ניו-טק מגזין | ספטמבר 2018

חדש. מיקרו-מערכות מודרניות זמינות מאפשרות ריכוז שליטה במנוע ופונקציות ממשק באבני בניין קלות לשימוש. אלה ניתן למצוא במספר צורות: מיקרו-בקרים מוגדרים מראש המטמיעים פונקציות בקרת מנוע בתוכנה; מיקרו-בקרים מרובי ליבות עם פונקציונליות של בקרת תנועה ומנוע; bus ופתרונות אחרים המשלבים כונן מערכת וקיבוץ תוכנה מתאים. כל הפתרונות הללו מנוגדים לפתרונות כונן שלמים, המשלבים גם את מעגל המדידה ושלב הכוח במודול שלם. פתרונות כונן מקיפים אלה הם הגמישים ביותר ועלות הפיתוח שלהם קטנה, שכן כל מה שנדרש ממהנדסי העיצוב זה לשלב אותם בתוך המערכת. בנוסף, פעמים רבות הם כוללים פונקציות ותכונות שאינן נחוצות, אך עדיין יש לשלם עבורן. למרות שתכנון ועיצוב כונן מנוע באופן עצמאי בתוך החברה נוטה לדרוש עלויות פיתוח גבוהות יותר, מנקודת מבט של עלות הייצור זה לרוב משתלם. הסיבה לכך היא שעלויות המכשור בדרך כלל זולות יותר והעלות הנוספת העיקרית היא אב טיפוס, שבדרך כלל נחשב כעלות הפיתוח. גישה מאוזנת בין בנייה וקנייה מתאפשרת על ידי שימוש במיקרו-מערכות בעלות יכולת שילוב גבוהות. מערכות אלה משלבות לא רק את הפונקציונליות של בקרת התנועה והמנוע, כמו גם ממשק ברמת פקודה כגון , אלא הן גם משלבות EtherCAT או CAN חלקים משלב הכוח כגון הכונן של השער. השימוש במערכות אלו מייתר את הצורך למהנדסים לתכנן פונקציות קריטיות אלה ומאפשרות לשמור על מידת הגמישות הנדרשת. פתרונות אלה גם מאיצים את תהליך התכנון והעיצוב באמצעות ערכות הערכה ומודולים סטנדרטיים, כמו גם שימוש (ממשקי תכנות יישומים) סטנדרטיים, APIs אשר פותחו בקפידה על ידי מומחים לבקרת תנועה ויישומם פשוט. למהנדסי חומרה עדיין נותרת מידת הגמישות להתאים את שלב החשמל לצרכים שלהם ובכך להתאים את והגודל של הכונן. form factor ה- מסקנה כאשר מפתחים כונן מנוע תחת המגבלות הרגילות של עלות ומשך זמן, מהנדסי עיצוב יכולים להשתמש במיקרו-מערכות של בקרת תנועה בעלות יכולת שילוב גבוהה. מערכות אלה מאפשרות גישה למומחיות ופונקציונליות מתקדמות בהקשר של בקרת תנועה והאפשרות לביצוע תכנון מהיר, רזה וקל.

רכיבי כונן מנוע כוללים: מנוע עם חיישן מיקום, שלב חשמל עם כונן .1 איור « אופציונלי. Fieldbus השער, מנוע ובקר תנועה ובקר יישומים עם ממשק

Single Controller vs Chipset with Dedicated Controllers

Mechanical Integration Form Factor/Size/Housing

Motor and Motion Control Algorithm

Electrical and Thermal Ratings of Power Stage

Development and Decision Tasks for Motor Drive Design

Additional Interfaces to Peripherals

Motor Type and Ratings

Fieldbus System and Protocol Stack

Motion Planning

משימות הפיתוח וקבלות ההחלטות שעל מהנדס העיצוב לשקול בעת תכנון .2 איור « כונן מנוע.

פיתוח המוצר למסובכת הרבה יותר. בין אם (ממשק טורי היקפי) SPI הממשק פשוט, כגון (רשת CAN , או מורכב יותר, כגון UART או , המהנדסים צריכים RS -485 בקרת אזור) או להתחיל עם מכשיר דמו או ערכת הערכה לפני שהם יכולים לאמוד את זמן האינטגרציה. משימות ובעיות פיתוח מרכזיות חברות המפתחות את כונני המנוע שלהם באופן עצמאי חייבות להשלים רשימה ארוכה של משימות הדורשות משך זמן פיתוח רב ומלוות בחסרונות רבים. תחילה על המהנדסים לבחור מיקרו-בקר מתוך מאות האפשרויות הזמינות. עליו להיות זול מספיק ובעל כוח החישוב מינימלי הנדרש עבור היישום, וזאת לצד המארז המתאים, אפשרויות שונות של חיבורים, רמות מתח, ועוד תכונות רבות אחרות. משימה זו מרתיעה כבר בשלב האפשרויות הרבות שיש לבחור ביניהן. בנוסף, מכיוון שספקים משיקים גרסאות חדשות כל כמה שנים החברות עשויות לאלץ לקצר את מחזורי פיתוח המוצר התעשייתי. בנוסף, על המהנדסים לבחור וליישם אלגוריתם בקרת המנוע הדורש מומחה למנועים ובקרת תנועה. הדבר לא רק מגדיל את צוות המחקר ופיתוח אלא שלרוב לא קל למצוא מומחים מעין אלה, מה שיוצר בעיה

למחלקת משאבי האנוש. על המהנדסים לבחור רכיבים ולייצר מעגלים אלקטרוניים לשלב החשמל, תוך התפשרות . עליהם לטפל MOSFETs וה- gate על כונן ה באינטגרציה המכנית, לבחור את המחברים המתאימים וההספק המתאים. עליהם גם הנדרשים ופריסתם, כולל PCB לתכנן את ה- תכנון מדידת הזרם ומעגלים אנלוגיים נוספים. לאחר שהתגברו על מכשולים אלו, על צוות המו"פ לוודא שהתכנון והעיצוב עומדים בתקנים או באישורים ספציפיים, כגון דרישות בטיחות כאשר מדובר בציוד רפואי. ייתכן ויהיה עליהם גם לוודא את תאימות המוצר לציוד מדור קודם, מה שעלול לעורר בעיות הקשורות לזמינות של חלקים ישנים יותר. בנוסף למשימות כלליות אלה על המהנדסים לבחור חיישנים אחד או מספר חיישנים לבקרת המנוע, ולקשר אותם באמצעות ממשק לכונן המנוע. כמו כן, עליהם לבחור , לבקר ברמת EtherCAT ממשק תקשורת, כגון (בקר לוגי הניתן לתכנות) או PLC פקודה, כגון מחשב תעשייתי. מדוע לקנות? יתרונות ברכישת מיקרו-מערכות בעלות יכולת שילוב גבוהה למהנדסי תכנון ועיצוב יש אפשרויות שונות במהלך תהליך המפרט של פתרון כונן מנוע

41 l New-Tech Magazine