推動電機控制發(fā)展的力量與不斷進步的單片機技術(shù)(04-100)

　　全球溫度正呈現(xiàn)上升的趨勢，更加有效地利用能源成為當(dāng)務(wù)之急。降低能耗的主要對象之一是電機。據(jù)粗略統(tǒng)計，電機消耗了美國一半以上的能量。在家庭中使用的電機數(shù)量一般不下50臺，一部汽車?yán)锿ǔＳ?0至80臺電機，至于在工業(yè)領(lǐng)域，工廠自動化中應(yīng)用的電機更加比比皆是。

　　當(dāng)前，單片機(MCU)技術(shù)取得的進步能夠比以往任何時候都更加有效地控制電機，而成本卻更低。這種進步對市場的影響一方面加速了從機電控制到電子式控制的轉(zhuǎn)變，另一方面可以實現(xiàn)電機的變速控制，優(yōu)化電機的運行。而且，對整個市場而言，降低了元器件的整體成本。

　　單片機控制的無刷直流電機

　　與電機控制中經(jīng)常使用的有刷電機不同，單片機控制的無刷直流(BLDC)電機不存在電刷磨損和電弧，因而電機的使用壽命實質(zhì)上只受到軸承壽命的影響。此外，單片機控制的無刷直流電機系統(tǒng)的優(yōu)越性還包括：

　　·更高的效率

　　·轉(zhuǎn)矩-慣性比高

　　·能達到更高的速度

　　·聽得見的噪聲更低

　　·更高的熱效率

　　·更低的電磁干擾

　　大量專門針對電機控制應(yīng)用而設(shè)計的8位單片機在解決數(shù)字電機控制問題上是成本效益最高的方法之一。但在過去，集成的程度和可供選擇的產(chǎn)品一直有限。而現(xiàn)在，單片機性能高達10MIPS，具備的運動控制專用硬件包括中心對齊的14位脈寬調(diào)制器(PWM)、運動反饋模塊和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，使以往需要較昂貴處理器的應(yīng)用可以采用成本較低的8位單片機來實現(xiàn)。

　　某些單片機，如PIC18F4431，在進行三相PWM控制時，可用硬件實現(xiàn)對無刷直流電機所有三個相的驅(qū)動，從而最大限度地降低了軟件的開發(fā)和調(diào)試工作量。該單片機最多有8個PWM通道，而一般只需6個通道即可驅(qū)動三相電機。因此，可以用另外兩個通道來實現(xiàn)其它功能，無需再添加其它元器件。帶有正交編碼器接口的運動反饋模塊是單片機的一個組成部分，可減少元器件數(shù)目，降低系統(tǒng)成本。