如何為您的電機(jī)控制系統(tǒng)增加更多價(jià)值?

如今，電機(jī)控制系統(tǒng)需要更高的性能、更低的功耗和更多的功能，包括智能操作。除了精確的電機(jī)控制外，系統(tǒng)還需要能夠同時(shí)執(zhí)行應(yīng)用程序、與其他設(shè)備通信以及檢測(cè)操作異常。此外，這些系統(tǒng)需要安全設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)連接的安全措施。

為了幫助設(shè)計(jì)人員滿足這些要求，瑞薩在32位RA微控制器家族中新開(kāi)發(fā)了RA8T1電機(jī)控制MCU產(chǎn)品群。RA8T1器件采用最新的高端Cortex-M?類內(nèi)核，可實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制，并有助于提高整體系統(tǒng)能效。除了性能之外，RA8T1還提供豐富的優(yōu)化特性，使設(shè)計(jì)人員能夠在其系統(tǒng)中拓展附加功能。將優(yōu)化的電機(jī)控制產(chǎn)品線擴(kuò)展到滿足低端到高端電機(jī)系統(tǒng)需求的產(chǎn)品線，并利用通用的開(kāi)發(fā)工具和軟件，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性。

RA8T1 MCU基于Arm? Cortex-M85?內(nèi)核構(gòu)建，工作頻率高達(dá)480MHz，提供高達(dá)2MB閃存和1MB SRAM（包括TCM）的大內(nèi)存選項(xiàng)、支持互補(bǔ)PWM輸出的16位/32位定時(shí)器、12位ADC（包括3通道采樣和保持）、以及用于電機(jī)控制的高速模擬比較器。連接功能包括以太網(wǎng)MAC、CAN FD、USB 2.0全速模塊、SD/MMC主機(jī)接口和I3C。此外，Armv8.1-M 架構(gòu)支持 Helium 技術(shù)，可顯著提高AI/ML計(jì)算性能，并支持Pointer AuthentiCation和Branch Target Identification（PACBTI）和TrustZone?以增強(qiáng)安全性。

圖1 Renesas Motor Control MCUs

RA8T1的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其高性能。使用無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制（FOC）示例代碼時(shí)，RA8T1的電機(jī)控制處理時(shí)間約為現(xiàn)有Cortex-M33產(chǎn)品的三分之一。而且通過(guò)使用TCM可以在RA8T1中進(jìn)一步最大化Cortex-M85的卓越性能。請(qǐng)參見(jiàn)圖2。

圖2 Motor Control Performance Benchmark

通過(guò)以這種方式壓縮電機(jī)控制的處理時(shí)間，可以在終端系統(tǒng)中拓展其他功能。例如，讓我們看一個(gè)預(yù)測(cè)性維護(hù)示例。該演示使用瑞薩電子e-AI軟件，通過(guò)256次快速傅里葉變換（FFT）轉(zhuǎn)換分析了A/D轉(zhuǎn)換器捕獲的電機(jī)電流，并使用TensorFlow Lite作為推理引擎檢測(cè)電機(jī)行為中的異常情況。在此過(guò)程中，由于RA8T1支持Helium技術(shù)，因此實(shí)現(xiàn)的推理時(shí)間比現(xiàn)有Cortex-M7器件快5.3倍，可以更有效地執(zhí)行。

圖3 Motor Control Predictive Maintenance Demo

圖4 Inference Time Benchmark

除了預(yù)測(cè)性維護(hù)外，RA8T1還可以為系統(tǒng)添加更多功能，例如網(wǎng)絡(luò)連接、安全功能、安全性等。

利用上述特性，RA8T1適用于工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、智能家居、消費(fèi)類產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備等廣泛市場(chǎng)的電機(jī)/逆變器控制系統(tǒng)。

工業(yè)自動(dòng)化

■ 交流驅(qū)動(dòng)器/通用逆變器

■ 線型輸送機(jī)

■ AGV自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)/AMR自主移動(dòng)機(jī)器人

■ 壓縮機(jī)

樓宇自動(dòng)化

■ HVAC

■ 太陽(yáng)能逆變器

■ 電梯

■ 泵

■ 風(fēng)扇

智能家居

■ 空調(diào)

■ 洗衣機(jī)

■ 冰箱

■ 洗碗機(jī)

■ IH電飯煲

■ 吸塵器

消費(fèi)產(chǎn)品

■ 無(wú)人機(jī)

■ 電動(dòng)自行車(chē)

■ 割草機(jī)

■ 電動(dòng)工具

醫(yī)療產(chǎn)品

■ CPAP機(jī)器

■ CT掃描儀

■ 臨床設(shè)備

圖5 RA8T1目標(biāo)應(yīng)用

與所有RA MCU一樣，RA8T1系列支持瑞薩靈活配置軟件包（FSP）以及廣泛的開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括MCK-RA8T1電機(jī)控制評(píng)估套件、示例代碼、QE for Motor和Renesas Motor Workbench。