推動(dòng)電機(jī)控制發(fā)展的力量與不斷進(jìn)步的單片機(jī)技術(shù)(04-100)

　　某洗衣機(jī)廠商對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)，結(jié)果比傳統(tǒng)的洗衣機(jī)的耗電量減少了38%， 用水量減少了17%。電機(jī)控制的單片機(jī)可根據(jù)衣物的數(shù)量和類別調(diào)整電機(jī)的功率。但是，洗衣機(jī)的購(gòu)買者對(duì)于購(gòu)買價(jià)格仍然十分在意，因此廠商必須不斷降低其開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本，才能為更廣大的消費(fèi)者群體提供更先進(jìn)而負(fù)擔(dān)得起的洗衣機(jī)。

　　在家用電器中，專門為低成本電機(jī)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的8位單片機(jī)集成了各種功能，大大減少了額外元器件的需求。最新單片機(jī)具備片上電機(jī)PWM、故障防護(hù)時(shí)鐘監(jiān)控器以及高度可靠的閃存，使家用電器中電機(jī)控制的設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，并滿足降低成本的目標(biāo)。
　　
　　在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，裝配線運(yùn)行的用電成本與故障停機(jī)都將使利潤(rùn)減少。我們用工業(yè)用泵中基于單片機(jī)的變速驅(qū)動(dòng)(VSD)系統(tǒng)取代閥門為例，來(lái)說(shuō)明改進(jìn)控制能力將如何直接影響效率和利潤(rùn)。

　　對(duì)于泵和風(fēng)扇而言，其功耗與轉(zhuǎn)軸速度的立方根成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)軸速度降低10%時(shí)，氣流也減小10%，但能耗減少27%！如果速度降低20%，能耗可降低49%。在工業(yè)應(yīng)用的離心泵、風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)中，通過(guò)使用單片機(jī)進(jìn)行變速電機(jī)控制，取代速度恒定的電機(jī)和利用閥門減小氣流的方法，可以節(jié)能25%至40%，這已得到了證明。

　　用單片機(jī)進(jìn)行電機(jī)控制在工業(yè)應(yīng)用中的收效十分明顯。因此，究竟是否采用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的變速電機(jī)控制只需由其它一些因素來(lái)決定，如靈活性和可靠性等可避免故障的因素。具有閃存和EEPROM存儲(chǔ)器的單片機(jī)可實(shí)現(xiàn)VSD電機(jī)控制，對(duì)于需要進(jìn)行升級(jí)或改善控制程序等變化，其再編程能力可滿足工業(yè)用戶所需的靈活性。Microchip的PIC18F2431或PIC18F4431等單片機(jī)具有16KB閃存和256字節(jié)EEPROM，這些8位單片機(jī)的存儲(chǔ)器足以應(yīng)對(duì)工業(yè)環(huán)境中各種必要的變動(dòng)。與之同等重要的是Microchip的閃存采用PMOS電可擦除單元(PEEC)工藝技術(shù)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的耐用性超過(guò)100萬(wàn)次擦/寫(xiě)周期(典型值)，而數(shù)據(jù)保存期超過(guò)40年。

　　在汽車應(yīng)用中使用電機(jī)進(jìn)行通風(fēng)、開(kāi)關(guān)門窗以及移動(dòng)座椅等已得到了廣泛應(yīng)用。這些不經(jīng)常使用的操作尚能容忍較低的效率，但是一些經(jīng)常使用的設(shè)備如乘客空調(diào)、發(fā)動(dòng)機(jī)箱內(nèi)風(fēng)扇等，則連續(xù)不斷地消耗著汽車中有限的能量。電機(jī)控制單片機(jī)可以使空調(diào)風(fēng)扇以恰當(dāng)?shù)乃俣冗\(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)保持適宜的溫度，從而降低噪聲和功耗。

　　在很多情況下，用于電機(jī)控制的單片機(jī)必須利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)協(xié)議連接到汽車網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的車身電子設(shè)備一般采用成本較低的LIN協(xié)議以降低總系統(tǒng)成本。有些單片機(jī)系列具備增強(qiáng)型USART模塊，它支持LIN 1.2，同時(shí)還提供起始位的自動(dòng)喚醒功能以及在很多情況下，用于電機(jī)控制的單片機(jī)必須利用控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)或局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LIN)協(xié)議連接到汽車網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的車身電子設(shè)備一般采用成本較低的LIN協(xié)議以降低總系統(tǒng)成本。有些單片機(jī)系列具備增強(qiáng)型USART模塊，它支持LIN 1.2，同時(shí)還提供起始位的自動(dòng)喚醒功能以及自動(dòng)波特率檢測(cè)。

　　更加高效的未來(lái)

　　隨著控制算法在各個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域中復(fù)雜程度的不斷提高，數(shù)字電機(jī)控制器的處理能力需要從單片機(jī)的性能水平提升到數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的性能水平。數(shù)字信號(hào)控制器(DSC)性能更高而價(jià)格適中，采用設(shè)計(jì)人員熟悉的單片機(jī)技術(shù)，適用于更加復(fù)雜的電機(jī)控制設(shè)計(jì)，包括矢量控制設(shè)計(jì)。DSC的運(yùn)行速度高達(dá)30MIPS，并具有高達(dá)144KB的閃存和電機(jī)控制專用的集成外設(shè)，可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的新型電機(jī)控制應(yīng)用。有了基于單片機(jī)和DSC的電子電機(jī)控制，家用電器、工業(yè)控制及汽車不僅運(yùn)行效率更高、功能更豐富，而價(jià)格也適中?！?/p>