Решения для современной бытовой техники

Конструктивные решения

Энергетическая эффективность

Электродвигатели крупной бытовой («белой») техники зачастую имеют достаточно большие размеры, что обусловлено широким диапазоном крутящего момента нагрузки и скачками сетевого напряжения. Применение для управления ЭД скалярных технологий может привести к неэффективности систем и к шумам при работе. Это, в свою очередь, ведёт к посредственной энергетической эффективности, находящейся в пределах 40-50%. Используя систему управления с цифровыми сигнальными контроллерами TI, проектировщики могут применять менее шумные двигатели меньшего размера с энергетической эффективностью 85-90%.

Коррекция коэффициента мощности (ККМ/PFC)

ККМ — это технология противодействия нежелательным воздействиям электрических нагрузок, создающая коэффициент мощности, меньший единицы. Для стиральных машин технология ККМ необходима, например, из-за постоянных скачков напряжения и импульсных бросков тока, которые создаёт электромотор во время цикла стирки. При использовании инструментов ККМ может осуществляться извне с помощью отдельной микросхемы либо может реализовываться программным обеспечением на микроконтроллере, исключая необходимость отдельного внешнего контроллера ККМ.

Соответствие техническим условиям Международной электротехнической комиссии (МЭК) IEC 60730

Производители крупной бытовой техники постоянно вносят усовершенствования в конструкции электронных систем автоматического управления, обеспечивающие безопасную, надёжную и эффективную работу оборудования. Среди прочего, в технических условиях IEC 60730 рассматриваются аспекты механики, электрики, электроники, электромагнитной совместимости и неисправностей в работе устройств, работающих с питанием от сети переменного тока. Для микроконтроллеров в технических условиях определяются новые методы тестирования и диагностики встроенного современного ПО для обеспечения безопасной работы встроенного управляющего аппаратного оборудования и ПО. Многие микроконтроллеры TI имеют библиотеки стандартных программ для достижения соответствия классу IEC60730. В 2009 году МЭК изменила определение цепей низкой мощности со 100 до 15 Вт. Все доступные для бытового пользования органы управления должны представлять собой цепи низкой мощности. Для получения более подробной информации посетите сайт www.ti.com/safeti.

Управление питанием

В большинстве случаев в изделии стандартно имеются автономные линии электропитания с напряжением от 12 до 24 В. TI предлагает контроллеры понижения напряжения и линейные регуляторы, преобразующие это автономное напряжение во что-то, что может использовать микроконтроллер термостата или внутренний блок контроллера, — обычно это 5; 3,3 или 1,8 В.

Изоляция высокого напряжения

Для более крупных высокоэффективных изделий, в которых особое значение уделяется надёжности и точности управления электромотором, TI предлагает продукцию для изоляции, блокирующую высокое напряжение, изолирующую заземление и предотвращающую попадание паразитных токов в землю через цепь заземления.

Интеллектуальный бытовой прибор

Домашняя сеть обмена данными состоит из бытовых приборов, связанных друг с другом посредством беспроводной связи и дистанционного управления. TI представляет потребителям технологии, совместимые с открытым стандартом беспроводной связи ZigBee для систем сбора данных и управления, защищённые патентами изделия для портативных устройств: RF-микросхемы, модули Wi-Fi® и ближней бесконтактной связи стандарта NFC. TI обладает зарекомендовавшими себя технологиями программного обеспечения и аппаратного оборудования, поддерживающими каждый из указанных интерфейсов систем связи.

 Холодильник

Рисунок 1. Холодильник

Сенсорное управление

Сенсорные панели перекочевали из сегмента дорогой продукции в устройства широкого применения. Стандартно сенсорные органы управления имеют вид кнопки или скользящего указателя, однако постоянно появляются новые виды сенсорного управления на электронных дисплеях. Сенсорная навигация может предоставить сенсорные интерфейсы с тактильным реагированием, к которым уже привыкли бывшие пользователи механических органов управления. TI предлагает разнообразные и надёжные технологии сенсорного управления с великолепной помехоустойчивостью к радиочастотам.

Блок-схемы основных систем

 Кондиционер воздуха

Рисунок 2. Кондиционер воздуха

 Стиральная машина

Рисунок 3. Стиральная машина

Интеллектуальные технологии для жилых домов и общественных зданий (HAN)

Домашняя информационная сеть (ДИС/HAN) относится к структуре внутридомовых устройств, подключённых к интеллектуальной сети энергоснабжения через «интеллектуальный» электросчётчик, домашний энергетический шлюз, а в некоторых случаях и напрямую. Примером таких устройств могут явиться внутридомовые дисплеи (In-Home Displays (IHD)) для мониторинга энергопотребления (рисунок 4), интеллектуальные устройства, управляемые сигналами о расценках, действующих в определенное время суток, интеллектуальные термостаты, формирующие циклы кондиционирования воздуха на основании поступающих от устройств сигналов снижения пиковых нагрузок, или интеллектуальные коммутаторы, контролирующие потребление энергии и управляющие устройствами.

 Интеллектуальные технологии для жилых домов и общественных зданий (HAN)

Рисунок 4. Интеллектуальные технологии для жилых домов и общественных зданий (HAN)

Функции ДИС можно в общих чертах разделить на три категории. Это измерения, связь и управление. В TI разработаны комплексные технологии для каждой из этих трёх категорий.

Измерения относятся к области метрологического оборудования или устройствам измерения мощности и энергии, для которых предназначен комплекс наших технологий, основанных на применении микроконтроллера MSP430ТМ. Связь между интеллектуальным электросчётчиком и устройствами осуществляется с помощью стандарта беспроводной связи, такого как ZigBee®. Устройства в ДИС могут быть связаны друг с другом по линиям электропередачи (PLC), каналам беспроводной связи стандарта ZigBee или других стандартов беспроводной связи, например Wi-Fi®. Для электропитания и включения в систему более современных изделий, для которых требуется более эффективное оборудование или графический интерфейс пользователя, TI предлагает процессор Sitara™. У TI имеются зарекомендовавшие себя технологии ПО и аппаратного оборудования, поддерживающие каждый из указанных интерфейсов связи. Новейшие устройства для ДИС управляются компонентами, объединяющими принципы измерений и связи. Это может осуществляться с помощью внутридомовых дисплеев IHD или через интернет-порталы. А также посылкой сигналов непосредственно на контроллеры нагрузок или на интеллектуальные силовые разъёмы.

Таблица.

Артикул детали Описание
AM335x • 32-битовый RISC-микропроцессор с частотой до 1 ГГц Cortex™-A8
• Полномасштабный набор периферийных устройств (2×Gbit-Ethernet, CAN, USB, 8 интерфейсов UART на базе PRU, ...)
• Гибкие протоколы связи
• Семейство Linux™, Android™, Windows®, встроенные CE, DSP/BIOS™ и ОС реального времени RTOS — экосистема нашего партнёра по разработке
WL18xx Подключение к Wilink™ для AM335x
TPS650250 Недорогие решения для управления питанием процессора AMS335х

 Внутридомовой дисплей

Рисунок 5. Внутридомовой дисплей

Как начать работу с устройствами управления электродвигателями

Макеты плат и пример разработки

Решения для управления электродвигателем

Плата начального уровня EK-TM4C123GXL Tiva™ cерии C

Оценочный комплект Tiva серии C TM4C123G представляет собой недорогую платформу для оценки микроконтроллеров на основе ARM® Cortex™-M4F. Конструкция платы Tiva серии С поддерживает интерфейс USB 2.0 микроконтроллера TM4C123GH6, модуль пониженного энергопотребления (гибернации), устройства широтно-импульсной модуляции (ШИМ/PWM) и экономически наиболее эффективна. Плата Tiva серии С также оснащена программируемыми пользователем кнопками и RGB СИД-экраном для специальных задач.

Комплект DRV8412-C2-KIT

Оценочный комплект DRV8412 (DRV8412-C2-KIT) включает в себя всё необходимое для запуска коллекторного электродвигателя постоянного тока или шагового мотора: привод электромотора DRV8412, управляющая карта микроконтроллера C2000 Piccolo F28035 MCU controlCARD, графический интерфейс пользователя для запуска, ПО, среду для разработки кода и электродвигатели. Данная высокоинтегрированная и надёжная технология приводов управления электродвигателем уменьшает время разработки для коллекторных или шаговых электромоторов, работающих с постоянным током до 6 А, пиковой нагрузкой до 12 А при напряжении до 50 В. Типичные области применения включают медицинские насосы, устройства открывания ворот, освещение сцены, инструменты для производства тканей и промышленные или бытовые роботы.

Сенсорные технологии

Отладочный комплект ёмкостных сенсоров для MSP430™

Дополнительная плата с ёмкостным сенсорным управлением Capacitive Touch BoosterPack (430BOOST-CAPTOUCH1) является съёмной платой для оценочного отладочного комплекта MSP430 Value Line LaunchPad в бюджетном варианте (MSP-EXP430G2 — продаётся отдельно). Плата с ёмкостным сенсорным управлением (стоимость $10 США) содержит несколько ёмкостных сенсорных элементов, включая колесо прокрутки, кнопки и датчик присутствия. Также на плате установлены девять СИД, обеспечивающих мгновенную обратную связь при взаимодействии пользователя с ёмкостными сенсорными элементами. Кроме того, реализованный на базе таймера универсальный асинхронный интерфейс (UART) обеспечивает связь с ПК для получения обратной связи через графический интерфейс пользователя или программу связи Гипертерминал. Данный отладочный комплект поставляется также с уже запрограммированным микроконтроллером MSP430G2452IN20 бюджетного семейства Value Line.

Комплект DRV8312-69M-KIT

Комплект DRV8312-69M-KIT представляет собой набор для оценки метода управления электромотором без сенсоров обратной связи на основе технологий InstaSPIN™-FOC и InstaSPIN-MOTION, для работы 3-фазных бесколлекторных двигателей постоянного тока (BLDC) и переменного тока (BLAC), а также синхронных двигателей с постоянными магнитами (PMSM). Этот комплект позволяет разработчикам быстро определять характеристики и автоматически настраивать трёхфазный электромотор, а также управлять им, обеспечивая стабильную и функциональную систему управления электромотором с «мгновенным откликом».

TMDSHVMTRINSPIN

Основанный на технологиях InstaSPIN-FOC и InstaSPIN-MOTION комплект управления электродвигателями высокого напряжения (High-Voltage Motor Control Kit) предоставляет простой путь для оценки возможностей микроконтроллера Piccolo™ и аналоговых микросхем производства TI при управлении 3-фазным индукционным бесколлекторным двигателем постоянного тока (BLDC) и бесколлекторным двигателем переменного тока (BLAC), а также синхронным двигателем с постоянными магнитами (PMSM). Каскад мотор-привод может питаться либо от установленного на плате выпрямителя переменного тока, либо от отдельного источника постоянного тока; он выдерживает напряжение до 400 В и рассчитан на выходную мощность до 1,5 кВт.

Плата начального уровня LAUNCHXL-F28027 — C2000™ Piccolo™ LaunchPad

Плата Piccolo™ LaunchPad представляет собой лёгкий в применении инструмент для отладки, позволяющий любому пользователю создавать цифровые управляющие приложения на микроконтроллере (MCU). Плата оснащена 32-битовым микроконтроллером и включает все необходимые аппаратные средства и ПО для разработки работающих в режиме реального времени приложений, таких как программы управления электромотором и цифрового преобразования мощности.

Привод с тактильным управлением DRV2605EVM-CTERM/LRA

DRV2605 является приводом с тактильным управлением, предназначенным для моторов с линейным резонансным приводом (LRA) и эксцентричным вращением массы (ERM). Комплект включает в себя микроконтроллер, линейный привод, электромотор с эксцентричным вращением массы, обеспечивает эталонные формы колебаний и поддерживает емкостные сенсорные кнопки, которые могут применяться для комплексной демонстрации и оценки работы DRV2605. Вы также получаете доступ к бесплатной библиотеке тестовых драйверов компании Immersion.