推動電機控制發(fā)展的力量與不斷進步的單片機技術(shù)(04-100)

　　某洗衣機廠商對洗衣機進行了全新的設(shè)計，結(jié)果比傳統(tǒng)的洗衣機的耗電量減少了38%， 用水量減少了17%。電機控制的單片機可根據(jù)衣物的數(shù)量和類別調(diào)整電機的功率。但是，洗衣機的購買者對于購買價格仍然十分在意，因此廠商必須不斷降低其開發(fā)和生產(chǎn)成本，才能為更廣大的消費者群體提供更先進而負擔得起的洗衣機。

　　在家用電器中，專門為低成本電機控制應(yīng)用而設(shè)計的8位單片機集成了各種功能，大大減少了額外元器件的需求。最新單片機具備片上電機PWM、故障防護時鐘監(jiān)控器以及高度可靠的閃存，使家用電器中電機控制的設(shè)計得以簡化，并滿足降低成本的目標。
　　
　　在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，裝配線運行的用電成本與故障停機都將使利潤減少。我們用工業(yè)用泵中基于單片機的變速驅(qū)動(VSD)系統(tǒng)取代閥門為例，來說明改進控制能力將如何直接影響效率和利潤。

　　對于泵和風扇而言，其功耗與轉(zhuǎn)軸速度的立方根成正比。當轉(zhuǎn)軸速度降低10%時，氣流也減小10%，但能耗減少27%！如果速度降低20%，能耗可降低49%。在工業(yè)應(yīng)用的離心泵、風扇和鼓風機中，通過使用單片機進行變速電機控制，取代速度恒定的電機和利用閥門減小氣流的方法，可以節(jié)能25%至40%，這已得到了證明。

　　用單片機進行電機控制在工業(yè)應(yīng)用中的收效十分明顯。因此，究竟是否采用單片機驅(qū)動的變速電機控制只需由其它一些因素來決定，如靈活性和可靠性等可避免故障的因素。具有閃存和EEPROM存儲器的單片機可實現(xiàn)VSD電機控制，對于需要進行升級或改善控制程序等變化，其再編程能力可滿足工業(yè)用戶所需的靈活性。Microchip的PIC18F2431或PIC18F4431等單片機具有16KB閃存和256字節(jié)EEPROM，這些8位單片機的存儲器足以應(yīng)對工業(yè)環(huán)境中各種必要的變動。與之同等重要的是Microchip的閃存采用PMOS電可擦除單元(PEEC)工藝技術(shù)，其數(shù)據(jù)存儲單元的耐用性超過100萬次擦/寫周期(典型值)，而數(shù)據(jù)保存期超過40年。

　　在汽車應(yīng)用中使用電機進行通風、開關(guān)門窗以及移動座椅等已得到了廣泛應(yīng)用。這些不經(jīng)常使用的操作尚能容忍較低的效率，但是一些經(jīng)常使用的設(shè)備如乘客空調(diào)、發(fā)動機箱內(nèi)風扇等，則連續(xù)不斷地消耗著汽車中有限的能量。電機控制單片機可以使空調(diào)風扇以恰當?shù)乃俣冗\轉(zhuǎn)來保持適宜的溫度，從而降低噪聲和功耗。

　　在很多情況下，用于電機控制的單片機必須利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)協(xié)議連接到汽車網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的車身電子設(shè)備一般采用成本較低的LIN協(xié)議以降低總系統(tǒng)成本。有些單片機系列具備增強型USART模塊，它支持LIN 1.2，同時還提供起始位的自動喚醒功能以及在很多情況下，用于電機控制的單片機必須利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)協(xié)議連接到汽車網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在的車身電子設(shè)備一般采用成本較低的LIN協(xié)議以降低總系統(tǒng)成本。有些單片機系列具備增強型USART模塊，它支持LIN 1.2，同時還提供起始位的自動喚醒功能以及自動波特率檢測。

　　更加高效的未來

　　隨著控制算法在各個市場領(lǐng)域中復(fù)雜程度的不斷提高，數(shù)字電機控制器的處理能力需要從單片機的性能水平提升到數(shù)字信號處理器(DSP)的性能水平。數(shù)字信號控制器(DSC)性能更高而價格適中，采用設(shè)計人員熟悉的單片機技術(shù)，適用于更加復(fù)雜的電機控制設(shè)計，包括矢量控制設(shè)計。DSC的運行速度高達30MIPS，并具有高達144KB的閃存和電機控制專用的集成外設(shè)，可實現(xiàn)先進的新型電機控制應(yīng)用。有了基于單片機和DSC的電子電機控制，家用電器、工業(yè)控制及汽車不僅運行效率更高、功能更豐富，而價格也適中?！?/p>