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)

　　全球溫度正呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，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(duì)象之一是電機(jī)。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，電機(jī)消耗了美國(guó)一半以上的能量。在家庭中使用的電機(jī)數(shù)量一般不下50臺(tái)，一部汽車?yán)锿ǔＳ?0至80臺(tái)電機(jī)，至于在工業(yè)領(lǐng)域，工廠自動(dòng)化中應(yīng)用的電機(jī)更加比比皆是。

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

　　單片機(jī)控制的無(wú)刷直流電機(jī)

　　與電機(jī)控制中經(jīng)常使用的有刷電機(jī)不同，單片機(jī)控制的無(wú)刷直流(BLDC)電機(jī)不存在電刷磨損和電弧，因而電機(jī)的使用壽命實(shí)質(zhì)上只受到軸承壽命的影響。此外，單片機(jī)控制的無(wú)刷直流電機(jī)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(dá)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(duì)電機(jī)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的8位單片機(jī)在解決數(shù)字電機(jī)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(jī)性能高達(dá)10MIPS，具備的運(yùn)動(dòng)控制專用硬件包括中心對(duì)齊的14位脈寬調(diào)制器(PWM)、運(yùn)動(dòng)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(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　某些單片機(jī)，如PIC18F4431，在進(jìn)行三相PWM控制時(shí)，可用硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)所有三個(gè)相的驅(qū)動(dòng)，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(jī)最多有8個(gè)PWM通道，而一般只需6個(gè)通道即可驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)。因此，可以用另外兩個(gè)通道來(lái)實(shí)現(xiàn)其它功能，無(wú)需再添加其它元器件。帶有正交編碼器接口的運(yùn)動(dòng)反饋模塊是單片機(jī)的一個(gè)組成部分，可減少元器件數(shù)目，降低系統(tǒng)成本。