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Motion-Seminar: feldorientierte Servo-Regelung für Stepper & BLDC

Redakteur: Gerd Kucera

Um neue Motion-Lösungen vorzustellen, veranstalten TRINAMIC und MEV ein Technologie-Seminar am 1.10.2020 im VCC Würzburg. Die Praxisinhalte wenden sich an Elektronik-Entwickler*innen.

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Gewusst wie: Motion-Controller wie der TMC4671 und Gate-Treiber sowie die schnelle Firmware-Entwicklung mit der API nebst Firmware-Beispielen sind Seminarinhalte am 1.10.2020 im VCC Würzburg.
Gewusst wie: Motion-Controller wie der TMC4671 und Gate-Treiber sowie die schnelle Firmware-Entwicklung mit der API nebst Firmware-Beispielen sind Seminarinhalte am 1.10.2020 im VCC Würzburg.
(Bild: TRINAMIC)

In der Antriebstechnik hat sich der Fokus auch zu den kleineren, eingebetteten Antrieben verschoben, für die große Inverter keine Option sind. TRINAMIC hat deshalb mit dem Motion Controller TMC4671 eine Lösung entwickelt, bei der alle nötigen Regelschleifen in erprobten und verlässlichen State-Machines realisiert sind. Dadurch wird der Mikrocontroller und dessen Software von zeitkritischen Aufgaben entlastet. Alle Regelaufgaben übernimmt der Baustein unabhängig, der Prozessor liefert lediglich die Initialisierung und danach Zielpositionen und Zieldrehzahlen. Der Chip hat integrierte Analog-Digital-Umsetzer, Lagegeber-Schnittstellen, einen Positionsinterpolator für den Betrieb mit niedrig auflösenden Gebern.

Komponenten wie der TMC4671 machen die feldorientierte Servoregelung für neue Applikationen verfügbar und sorgen für mehr Dynamik und besseren Wirkungsgrad dort, wo es bisher aus Kosten- oder Platzgründen keine Alternative zu Lösungen ohne geschlossenen Regelkreis gab. Das Seminar wendet sich auch an Antriebsentwickler, die von Open-Loop-Lösungen umsteigen oder bisher wenig Erfahrungen mit Antriebslösungen haben, wie solche, die ihre Produkte auf ein neues Effizienzniveau heben müssen.

Eines der Ziele von TRINAMIC ist es, Entwicklungszeiten für Motoransteuerungen zu minimieren, weshalb alle Algorithmen der feldorientierten Regelung in den Bausteinen implementiert sind. Die Bausteine integrieren die Strommessung sowie die Auswertung verschiedener Motorlage-Gebersysteme. Der Anwender muss lediglich die geeigneten Regler-Parameter für sein System identifizieren. Mit der kostenlosen TMCL-IDE wird ein leistungsfähiges Werkzeug zur schnellen Inbetriebnahme und zur Parametrierung zur Seite gestellt; die Strategien zur systematischen Parametersuche und Optimierung vermittelt das Seminar.

Die Auswahl des geeigneten Gebersystems

Es gibt eine Vielzahl von Gebersystemen: von Hall-basierten Encodern, die das Magnetfeld eines einzelnen Knopfmagneten detektieren, über solche mit komplizierten, hochpräzisen magnetischen Code-Scheiben. Zusätzlich planen nach dem Auslaufen von Schutzrechten mehrere Hersteller mit induktiven Gebersystemen auf den Markt zu kommen. Für die Servo-Regelung unterstützt die TMC4671-Familie verschiedene Positionsgeber von A/B/N-Inkremental-Encoder über Sinus/Cosinus-Signalen bis zu digitalen und analogen Hall-Sensoren, die nach Bedarf den kaskadierten Reglern zugeordnet werden können. Alle Gebersysteme haben spezifische Stärken, aber je nach Einsatz auch Ihre Schwächen hinsichtlich Auflösung, Genauigkeit und Latenz. Die richtige Auswahl kann maßgebend zur Regelgüte beitragen. Das Seminar vergleicht die unterschiedlichen Bauformen und Konzepte und gibt Hilfestellung zur Auswahl des passenden Gebers.

Das Auslegen der Endstufe für Embedded Servo Controller

Die Anforderungen an eine gute Endstufe können vielfältig sein und sich zum Teil diametral verhalten. Wird bei großen Motorleistungen ein Optimum aus maximal zulässiger Verlustleistung und Die-Fläche der Leistungsschalter angestrebt, so ist vor allem in Embedded-Anwendungen der maximal zulässige Bauraum und der thermische Aspekt der Verlustleistung relevant. Im Sondermaschinenbau dagegen ist der flexible Einsatz derselben Endstufe mit verschiedenen Motorleistungen und sogar verschiedenen Motortypen gefordert. Eine einfache, allgemeingültige Vorschrift zur Wahl der Leistungsschalter und des Strommesssystems gibt es nicht. Deshalb wird der Entwickler im Seminar lernen, wie er seine Leistungsendstufe für seinen Motor geeignet auslegt und bekommt dazu Richtlinien vorgestellt, wie er ein thermisch sowie von der elektrischen Signalführung optimiertes Layout realisiert.

TRINAMIC und MEV vermitteln das technische Rüstzeug im Vogel Convention Center Würzburg (1.10.20). Das Seminar beginnt um 9 Uhr. Produktspezialisten geben eine Einführung zum Thema Embedded-Servoregler-Bausteine und gehen dann auf alle Entwicklungsschritte von der Spezifikation bis zur finalen Steuerung ein. Die Teilnahme am Tagesseminar ist kostenlos; Voraussetzung ist die rechtzeitige Anmeldung über www.mev-elektronik.com/bldc20.

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