600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Победители премии Design World LEAP Awards 2023 в области управления движением

Преобразователи частоты

Шестая ежегодная премия LEAP Awards, отмечающая ведущие инженерные достижения в области дизайна продукции, стала самой масштабной на сегодняшний день. Номинации LEAP 2023 были разделены между четырьмя медиа—брендами WTWH: Design World, Fluid Power World, Fastener Engineering и EE World. Эти 12 категорий включают аддитивное производство, Подключение, Встроенные вычисления, Гидравлику, Промышленную автоматизацию, Механику, Управление движением, Пневматику, Силовую электронику, Программное обеспечение, Переключатели и датчики, а также испытания и измерения.

Решающее значение для успеха LEAP имеет вовлечение инженерного сообщества. Никто из WTWH Media не выбирал победителей. Вместо этого редакционная группа собрала независимую судейскую коллегию, состоящую из широкого круга инженеров-конструкторов OEM-производителей и ученых. В категории управление движением, было три победителя.

С самого начала сервоприводы FlexPro вызывали у конечных пользователей вопросы: “Как — из этой крошечной штуковины? Хорошо, но каковы реальные характеристики? Они что, все маньяки в ”ПРОДВИНУТОМ управлении движением»?»

Новые высоковольтные сервоприводы FlexPro от AMC могут похвастаться диапазоном напряжений от 20 до 90 В постоянного тока — на 64% больше по сравнению с максимальными 55 В постоянного тока, которые были доступны ранее, номинальным постоянным током 25 А (пиковым 50 А) и размером 1,5 х 1 дюйм.AMC разработала и произвела FlexPro для удовлетворения потребностей отрасли в компактных решениях высокой мощности.

Инженеры-конструкторы искали способы уменьшить габариты и вес при сохранении производительности, поэтому несколько лет назад инженеры AMC приступили к разработке новой серии цифровых сервоприводов с высокой выходной мощностью при минимально возможной занимаемой площади. Результатом стал FlexPro.

Достижение такой высокой плотности мощности возможно только благодаря тщательному подбору материалов и компоновок для базовой платы, плат, контактов, разъемов и самих электронных компонентов. Силовые устройства и коммутационные технологии тщательно разработаны для оптимизации мощности, КПД и надежности при минимальных тепловых потерях.

AMC дебютировала с этой технологией с первой волной сервоприводов FlexPro в 2019 году, отличающихся максимальным постоянным выходным током в 25 Ампер при полном рабочем режиме и диапазоном напряжений от 10 до 55 В постоянного тока для обеспечения максимальной постоянной выходной мощности до 1,36 кВт.

В 2022 году AMC поставила сервопривод точно такого же размера и номинального тока, но с диапазоном напряжений от 20 до 90 В постоянного тока, что увеличило мощность до 2,23 кВт. Это не только увеличивает общую мощность на 64%, но и повышенное напряжение означает, что привод может удовлетворять более высоким требованиям к частоте вращения двигателя без ущерба для крутящего момента.

Приводы FlexPro компактны и мощны, и заслужили название “Flex”, предоставляя инженерам гибкость в их проектировании благодаря совместимости с различными конфигурациями систем, включая:

Сервоприводы FlexPro подходят для мобильных роботов, стационарных роботов, коботов, аэрокосмической промышленности, портативных устройств и любых применений, где пространство или вес являются ограничивающими факторами. Благодаря своим небольшим размерам эти приводы могут быть установлены распределенным образом, где их можно расположить рядом с двигателем (или даже внутри корпуса двигателя), чтобы снизить проблемы с шумом и затраты, связанные с протяженностью кабелей.

В приложениях, работающих на батарейках, таких как мобильные роботы, более легкие компоненты означают экономию времени и денег за счет более эффективной работы и меньшего времени подзарядки. Высокое номинальное напряжение также гарантирует, что приложения могут работать на высоких скоростях, в буквальном смысле не отставая от быстро меняющейся рабочей среды.

ECS640A от onsemi — это трехфазный бесщеточный контроллер двигателя постоянного тока (BLDC), предназначенный для надежной работы при высоком напряжении до 600 В. Высокоинтегрированная микросхема ECS640A малого форм-фактора system-in-package (SiP) обеспечивает масштабируемые решения для двигателей BLDC за счет интеграции ультрасовременного ядра Arm Cortex-M0+, способного поддерживать традиционные методы управления двигателями, такие как трапециевидное и векторное управление, такое как FOC.

Наиболее примечательно, что ECS640A может управлять более сложным алгоритмом DTFC, поддерживающим высокое напряжение и мощность, благодаря масштабируемой трехфазной полумостовой топологии.

Он поддерживает коммуникационные интерфейсы (SPI, UART, I2C и GPIO) и может принимать широкий спектр сложных проприетарных протоколов вплоть до команд профиля скорости двигателя общего назначения. Двухсторонний интерфейс связи также позволяет передавать информацию, связанную с производительностью двигателя. Поддерживаются как бессенсорные, так и сенсорные операции.

В январе 2023 года Министерство энергетики США (DOE) повысило минимально допустимую эффективность климатического оборудования — второе повышение уровня эффективности за последние пять лет. Это затрагивает коммерческие и жилые системы ОВКВ, при этом ожидается увеличение на 7% для жилых единиц. Тенденция к повышению энергоэффективности не нова и подталкивает все автономные системы к соответствию конкретным рыночным целям во всем мире.

Для решения этой задачи становятся доступными новые технологии, и была успешно применена топология бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC). Топология BLDC заменила хорошо известную топологию асинхронного двигателя с разделенной фазой и может обеспечить снижение энергопотребления в среднем на 30% в зависимости от уровня энергопотребления. Топология двигателя постоянного тока требует меньшего количества сырья при том же уровне энергопотребления, что приводит к более высокому соотношению выходной мощности к размеру корпуса двигателя, чем у двухфазного асинхронного двигателя.

ECS640A от onsemi — это высокоинтегрированное решение, которое сокращает время вывода на рынок за счет устранения необходимости в циклах проектирования приложений, упрощая повторное использование решения при масштабировании требований к уровню мощности двигателя постоянного тока. Надежность также повышается за счет замены многих более крупных и сложных устройств, в то же время площадь прокладки печатных плат сокращается примерно на 20% по сравнению с дискретной реализацией, что позволяет получить в целом компактное решение.

Интеграция в единый блок микросхем (10 x 13 мм) по-новому определяет эффективность управления двигателем постоянного тока за счет оптимизации размещения каскада питания и снижения уровня шума. Это обеспечивает быстрое повторное использование на альтернативных платформах путем простой замены дискретных устройств питания и обновления программного обеспечения. Сокращение спецификации упрощает задачи поиска поставщиков, связанные с наличием множества различных дискретных устройств.

Компактные приводы серии SHA-IDT обеспечивают высокий крутящий момент при исключительной точности и повторяемости. Эти сервоприводы с полым валом оснащены гармоническим приводом® прецизионные тензодатчики в сочетании с бесщеточным серводвигателем, тормозом, двумя магнитными датчиками абсолютного значения и встроенным сервоприводом со связью CANopen. Этот революционный продукт устраняет необходимость во внешнем сервоприводе и значительно упрощает прокладку кабелей, обеспечивая при этом высокую точность позиционирования и жесткость на кручение в компактном корпусе. Ключевые особенности включают в себя:

Кроме того, привод оснащен двумя абсолютными датчиками.

Режимы управления включают крутящий момент, скорость, положение, режимы CSP, CSV и CST; программирование осуществляется с помощью гармонического привода®Программное обеспечение HDL. Другие варианты включают:

Функция отключения крутящего момента двигателя (MTO) работает таким образом, что если один или оба входа MTO имеют низкое значение, ШИМ-выходы двигателя отключаются и подача тока на двигатель предотвращается. (Управляющее питание остается активным.)

Тонкая роботизированная рука, где решающее значение имеет управление кабелями и время выхода на рынок, или автономное приложение с питанием от батареи, где решающее значение имеют размер и вес системы. Этот революционный продукт устраняет необходимость во внешнем сервоприводе и значительно упрощает прокладку кабелей, обеспечивая при этом высокую точность позиционирования и жесткость на кручение в компактном корпусе.

Как был разработан продукт: Чрезвычайно компактный сервопривод был разработан таким образом, чтобы не снижать общую длину и полость отверстия нашего аналогичного изделия, в состав которого не входит сервопривод. Все тесты производительности, типичные для нашего аналогичного продукта, были завершены и подтверждены как эквивалентные. Также был разработан дополнительный обширный процесс тестирования встроенного ПО для подтверждения всех режимов работы, переключения между режимами также с различными переменными настройками, такими как скорость и ускорение.

Программное обеспечение САПР использовалось для механической разработки, а программное обеспечение для проектирования печатных плат — для разработки аппаратного обеспечения сервопривода. Это был итеративный процесс, в ходе которого были выявлены и реализованы возможности для улучшения в ходе тестирования или производства прототипа.Производительность была протестирована с использованием разработанного программного обеспечения для ввода в эксплуатацию HDL-IDE, а также Python и CANopen Master PLC.

Способы оптимизации инженерного проектирования с помощью этого продукта: Например, типичный шестиосевой робот имеет 12 кабелей (шесть для двигателя и шесть для энкодера), которые проходят через робота и выходят для подключения к сервоприводам, установленным в блоке управления, и может потребоваться более 100 подключений. Встроенные приводы подключаются к шине внутри манипулятора с помощью всего лишь одного кабеля с четырьмя проводниками, необходимого для питания и связи со всеми шестью приводами робота.

Встроенные приводы упрощают управление кабелями, монтаж и ввод в эксплуатацию, а также сводят к минимуму размеры блока управления, снижая общий вес системы. Они представляют собой решение «подключи и работай», поскольку сервопривод настраивается на заводе-изготовителе для привода, избегая настройки параметров двигателя и передаточного числа, поэтому привод распознается при подключении. Привод серии SHA оснащен двумя абсолютными датчиками для распознавания неисправностей и определения положения при первоначальном включении питания. Встроенные соединения ввода-вывода позволяют подключать внешние устройства локально к шине, а не прокладывать отдельные кабели через arm обратно к блоку управления. Управление тормозом и отключение крутящего момента двигателя в сервоприводе предусмотрена функция безопасности. Встроенные приводы обеспечивают оптимизированную конструкцию системы без опасений повреждения кабеля в результате истирания, кручения или изгиба, а приводы оснащены разъемами для монтажа на панели для простой замены кабеля в случае необходимости. Интегрированные приводы упрощают разработку роботов, ускоряя их вывод на рынок.