About / Advertise
Varje månad kan man i elektroniktidningar läsa om revolutionerande nyheter inom motor- och motorstyrningsområdet. I många fall handlar det om att intelligent elektronik används för att styra en enkel motor. Bland fördelarna märks mindre, tystare och starkare motorer med lägre strömförbrukning, lägre störnivå och bättre livslängd.
Många av de intelligenta motorerna sitter i produkter som används i hemmet. Exempelvis kommer morgondagens tvätt- och diskmaskiner att bli tystare, dra mindre effekt och bara arbeta när husets totala effektförbrukning är låg.
Dammsugaren kommer att bli lättare, starkare och starta mjukt. Den kommer alltid att suga lagom mycket så att den inte fastnar i mattan.
Kylskåpen blir också tystare och mer energisnåla tack vare en liten kompressor som visserligen går hela tiden men varierar varvtalet beroende på temperaturen.
Även hemelektronik som i videobandspelare och kameror, ja också elektriska leksaker kommer att revolutioneras.
Motorola släpper i höst den första styrkretsen, MCUn, i en serie för styrning av elektriska motorer. MC68HC705MC4 är en liten 8-bitars styrkrets som innehåller en mängd stödfunktioner för att direkt kunna styra likströmsmotorer.
Den är uppbyggd runt en extra snabb HC05-kärna. I kretsen finns också EPROM för programmet och RAM för arbetsvariablerna. Vidare finns två speciella pulsbreddsmodulatorer, PWM, för motorstyrning med programmerbara utgångar. För att direkt kunna driva externa drivsteg så har de här utgångarna extra kraftig drivförmåga.
En AD-omvandlare och en tidräknare underlättar realtidsstyrd motordrivning. För att styrkretsen ska kunna kommunicera med annan utrustning finns en seriekanal, SCI. Och slutligen finns en vakthund, COP, för att se till att CPUn inte har spårat ur. Den har logik som stoppar att otillåtna adresser lagts till.
Passar för videokameror
En modern videokamera är ett exempel på en lämplig tillämpning. Den har en motor för att mata fram bandet och en annan motor för objektivet. I bägge motorerna måste man kunna styra hastighet och riktning. Bandmatarmotorn ska gå med mycket jämn hastighet då man gör en inspelning men även snabbt kunna spola bandet fram och tillbaks.
Motorn som styr objektivet, zoomar, skall också gå att köra fram och tillbaks med varierande hastighet. MC68HC05MC4 passar bra för den här tillämpningen då den enkelt kan styra två likströmsmotorer.
Varje motor kopplas via ett drivsteg till två par utgångar. Varje utgång kan programmeras för hög, låg eller en pulsbreddsmodulerad signal vilket gör det enkelt att köra motorn åt bägge håll med varierbar hastighet. För att göra konstruktionen av externa drivsteg enklare kan utgångarna sänka upp till 10 mA/ben.
I en videokamera är det viktigt att bandet går med rätt fart oberoende av belastningen. Det innebär att man måste återkoppla hastigheten. Pulståget som kommer från till exempel en optisk detektor som sitter på motorn, skickas in via en speciell ingång på MCUn.
Vill man elektriskt kunna känna läget på kamerans objektivet, är det praktiskt att använda AD-omvandlaren.
Bättre diskmaskiner
I en framtida diskmaskin kan man göra en mer avancerad motorkoppling med en borstlös trefas likströmsmotor. Här används de två pulsbreddsmodulerade kanalerna för att styra strömriktningen.
För att känna rotorns läge används tre ingångar på en port. En återkoppling av inmatad ström
kan man få genom att använda en ingång på AD-omvandlaren. Men AD-omvandlaren har fler ingångar som kan används för att mäta exempelvis vattennivå, tryck och temperatur.
Det finns också ett speciellt konstruerat ingångssteg som med bara ett externt motstånd som skydd kan kopplas till nätspänningen. Finessen är att motorn kan drivas synkront med nätspänningens frekvens.
Samtidig uppdatering
Vid motorstyrning är det viktigt att alla parametrar uppdateras samtidigt när motorns driftförhållanden skall ändras. Därför går det att välja om man vill ändra på registervärdena direkt eller om det ska ske synkront med den pulsbreddsmodulerade kanalen. Det går också att låsa bägge kanalerna till varandra så att uppdateringen av dem sker samtidigt.
Alla register för pulsbreddsmoduleringen är buffrade. Det innebär att registren består av en aktiv del som styr utgången och en passiv del som håller det senast skrivna värdet. Om ett nytt värde skrivs i den passiva delen flyttas värdet över i den aktiva delen först om motsvarande bit i en flagga i ett kontrollregister nollställs och perioden för den pulsbreddsmodulerade signalen tagit slut.
MC68HC705MC4 som har EPROM minne finns tillgänglig idag. För projekt som går i större volymer så finns den ROM-baserade MC68HC05MC4.
Åke Webjörn
Författaren är applikationsingenjör på Motorola AB
