Entwicklungsumgebung MCU Motor Studio zur Positionierung von BLDC-Motoren verbessert

Einmal mehr vereinfacht Toshiba die Entwicklung von Antriebssteuerungen. Aktuell mit einem neuen Ökosystem von Hard- & Software für MCU Motor Studio.

MCU Motor Studio ist laut Toshiba eine einfach zu bedienende, gut strukturierte und vielseitige Lösung die aus zwei Hauptkomponenten besteht. Die erste Komponente ist ein PC-Tool zur Motorsteuerung, das Parameterkonfiguration, Antriebssteuerung, Echtzeitprotokollierung und Diagnose über Hochgeschwindigkeits-UART. Die zweite Komponente ist die skalierbare, vollständig konfigurierbare Motor Motorsteuerungs-Firmware für die TXZ+ TM-Familie Advanced Class M4K Group. Motor Studio zusammen mit dem Clicker 4 MCU-Board und dem Clicker 4 Inverter Shield von MikroElektronika (MIKROE) sollen die schnelle und einfache MCU-Evaluierung, BLDC-Motor-Anwendungsentwicklung und Prototyping ermöglichen.

Die neue „MCU Motor Studio“ Firmware und GUI sowie die Hardware, die zusammen mit MikroElektronika (MIKROE) entwickelt wurde, verkürzen die Entwicklungszeit mit den Motor MCUs TXZ+4A. Es ist ein Paket mit PC-basierten Design-Tools, Motor-Control-Firmware und Evaluierungshardware, mit dem Zweck, die Markteinführung von Antriebssteuerungen zu beschleunigen, die auf Toshibas Mikrocontrollern (MCUs) der Reihe TXZ+4A basieren.

Kern des Ökosystems sind energieeffiziente Motorsteuerungsmethoden einschließlich Sinuskommutierung und feldorientierte (Vektor-)Regelung (FOC), sowohl sensorlos als auch mit präziser Positionserfassung. Es besteht die Wahl zwischen 1- und 3-Shunt-Stromerfassung und Unterstützung für PWM-Frequenzen bis 156 kHz. Die Firmware ist laut Toshiba für alle gängigen Motortypen geeignet, einschließlich bürstenloser Gleichstrommotoren (BLDC) und Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM), geschaltete Reluktanzmotoren (SRM) und asynchrone AC-Motoren.

Anwender können je nach gewählter Variante bis zu drei unabhängige Motorkanäle mit einer einzigen MCU steuern. Die auf dem Arm-Cortex-M4-Core basierenden MCUs TXZ+4A umfassen die Gruppen M4K und M4M, die eine Antriebssteuerung auch mit kostengünstigen 64-Pin-MCUs ermöglichen. Zu den speziellen Motorsteuerungs-funktionen auf dem Chip gehören eine Hardware-Vektor-Engine, ein hochauflösender Encoder für Servomotoren und eine Selbstdiagnose, um Standards für funktionale Sicherheit wie IEC 60730 Klasse B einzuhalten.

Zahlreiche Firmware-Funktionen

Die Motor-Control-Firmware bietet umfangreiche Funktionen, mit denen Nutzer schnell bestimmte Steuerungsaufgaben realisieren können beispielsweise das Erkennen des Nullstrompunkts, der anfänglichen Motorposition oder auch Stoppsteuerungen einschließlich einer Schnellbremsung. Weitere Firmware-Funktionen sind Magnetfeld-Stall-Recovery, lastabhängige Drehzahlreduzierung, Rotorsteuerung mit sensorloser präziser Positionierung und lineare Bewegungssteuerung mit sensorbasierter Positionierung.

Die MCU Motor Studio GUI ermöglicht Nutzern, die Motor-, System- und Steuerungsparameter einzugeben, dynamisch zu ändern, Tests zu programmieren und automatisch ausführen zu lassen, den Proportional-Integral-Regler (PI) zu konfigurieren sowie die Parameter des gewählten Wechselrichterboards und Motors einzugeben und mit der Evaluierung zu beginnen. Das Tool zeigt die Soll- und Istwerte für Drehzahl, Drehmoment, Strom, Temperatur und Zwischenkreisspannung grafisch an und überwacht den Fehlerstatus in Echtzeit.

Um Anwendern den Einstieg in ihre Projekte zu erleichtern, hat Toshiba zusammen mit MikroElektronika das Evaluierungsboard Clicker 4 für TMPM4K und ein dazugehöriges Clicker 4 Inverter Shield, einen 6 bis 48 V Wechselrichter, entwickelt. Zusammen steht damit eine Entwicklungs-Hardwareplattform für die Steuerung eines Motorkanals bereit. Das Evaluierungsboard enthält eine M4K-MCU und kann über einen USB-Anschluss, eine Batterie oder das Wechselrichterboard, das über ein eigenes Schaltnetzteil verfügt, mit Strom versorgt werden. Der Wechselrichter ermöglicht Strommessungen mit einem oder drei Shunts und verfügt über eine flexible Schnittstelle für die vom Nutzer bevorzugte Positionserfassung.

Weitere Informationen gibt es hier im relevanten Toshiba-Whitepaper.

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