SPIN-FOC

A partire da questo annuncio, i progettisti di sistemi di controllo motori potranno concentrarsi sulla diversificazione dei progetti senza dover più sprecare settimane e mesi per regolare i propri sistemi.  Utilizzando la nuova soluzione FOC InstaSPIN™ (controllo orientato al campo) di Texas Instruments, i progettisti avranno l’opportunità di identificare, regolare e controllare completamente (con velocità e carichi variabili) qualsiasi tipo di motore trifase, sincrono o asincrono, in cinque minuti al massimo. Consentendo di eliminare i sensori dei rotori dei motori meccanici, la nuova tecnologia risulta estremamente utile per ridurre i costi dei sistemi. Inoltre il funzionamento risulterà effettivamente migliore grazie a FAST™ (flusso, angolo, velocità e coppia), il nuovo algoritmo (osservatore senza sensori) di codifica software di TI incorporato nella memoria di sola lettura (ROM) dei microcontroller TI a 32 bit C2000™ Piccolo™ La soluzione FOC InstaSPIN va a unirsi alla  tecnologia BLDC InstaSPIN rilasciata in precedenza e verrà integrata con le prossime innovazioni InstaSPIN, così da rendere lo sviluppo del controllo motori ancora più semplice ed efficiente. 

Potenziamento dell’affidabilità e dell’efficienza del sistema motore

Nonostante i numerosi vantaggi offerti dalle tecniche per motori basate sul controllo FOC senza sensori, molte industrie ne hanno ritardato l’impiego e l’adozione a causa di una scarsa conoscenza del sistema di controllo motori. FOC InstaSPIN consente ai progettisti, anche quelli con un’esperienza limitata nel campo del controllo motori, non solo di sviluppare sistemi in modo più semplice, riducendone costi e complessità, ma anche di ottenere soluzioni di alto livello in grado di aumentare l’efficienza, le prestazioni e l’affidabilità dei motori, in tutte le applicazioni con velocità e carichi variabili. Nei tradizionali progetti di motori basati su FOC, l’utilizzo di un sensore del rotore può influire negativamente sul sistema aumentandone i costi (sensore, alimentazione, cablaggi e connettori speciali, installazione e manutenzione) e abbassandone, almeno potenzialmente, l’affidabilità (peggioramento delle prestazioni in condizioni difficili, rumore elettrico, temperatura e umidità). Oltre a questi inconvenienti, in numerose applicazioni – si pensi ad un compressore situato in uno spazio chiuso o a una grossa macchina di trazione – l’impiego di un sensore è molto poco funzionale.

Funzionalità e vantaggi offerti dalla tecnologia InstaSPIN™:

  • Consente di ridurre il tempo di progettazione anche di qualche mese grazie a funzionalità di regolazione del controllo e di identificazione quasi del tutto automatizzate. I progettisti, inoltre, potranno differenziare i propri prodotti con possibilità che vanno ben oltre la regolazione della coppia del motore.
  • Fornisce prestazioni di codifica sfruttando l’algoritmo di osservazione FAST incorporato sul chip, in grado di stimare in modo affidabile e coerente i valori di flusso, angolo, velocità e coppia in diverse condizioni di uso. Grazie alle prestazioni di stima senza sensori, nella maggior parte dei casi è possibile fare a meno di un codificatore fisico.
  • Offre una soluzione unica adatta per tutti i motori trifase, sincroni (BLDC, SPM e IPM) e asincroni (ACI).
  • Permette di eseguire l’identificazione e la regolazione tramite una messa a punto  offline del motore in grado di identificare i parametri elettrici del motore necessari, di adattare l’algoritmo FAST e inizializzare i controller di corrente per stabilizzare il funzionamento. È altresì possibile usufruire di una modalità opzionale online di ri-stima della resistenza che tiene traccia dei cambiamenti, così da garantire efficienti prestazioni di osservazione anche nelle più difficili condizioni di uso.
  • Elimina le  difficoltà connesse all’avviamento che sorgono con altre tecniche senza sensori grazie a delle modalità di avviamento incorporate e a un osservatore dell’angolo con aggancio in meno di un ciclo elettrico.
  • Garantisce prestazioni a velocità basse con mantenimento preciso dell’angolo a regime sotto 1 Hz (tipico) a coppia piena, inversioni attraverso passaggio a velocità zero e condizioni di arresto con ripristino dall’arresto uniforme.
  • Aumenta la flessibilità perché permette di implementare un singolo controller di coppia FOC (supporta fino a due motori dalla stessa ROM) con chiamata di funzione o un sistema di controllo completamente personalizzato con FAST come sensore del motore.
  • Permette un più efficiente dimensionamento del motore grazie al controllo intergato del campo, che permette l’indebolimento del campo manuale o automatizzato (a velocità più alte) o l’aumento del campo manuale (a coppia di torsione più elevata).
  • Permette consistenti risparmi energetici per i motori a induzione grazie alla modalità PowerWarp™, che elimina gli sprechi di energia durante i periodi in cui la coppia non è immediatamente necessaria.
  • Semplifica lo sviluppo e accelera la valutazione  utilizzando la nuova libreria di controllo motori (moduli, driver, esempi di sistemi e documentazione) mediante MotorWare, un software che offre le più innovative tecniche di programmazione orientate agli oggetti in C e basate su API. Avvalendosi di GUI Composer, un nuovo tool di TI completamente gratuito, è possibile gestire gli strumenti di laboratorio. 

FOC InstaSPIN è attualmente disponibile nei microcontroller Piccolo F2806xF a 32 bit da 90 MHz (già pronti per la produzione) a partire da 6,70 USD per 10.000 unità.  A breve, FOC InstaSPIN verrà implementato anche su altri microcontroller Piccolo.  È possibile iniziare il progetto di motori basati sulla più recente tecnologia FOC InstaSPIN con un kit di controllo motori a bassa tensione e a bassa corrente acquistabile a 299 USD (DRV8312-69M-KIT), con un kit di controllo motori a bassa tensione ed alta corrente disponibile a 299 USD (DRV8301-69M-KIT) oppure, spendendo 699 USD, con un kit di controllo motori ad alta tensione (TMDSHVMTRINSPIN). In caso i progettisti dispongano di un kit di sviluppo per controllo motori acquistato in precedenza, potranno ordinare, con un investimento di soli 99 dollari, la controlCARD modulare Piccolo abilitata per FOC InstaSPIN™ (TMDSCNCD28069MISO).

 

Ulteriori informazioni sulle soluzioni di controllo motori TI sono disponibili ai seguenti link:

Numerosi Clienti Texas Instruments hanno inziato ad utilizzare la tecnologia InstaSPIN™, questi i loro commenti:

 Contronics sviluppa tecniche e produce apparati utili per rendere il nostro Pianeta un posto migliore.  Il fiore all’occhiello dell’azienda sono degli efficienti sistemi di umidificazione per supermercati che mantengono gli alimenti freschi due volte più a lungo, utilizzando l’80% di energia in meno.  Per diversi anni, Contronics si è inoltre occupata della fornitura di controller per dispositivi di ventilazione e ha orgogliosamente annunciato l’introduzione sul mercato di un nuovo prodotto destinato a trasformare il settore:  CoMoCo, il controllo motori intelligente.


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 “CoMoCo, il comando elettrico per ventole più intelligente del mondo, è potenziato dai microcontroller Piccolo e dalla tecnologia FOC InstaSPIN di TI. La modalità PowerWarp™ incorporata riduce il consumo di corrente mantenendolo sempre al minimo necessario e consente a una ventola da 280 W di consumare meno di 10 W, conservando la stessa velocità e il flusso d’aria comandato.  Il collaudo sul campo, durato 14 mesi, ha mostrato risparmi energetici complessivi pari all’80% rispetto ai controlli TRIAC e al 50% rispetto al FOC InstaSPIN con PowerWarp disattivata. L’elevata precisione dei segnali di coppia e velocità forniti dal codificatore FAST™ ha consentito di convertire la ventola stessa in un sensore di flusso e velocità. In questo modo, è stato effettivamente possibile migliorare le capacità dinamiche, eliminare hardware costoso e semplificare l’installazione”. Frank Bakker, direttore generale di Contronics.

Royal Dutch Gazelle è uno dei primi e dei più rispettati produttori di biciclette del mondo.  In Olanda, Paese di origine dell’azienda, le biciclette sono non solo un mezzo per fare esercizio fisico o svagarsi, ma un vero e proprio stile di vita.  Le bici elettriche, che già costituiscono il 20% delle vendite destinate al mercato di consumo, sono presumibilmente destinate a diffondersi ancora di più e a semplificare la mobilità in Olanda e nel mondo intero.


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“La soluzione FOC InstaSPIN™ basata sui microcontroller Piccolo di TI ci ha offerto importanti prestazioni a coppia elevata e a bassa velocità, che ci hanno consentito di utilizzare motori più piccoli e più silenziosi senza i costi o i compromessi in termini di affidabilità con cui saremmo dovuti venire a patti qualora avessimo adottato una soluzione basata su un sensore meccanico del rotore.  L’identificazione e la regolazione automatica del motore permettono di collaudare i nuovi motori con estrema rapidità e, cosa più importante, di disporre di un sistema di comando motori davvero funzionante.  In questo modo, i nostri tecnici hanno potuto concentrarsi sull’innovazione, ad esempio sull’apporto di miglioramenti aggiuntivi al sistema di guida, resi possibili dai segnali di coppia e velocità ad altissima risoluzione forniti dal codificatore software FAST™”.  – Erwin Van Norel, responsabile delle innovazioni elettroniche di Royal Dutch Gazelle.

e-Traction è un’azienda specializzata nella mobilità su strada basata su sistemi elettrici. Fornisce soluzioni per motori elettrici e per la guida adatte a una vasta gamma di veicoli specializzati, quali autobus, camion rifiuti e veicoli passeggeri. Le soluzioni proposte hanno l’obiettivo di migliorare l’efficienza della trasmissione elettrica, così da ridurre le emissioni di CO2, i livelli di rumore, l’inquinamento e la dipendenza da combustibili fossili.


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“I microcontroller Piccolo di TI con tecnologia FOC InstaSPIN™ e codificatore software FAST™ forniscono una soluzione unica senza sensori in grado di funzionare con qualsiasi tipo di motore, con qualsiasi intervallo di potenza e in qualsiasi condizione di carico e velocità variabili. Essi costituiscono la chiave essenziale per l’elettrificazione dei veicoli.  La nostra azienda impiega la medesima soluzione per pompe, compressori e generatori di avviamento ad alta tensione asincroni con corrente variabile.  Semplicemente rimuovendo i sensori meccanici dei rotori dai motori di propulsione sincroni utilizzati per gli autobus e i veicoli passeggeri, abbiamo potuto eliminare una delle principali difficoltà connesse allo sviluppo e al contempo siamo riusciti a migliorare la sicurezza e l’affidabilità. Visto il perfetto funzionamento del controllo della coppia fornito da FOC InstaSPIN, possiamo dedicare tutti i nostri sforzi alla diagnostica e alle comunicazioni di sistema, al miglioramento dei prodotti e a innovazioni in grado di rendere il nostro mondo un posto più piacevole e più verde”.Geert Kwintenberg, responsabile di reparto, ingegnere elettronico e informatico di e-Traction.