рис. 2 для применений в сложных распределенных и много-осевых системах управленияприводами с асинхронными, вентильными и вентильно-индукторнымидвигателями (ВИД).


MK 17.1

Рис. 2. Контроллер МК17.1 для систем векторного управления приводами переменного тока


Они применяются, в частности, всерии отечественных мощных комплектных электроприводов (315 кВт, 400 кВт, 630кВт, 1250 кВт) с многосекционными вентильно-индукторнымидвигателями для сетевых насосов, дымососов и вентиляторов районных тепловыхстанций. Секционирование двигателя и преобразователя, а также питание однойчасти секций от одного, а другой части секций, - от другого фидера,обеспечивает высокую надежность ответственных непрерывных производств, как вслучае кратковременных просадок напряжения, так и в случае отключения питанияпо одному из фидеров.

Уникальной особенностью системуправления на базе этих контроллеров является возможность реализации как датчиковой, так и бездатчиковойсистемы векторного управления ВИД с автоматическим переключением с одногорежима на другой при отказе датчика положения. За счет применения оригинальногоцифрового наблюдателя с фильтром Калмана удалосьполучить рекордный для такого типа привода диапазон регулирования скорости – до75:1.

Микроконтроллер с процессором с фиксированной или плавающей точкой?

Как известно, задачи векторногоуправления приводами переменного тока требуют значительных вычислительныхресурсов, в частности, для реализации координатных преобразований. Некотороевремя сигнальные микроконтроллеры Motor Control имели центральные процессоры только с фиксированнойточкой, а для поддержки вычислений над переменными в относительных единицахпредлагалось использовать специализированные библиотеки функций (например, IQMATH), где операнды моглииметь произвольный формат I.Q c заданнымразмером целой и дробной части. Оказалось, что такие библиотеки применительно кзадачам управления приводами даже более удобны по сравнению с вычислениями вплавающем формате, т.к. исключают ошибки на границах диапазона представлениячисел и имеют существенно более высокое быстродействие. Тем не менее, поддавлением разработчиков, которым хотелось иметь центральный процессор снастоящей поддержкой плавающей точки, чтобы не тратить время на масштабированиепеременных при переходе к относительным единицам, разработчики процессоровпредложили альтернативу – два параллельноработающих по общей программе центральных процессора, один с фиксированной точкой, а другой, - с плавающей.

Появилась серия сигнальныхмикроконтроллеров DelfinoTM TMS320F28xxx смодифицированной системой команд, в которой команды для процессора с плавающейточкой и процессора с фиксированной точкой разбирались с общего конвейера ивыполнялись параллельно. За счет параллельности вычислений общуюпроизводительность микроконтроллера удалось поднять до рекордных 300 млн. оп./с. Попутно были заметномодифицированы встроенные периферийные устройства – ШИМ генератор, квадратурныйдекодер и модуль захвата.

Суть модернизации ШИМ-генератора состояла в возможности самостоятельногоконструирования пользователем выходных периодических сигналов и в обеспечениивозможности синхронизации любого числа независимых каналов ШИМ с заданием нужногофазового сдвига между ними. Такой подход был ориентирован не только науправление классическими инверторами и DC/DC-преобразователями,но на создание эффективной периферии для управления цифровыми СИФУ и многоканальнымиисточниками вторичного питания.

Расширения функций модуляквадратурного декодирования коснулись в основном аппаратной поддержкиидентификации скорости, в том числе в диапазоне скоростей, близких к нулю.

Рекордная производительностьмикроконтроллеров серии DelfinoTM и функциональная насыщенность позволила фирме "НПФ Вектор"совместно с Ижевским радиозаводом создать модульную систему управления на базеконтроллера МК19.1 для особенно сложных условий эксплуатации в Сибири и наКрайнем севере, - для преобразователей частоты нефтедобывающих установок мощностью300 кВт и более – рис. 3.


МК19.1

Рис. 3. Высокопроизводительный контроллер МК19.1 для тяжелых условий эксплуатации


Контроллер МК19.1 имеетполностью защищенные от помех гальванически развязанные интерфейсы CAN иRS-485 с протоколами обменавысокого уровня CANopen и MODBUS RTU,соответственно. Мощные вычислительные возможности контроллера использованы дляреализации уникальных функций подхвата при кратковременных и длительныхотключениях питания, когда скорость привода может нетолько снизится до нуля, но и реверсироваться. Аналогов реализованных дополнительныхфункций в зарубежных преобразователях частоты нет.

Для преобразователей частоты малоймощности (до 7.5 кВт) с использованием интеллектуальных силовых модулей разработаныконтроллеры МК20.3 высокой производительности на базе TMS320F28335 для непосредственного беспроводного монтажа в слот силовойплаты ПЧ – рис. 4.


Рис. 4. Контроллер МК20.3 для беспроводного монтажа в ПЧ


Преобразователи разработаныфирмой НПП "Цикл Плюс" (рис.5) и обеспечивают управление как асинхронными, таки вентильно-индукторными двигателями (2-х и 3-хфазными), могут выпускаться в бескорпусном вариантедля непосредственного встраивания в рабочие насосные станции. В настоящее времяна базе таких ПЧ в г. Москве запущена программаавтоматизации ЦТП по контуру горячего водоснабжения.


Рис. 5. Преобразователь частоты "Универсал" с контроллером МК20.3


Возможность реализации интеллектуальных модулей управления серво-двигателями

Одно из наиболее перспективныхнаправлений в современной робототехнике, станкостроении и комплекснойраспределенной автоматизации производства – использование интеллектуальных осейуправления двигателями различных типов, обеспечивающих распределенное позиционное и контурное управление. При этоминтеллектуальный модуль получает задание от системы управления верхнего уровняпо одной из промышленных сетей, например, по сети CAN, и далее работает автономно,планируя оптимальную траекторию движения и воспроизводя ее в реальном времени.Независимо от типа двигателя (шагового, вентильного, синхронного, асинхронного)и типа используемого датчика положения (встроенного на элементах Холла,внешнего импульсного и т.д.) реализуется система прямого векторного управлениямоментом и скоростью. Обеспечивается прямой интерфейс с датчиками положения ипрограммная идентификация скорости.

Кроме того, интеллектуальныймодуль имеет интерфейс с дискретными датчиками конечного положения, реперным датчиком и датчиками технологических переменных.Дополнительным требованием является наличие специального языка программированияи встроенного интерпретатора команд этого языка для реализации непосредственновнутри оси привода законченных технологических циклов без участия системыуправления верхнего уровня. Тем самым реализуется концепция автономно работающего узла автоматизации,когда функция системы управления верхнего уровня сводится только к загрузкепрограммы и контролю за ее выполнением.

Подобные разработки могут бытьвыполнены на микроконтроллерах сверх-высокойпроизводительности серии TMS320F28xxx, где поддерживаются как функциипрямого цифрового сопряжения с силовыми ключами и датчиками, так ипланирования/воспроизведения траектории движения в реальном времени сиспользованием сопроцессора с плавающей точкой.

Пример созданного в ООО "НПФВЕКТОР" интеллектуального модуля для управления двигателями любых типов синтеграцией в одном устройстве драйвера нового поколения DRV8402 с прямым процессорныминтерфейсом и микроконтроллером TMS320F28335 показан на рис. 6. Обеспечиваетсявекторное управление синхронными, вентильными, вентильно-индукторными,шаговыми двигателями и даже коллекторными двигателями постоянного тока.Программное формирование траектории движения с ограничением рывка, ускорения искорости выполняется не только для замкнутых по положению систем, но и дляразомкнутых с шаговыми двигателями. Обеспечивается глубокое электрическоедробление шага для 2-х и 3-х фазных ШД с коэффициентомдробления до 128. Поддерживаются все современные структуры управления, включаячастотно-токовое управление.


Рис. 6. Интеллектуальный модуль управления серводвигателями любых типов


Подобные разработки ведутся ирядом западных фирм (Technosoft,Berger и др.). Какправило, возможностей семейства микроконтроллеров С2000 от TI для этихцелей достаточно. Тем не менее, есть примеры использования для созданияинтеллектуальных осей более мощных микроконтроллеров Stellaris с ядромARM CortexTM-M3. Эти процессоры имеют встроенные ШИМ-генераторы, аналогичные семейству С2000 и значительноболее высокую производительность.

А не слишком ли дорогое удовольствие универсальный микроконтроллер?Есть что-нибудь подешевле?

Сегодня на первый план в миревыходит проблема эффективного энерго- и ресурсо-пользования, связаная с одной стороны с повышением КПД электродвигателейи силовой преобразовательной техники за счет более совершенных алгоритмовуправления, а с другой стороны, - с разработкой нетрадиционных источниковэнергии (ветра, солнца), с созданием т.н. "зеленой" бытовой техники и гибридныхтранспортных средств. При этом применение совершенного, высокопроизводителного,но достаточно дорогого процессора, можетоказаться экономически невыгодным.

Понимая это, разработчикипроцессоров предлагают новые серии "относительнодешевых" микроконтроллеров, например, серию TMS320F2802x/2803x PiccoloTM от компании TI c ориентацией на рынок массовый продукции, где соотношениефункциональные возможности/цена должно быть предельно высоким: управление серво-приводами; силовымипреобразователями для новых нетрадиционных видов энергии; светодиоднымиисточниками света; бытовыми приборами; электроинструментом и пр. При этомуменьшить стоимость микроконтроллера можно только за счет значительногоповышения уровня интеграции, уменьшения размера корпуса микросхемы, числавыводов и, соответственно, снижения затрат на систему управления целиком.

Кроме того, необходимо исключитьфункциональную избыточность. Сделать это можно за счет выпуска широкойноменклатуры изделий с различными объемами памяти и наборами периферийныхустройств. Гибкая адаптация к конкретной задаче пользователя будет достигатьсяпростым выбором микроконтроллера в требуемой конфигурации.

В состав серии PiccoloTM входит более 30конфигураций микроконтроллеров, отличающихся объемом встроенной памяти (от 64Кбайт в семействе 2802х до 128 Кбайт всемействе 2803х) и периферии. Всегда можно найти оптимальную конфигурацию,которая при минимальной стоимости будет полностью удовлетворять требованиямпроекта. О значительном росте интеграции в семействе PiccoloTM свидетельствуетчисло выводов на корпусе микроконтроллера, которое со 144 и более уменьшено до38 (корпус TSSOP) или48 (корпус LQFP). Значительно облегчается проектирование плат, которые в ряде случаевмогут быть двухслойными вместо многослойных, что дополнительно снижает затраты.

Принципиально новым решением всерии является использование сопроцессора с плавающей точкой, которыйназывается акселератором задач управленияреального времени, и в отличие от семейства DelfinoTMработает независимо и автономно от центральногопроцессора с фиксированной точкой, имея свою собственную память команд иданных, а также свою собственную систему команд. В полной мере реализуетсяконцепция параллельных вычислений в двух процессорах с плавающей ификсированной точкой. Имеется общая память данных для обмена сообщениями междупроцессорами.

Активизация любой из задачуправления возможна либо программным способом, либо аппаратным по прерыванию состороны периферии (по готовности серии оцифрованных данных в АЦП или завершениюпериода ШИМ-сигнала). Поддерживается прямой доступ крегистрам периферийных устройств как со стороныцентрального процессора, так и со стороны сопроцессора. Такое решение позволяетподнять эффективную производительность при решении типовых задач управления (цифровыерегуляторы и фильтры) в пять раз по сравнению с решениями на базе предыдущихтипов микроконтроллеров. Именно за счет этого можно существенно (со 150 до 60МГц) снизить тактовую частоту микроконтроллера и дополнительно уменьшить егостоимость. Высокая производительность микроконтроллеров семейства поддерживаетдаже многодвигательные архитектуры управления, в том числе контурногоуправления.

Разумеется, сохраняютсяфункциональные возможности встроенной периферии. Так, универсальныйШИМ-генератор на 14 каналов имеет функцию высокогоразрешения при задании скважности с точностью формирования фронта импульса 150 пс (для 7-и каналов), что особенно важно для современныхмногоканальных систем вторичного питания. На борту имеется 12-разрядное АЦП счастотой выборки данных до 4,6 млн. выборок в секунду.

Существенно упрощаетсясистема питания микроконтроллера за счет применения единственного внешнегоисточника питания 3.3 В. Микроконтроллеры имеют два встроенных накристалл высокоточных тактовых генератора, которые не требуют подключениявнешних кварцевых резонаторов. Таким образом, дополнительно экономится место наплате системы управления и значительно удешевляется разработка.

На сегодняшний день компания TI являетсяединственной в мире, которая предоставляет разработчикам уникальные возможностипо качественному управлению двигателями на одном кристалле по цене от 2 до 6 $.При этом одновременно могут быть реализованы: алгоритм бездатчиковоговекторного управления двигателем любого типа, в том числе с дополнительнымконтуром возбуждения; коррекции коэффициента мощности; управлениятехнологической автоматикой; связи с системами управления верхнего уровня.

Уже есть первый положительный опытотечественных разработок систем управления на базе этого процессора – электроусилитель руля для "Лады Приоры" с вентельным двигателем с постоянными магнитами.

Перспективным является созданиераспределенных систем управления преобразованием энергии в солнечных батареяхна процессорах данного типа. При этом для каждой солнечной батареи ставитсязадача получения максимального КПД первичного преобразования постоянного тока в постоянный независимо от уровня входного сигнала. Выходнойинвертор может быть один общий, или для каждой батареи свой собственный – микроинвертор. Для синхронизации работы такойраспределенной системы управления предназначена CAN-шина процессора. Высокаяпроизводительность процессора при низкой цене обеспечивает реализацию самыхсложных алгоритмов оптимизации КПД энергопреобразования.

Еще одно из возможных массовыхприменений микроконтроллеров этого типа – интеллектуальные распределенныесистемы офисного и уличного освещения на базе светодиодов. Так как светоотдачасветодиодов пропорциональна протекающему через них току, то система управлениястроится как обычный "регулируемый источник тока" по принципу контура тока вэлектроприводе с дополнительной коррекцией уставкизадания тока в функции температуры. Управление ведется линейкамипоследовательно включенных светодиодов с контролем отказов каждой линейки. Всенеобходимые для этого периферийные устройства имеются на бортумикроконтроллера.

Согласованное управлениеразличными источниками света внутри здания для подсветки и генерации световыхэффектов может обеспечиваться по CAN-шине. Тот же контроллер может управлять и модулем коррекциикоэффициента мощности.

Еще одной перспективой являетсяреализация канала связи между отдельными устройствами по силовой линии (PLC). Это решениецелесообразно как для систем управления освещением, так и для"интеллектуальных" домов. Производительности микроконтроллеров и встроеннойпериферии достаточно для программной поддержки таких решений.

Наличие в микроконтроллерах PiccoloTM встроенных портов CAN, LIN и AECQ100,применяемых в автомобильной промышленности делает их особенно перспективнымидля реализации электрических трансмиссий нового поколения с распределенноймикропроцессорной системой управления тяговыми двигателями, тяговымгенератором, а также зарядом/разрядом аккумуляторов и молекулярных накопителей.С участием фирм "НПФ ВЕКТОР", НПП "Цикл Плюс" и МЭИ(ТУ)начаты разработки отечественныхтрансмиссий нового поколения на базе вентильно-индукторныхдвигателей и вентельно-индукторных многосекционныхгенераторов с прямым микроконтроллерным управлением.

Возможностибеспроводных коммуникаций, оперативного управления и мониторинга оборудованияна базе ZigBee-интерфейсов

Для создания беспроводных сенсорныхсетей и беспроводного радиочастоного управленияпромышленным оборудованием и бытовой техникой был разработан специальный международныйстандарт ZigBee. Онподдерживает самовосстанавливающиеся сети ячеистой топологии, подобно сетиИнтернет с возможностью автоматического поиска оптимального маршрута в условияхотказа любого из узлов сети или изменения внешних условий, например, появленияпрепятствий, снижающих чувствительность канала связи. Это делает сети ZigBee надежнымрешением, ориентированным на промышленные применения.

Ряд фирм (TI, Motorola и др.) предлагают микросхемы радио-трансиверов (например, СС2500 от TI) для построения беспроводныхпромышленных сетей нового поколения с частотой передачи данных 2,4 ГГц. Добавлениек такому трансиверу микроконтроллера общего назначения со встроенной поддержкойстека протокола обмена ZigBee позволяет создавать готовые для использования ZigBee-модули. Они выпускаются рядом фирм, например, модуль Z430-RF2500 фирмы TI, и позволяют производителюэлектротехнического оборудования вести разработку приложений с использованиемуже готовых интегрированных средств разработки, например, Code Composer Essentials. Программный стексети SimpliciTI простейшей конфигурации "звезда" поставляется вместе смодулем. При этом обеспечивается быстрое написание, загрузка и отладкапрограммного обеспечения в реальном времени, в том числе с точками останова и впошаговом режиме. Для сопряжения с компьютером применяются модули отладочных интерфейсов. Они выполняютфункцию преобразователей интерфейсов, например, USB в UART микроконтроллера. Через такие модули выполняется такжепрограммирование флэш-памяти микроконтроллера.

Дальнейшим развитием являетсяинтеграция микроконтроллера общего назначения и радио-трансивера в одномкорпусе и создание так называемых ZigBee-процессоров. ZigBee-модулиили процессоры создаются на базе лучших в отрасли микроконтроллеров по критериюмаксимума возможностей при минимуме энергопотребления и цены. Так, вмодуле Z430-RF2500 применяетсямикроконтроллер MSP430F2274 с производительностью16 млн. оп./с, объемомвстроенной флэш-памяти 32 Кбайта и рядом встроенныхна кристалл периферийных устройств: 10-разрядным АЦП с частотой выборки 200кГц, двумя встроенными операционными усилителями, сторожевым таймером,контроллерами интерфейсов UART/LIN, SPI, I2C,IrDA.

Микроконтроллер имеет пятьрежимов пониженного потребления энергии с током в режиме ожидания всего 700 нА(мировой лидер по микропотреблению). Это позволяетсоздавать серии интеллектуальныхбеспроводных датчиков с батарейным питанием для распределенных системуправления в промышленности и сельском хозяйстве, для интеллектуальных домов,для жилищно-коммунальной сферы. Например, такой датчик давления, установленныйна верхнем этаже многоэтажного здания, позволяет создавать рабочие станциихолодного и горячего водоснабжения, работающие по давлению в диктующей точке.Естественно, что преобразователь частоты, включенный в такую систему должениметь беспроводный ZigBee-интерфейс.

Мы уже имеем небольшой опытсоздания и опытной эксплуатации преобразователей частоты "iCAN" и многоканальных регуляторовнапряжения "МИРН" с беспроводными интерфейсами – рис. 7.


Современный Регулятор напряжения

Рис. 7 Многоканальный регуляторнапряжения (9 каналов) с беспроводным интерфейсом


К сожалению, пока эта элементная базанаходится в стадии становления и опытной эксплуатации. Поэтому, реальнополученные дальности устойчивой связи не превышают 150 м, а скорости обменаданными – лишь 10 кбит/с. Тем не менее, направление созданияэлектрооборудования с беспроводными интерфейсами является чрезвычайноперспективным.

В начале 2010г. появились более производительные модули от TI – Zetty ULP24LE с микроконтроллерами MSP430F22xx, трансиверами СС2520 идополнительными усилителями СС2590, что позволяет поднять дальность устойчивойсвязи до 1000 м. В перспективе создание сверх-высокопроизводительныхрадиомодулей на базе микроконтроллеров с ядром CortexTM M3, чтополностью снимает ограничения как по числу узлов в промышленной сети, так и поее конфигурации.

Что дальше?

Cпециализированныемикроконтроллеры для управления в реальном времени двигателями и силовымипреобразователями от фирмы TI будут развиваться в следующих направлениях:

1) Создания и интеграции на кристалл микроконтроллеранадежной, емкой, быстродействующей и малопотребляющейперепрограммируемой памяти программ на новой базе - ферромагнитныхэлементах.

2) Расширения встроенных коммуникационных возможностеймикроконтроллеров серии PiccoloTM путем интеграции на кристалл контроллера USB-порта.

3) Дальнейшего повышения тактовой частоты семействамикроконтроллеров PiccoloTM c 60до 80 МГц и соответствующим увеличением производительности при сохранении цены микроконтроллерана уровне до 8 $/шт.

4) Дальнейшего повышения производительностимикроконтроллеров семейства DelfinoTMвплоть до 600 млн.оп./с вверсиях со встроенным ПЗУ при сохранении цены изделия 16 $/шт.

5) Создания нового сверхвысокопроизводительногосемейства микроконтроллеров ConcertoTM,построенного по двух-ядернойархитектуре с использованием ядра TI ‘C28x и ядра ARM Cortex-M3. Новое семейство будетотличаться сочетанием лучших на сегодня средств дляуправления двигателями и сопряжения с датчиками с мощными средствами поддержки практическилюбых коммуникаций – встроенными контроллерами портов USB и Ethernet, полевой шины FieldBus. Интерфейс FieldBus приходит на смену надежному,но относительно медленному CAN-интерфейсу,превосходя его по производительности на порядок. Дополнительно на борт будутинтегрироваться часы реального времени и датчик температуры.

Перспективы у разработчиковсистем управления приводами огромные, вплоть до создания оборудования с прямымвыходом в Internet,возможностями удаленной диспетчеризации и настройки. Пожелаем им успеха в этомувлекательном деле.


Анонсы статей


Похожие новости

  • Преобразователь частоты iCAN 2,2 кВт
  • Преобразователь частоты iCAN 1,5 кВт
  • Преобразователь частоты iCAN 0,75 кВт
  • Преобразователь частоты iCAN 0,4 кВт
  • Эффективный метод программной реализации дискретных управляющих автоматов во встроенных системах управления

  • Добавить комментарий