ARM7-basiertes Entwicklungskit für Motorsteuerungen Vereinfacht Design von feldorientierten Ansteuerschaltungen

Redakteur: Holger Heller

STMicroelectronics bietet ein aus Hard- und Firmware bestehendes Tool-Paket an, das eine Evaluierung und Entwicklung feldorientierter Ansteuerschaltungen für Dauermagnet-Synchronmotoren und Drehstrom-Induktionsmotoren ermöglicht.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Das Motorsteuerungs-Kit basiert auf der kürzlich vorgestellten 32-Bit-MCU STR750 und ermöglicht die zügige Entwicklung von Vektorsteuerungsantrieben in kostensensiblen Anwendungen, z.B. in Geräten, in der Industrie sowie im Bereich Heizung/Lüftung/Klima. Zum Lieferumfang zählt die gesamte erforderliche Hardware und Firmware einschließlich eines 24-V-Dauermagnet-Gleichstrommotors für erste Evaluierungszwecke bis hin zur Entwicklung der Zielapplikation.

Vektor- bzw. feldorientierte Ansteueralgorithmen sind in Hochleistungsantrieben weit verbreitet, denn sie ermöglichen eine präzise und reaktionsschnelle Drehzahlregelung sowie einen optimierten Wirkungsgrad unter wechselnden Betriebsbedingungen. Dabei lässt sich ein und dieselbe Grundstruktur zur Ansteuerung von Asynchron- und Synchronmotoren verwenden. Dies ist kostensenkend für Entwicklungsteams, die mit verschiedenen Anwendungen und Motorbauarten zu tun haben. Hinzu kommt, dass die Mehrzahl der sensorlosen Ansteueralgorithmen auf der feldorientierten Methode basiert, was weitere Kostensenkungen ermöglicht.

Das STR750-MCKIT beruht auf der STR750-MCU mit dem Prozessorkern SRM7TDMI, zu dessen Peripherie u.a. ein Timer zur Ansteuerung von Drehstrommotoren, synchronisiert mit einem schnellen A/D-Wandler, zählt. Im Lieferumfang enthalten sind optimierte und vollständig dokumentierte C-Firmware-Bibliotheken zur Steuerung beider Motortypen. Damit ist der Großteil der Motorsteuerungsfunktionen der Applikation bereits vorprogrammiert.

Universeller Einsatz spart Zeit

Ein und dieselbe Hardwareplattform lässt sich Dauermagnet-Synchronmotoren und Wechselstrom-Induktionsmotoren mit Betriebsspannungen bis 48 V verwenden. Um den Zeitaufwand für das Hardwaredesign zu minimieren, werden die entsprechenden Schaltpläne mitgeliefert. Das Kit ermöglicht die Echtzeit-Steuerung und -Überwachung über eine PC-basierte grafische Benutzeroberfläche oder auch den Standalone-Betrieb mit Hilfe von Tastern und Trimmern auf der Leiterplatte.

Die Segger/IAR J-Link-Emulation gehört zum Funktionsumfang. Flash-Programmierung und Echtzeit-Debugging machen es möglich, ein und dieselbe Plattform von der Evaluierung angfangen bis in ein fortgeschrittenes Entwicklungsstadium hinein zu verwenden. Der Anwender muss deshalb vor Beginn der Arbeit am Zielsystem keine eigene Plattform bauen. Evaluierungsversionen von Compiler, Debugger und Programmer werden ebenfalls mitgeliefert.

Bei der STR750-Familie handelt es sich um universelle ARM7-Flash-MCUs, die den voll spezifikationsgemäßen Betrieb mit 54 MIPS (bei 60 MHz) bei 3,3 und 5 V Betriebsspannung unterstützen. Neben dem Timer und A/D-Wandler enthält der Baustein einen Backup-Takt, der bei einem Ausfall des Haupttakts in Funktion tritt, eine Schnellstartfunktion, die es erlaubt, binnen 55 µs mit der Codeverarbeitung zu beginnen, während MCUs mit Quartz-Takt typisch 1 ms brauchen, sowie eine AWU-Funktion (Automatic Wake Up), die kein externes Eingangssignal zur Rückkehr aus den stromsparenden Stop- und Standby-Betriebsarten benötigt.

Schnellstartfunktion und umfangreiche Peripherie

Mit den Timern und Sicherheitsmerkmalen ist die STR750-Familie für Motorsteuerungen, z.B. in Haushaltsgeräten und Klimaanlagen, in industriellen Antrieben der unteren bis mittleren Leistungsklasse und in Elektrofahrzeugen, in Lüftern und Pumpen von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen sowie in Verkaufsautomaten und Anwendungen des Bereichs Büroautomation geeignet. Für die serielle Kommunikation sind bis zu drei UARTs (2 MBit/s) mit LIN-Unterstützung vorhanden. Eine serielle Speicherschnittstelle ermöglicht den direkten Anschluss eines externen seriellen Flash-Speichers.

Die Familie umfasst ca. 30 Varianten mit 64 bis 256 KByte Flash-Speicher und zusätzlich 16 KByte Read-While-Write-Flash für die EEPROM-Emulation. Bis zu acht Peripheriefunktionen für Kommunikationszwecke sind verfügbar, darunter USB und CAN sowie ein vierkanaliger DMA-Controller, der die Arbeitsbelastung der CPU vermindert, und ein 10-Bit A/D-Wandler. Bestimmte Produkte der Familie sind für einen erweiterten Temperaturbereich von –40 bis 105 °C spezifiziert.

Das STR750-MCKIT inklusive eines 24-V-Dauermagnet-Synchronmotors ist zum Preis von 895 US-$ lieferbar. Separat bestellt werden kann ein Wechselstrom-Induktionsmotor für den Einsatz mit dem Evaluierungs-Board.

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