Die neue Firm- und Hardware sollen die Entwicklungszeit deutlich verkürzen.

Bild: Toschiba

Neues Software- und Hardware-Ökosystem Antriebssteuerungen einfacher entwickeln

03.11.2022

Toshiba stellt mit „MCU Motor Studio“ ein Paket mit PC-basierten Entwicklungstools, Motor-Control-Firmware und kostengünstiger Evaluierungshardware vor, um die Markteinführung von Antriebssteuerungen zu beschleunigen, die auf Toshibas Mikrocontrollern (MCUs) der Reihe TXZ+4A basieren.

MCU Motor Studio unterstützt moderne, energieeffiziente Motorsteuerungsmethoden einschließlich Sinuskommutierung und feldorientierte (Vektor-) Regelung (FOC), sowohl sensorlos als auch mit präziser Positionserfassung. Es besteht die Wahl zwischen 1- und 3-Shunt-Stromerfassung und Unterstützung für PWM-Frequenzen bis 156 kHz. Die Firmware ist für alle gängigen Motortypen geeignet, einschließlich bürstenloser Gleichstrommotoren (BLDC) und Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM). Geschaltete Reluktanzmotoren (SRM) und asynchrone AC-Motoren werden ebenfalls unterstützt.

Anwender können je nach gewählter Variante bis zu drei unabhängige Motorkanäle mit einer einzigen MCU steuern. Die auf dem Arm-Cortex-M4-Core basierenden MCUs TXZ+4A umfassen die Gruppen M4K und M4M, die eine Antriebssteuerung auch mit kostengünstigen 64-Pin-MCUs ermöglichen. Zu den speziellen Motorsteuerungsfunktionen auf dem Chip gehören eine Hardware-Vektor-Engine, ein hochauflösender Encoder für Servomotoren und eine Selbstdiagnose, um Standards für funktionale Sicherheit wie IEC 60730 Klasse B einzuhalten.

Steuerungsaufgaben schnell realisieren

Die Motor-Control-Firmware bietet umfangreiche Funktionen, mit denen Nutzer schnell bestimmte Steuerungsaufgaben realisieren können beispielsweise das Erkennen des Nullstrompunkts, der anfänglichen Motorposition oder auch Stoppsteuerungen einschließlich einer Schnellbremsung. Weitere Firmware-Funktionen sind Magnetfeld-Stall-Recovery, lastabhängige Drehzahlreduzierung, Rotorsteuerung mit sensorloser präziser Positionierung und lineare Bewegungssteuerung mit sensorbasierter Positionierung.

Die MCU-Motor-Studio-GUI ermöglicht Nutzern, die Motor-, System- und Steuerungsparameter einzugeben, dynamisch zu ändern, Tests zu programmieren und automatisch ausführen zu lassen, den Proportional-Integral-Regler (PI) zu konfigurieren sowie die Parameter des gewählten Wechselrichterboards und Motors einzugeben und mit der Evaluierung zu beginnen. Das Tool zeigt die Soll- und Istwerte für Drehzahl, Drehmoment, Strom, Temperatur und Zwischenkreisspannung grafisch an und überwacht den Fehlerstatus in Echtzeit.

Evaluierungsboard vereinfacht Einstieg

Um Anwendern den Einstieg in ihre Projekte zu erleichtern, hat Toshiba zusammen mit MikroElektronika das Evaluierungsboard Clicker 4 für TMPM4K und ein dazugehöriges Clicker 4 Inverter Shield, einen 6-48 V Wechselrichter, entwickelt. Zusammen steht damit eine kostengünstige Entwicklungs-Hardwareplattform für die Steuerung eines Motorkanals bereit.

Das Evaluierungsboard enthält eine M4K-MCU und kann über einen USB-Anschluss, eine Batterie oder das Wechselrichterboard, das über ein eigenes Schaltnetzteil verfügt, mit Strom versorgt werden. Der Wechselrichter ermöglicht Strommessungen mit einem oder drei Shunts und verfügt über eine flexible Schnittstelle für die vom Nutzer bevorzugte Positionserfassung.

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