幾種創(chuàng)新方法簡(jiǎn)化電機(jī)控制設(shè)計(jì)

　　用于控制速度的"時(shí)戳"
　　閉合回路系統(tǒng)中的大多數(shù)控制器采用至少一個(gè)專門(mén)的比較儀，來(lái)探測(cè)反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的零交叉點(diǎn)，從而使輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖得以調(diào)整，以便適當(dāng)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。通過(guò)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器取代比較儀與計(jì)時(shí)器的共用，基于 ZiLOG 的 Z8 Encore! MC 電機(jī)控制 MCU 系列的實(shí)現(xiàn)方法取消了對(duì)比較儀的需求。在這種情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)在后臺(tái)運(yùn)行計(jì)時(shí)器而對(duì)反電動(dòng)勢(shì)電壓進(jìn)行取樣。

　　一旦模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)反電動(dòng)勢(shì)零交叉點(diǎn)進(jìn)行取樣，計(jì)時(shí)器就會(huì)讀數(shù)。讀出的數(shù)據(jù)記錄在寄存器中，并反過(guò)來(lái)提示計(jì)時(shí)器輸出 PWM 脈沖，以便有效地調(diào)整電機(jī)速度。這種"時(shí)戳"方法形成了用于閉合回路速度控制的更簡(jiǎn)單、更具成本效益的系統(tǒng)。

　　故障反應(yīng)
　　在無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備中，不同原因都可導(dǎo)致電流過(guò)大的故障，除非安全設(shè)施設(shè)計(jì)十分完善，否則這些故障有時(shí)會(huì)帶來(lái)破壞性影響。電機(jī)繞組短路、電機(jī)引線的短路、機(jī)械驅(qū)動(dòng)和聯(lián)接問(wèn)題、轉(zhuǎn)子卡殼、電力設(shè)備拋錨或熄火以及其它很多問(wèn)題都可能發(fā)生。其中一些問(wèn)題是永久性的，另一些則只是臨時(shí)性的。任何問(wèn)題引起的電流過(guò)大狀況都一定會(huì)導(dǎo)致電機(jī)中止。保護(hù)電路必須迅速反應(yīng)，但并不是要在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)全面觸發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)閉，而應(yīng)實(shí)行 PWM 輸出的實(shí)時(shí)停止，直到不再發(fā)現(xiàn)故障情況才恢復(fù)正常運(yùn)行。在這種情況下，如果持續(xù)存在電流過(guò)大的狀況，才需要全面關(guān)閉系統(tǒng)。

　　為檢測(cè)電流過(guò)大的情況，電機(jī)控制微控制器整合了輸入元件（如比較儀）。在大部分情況下，電流信號(hào)是發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的。由于在輸出阻止 PWM 信號(hào)之前，數(shù)據(jù)處理需要一些時(shí)間，這種方法有一個(gè)較大的缺點(diǎn)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，最終的數(shù)據(jù)處理反應(yīng)時(shí)間可能會(huì)在下一輪轉(zhuǎn)換周期之后延遲關(guān)閉系統(tǒng)，從而造成嚴(yán)重的損壞。

　　為避免因模數(shù)轉(zhuǎn)換器造成的處理延遲，PWM 模塊直接與一個(gè)電流過(guò)大比較儀連接，從而保證系統(tǒng)關(guān)閉能真正以實(shí)時(shí)模式實(shí)現(xiàn)。這種方法不僅改善控制器的故障感應(yīng)能力，同時(shí)規(guī)避了傳統(tǒng)方法的一個(gè)弱點(diǎn)。即，如果控制器時(shí)鐘即將停止工作，此時(shí)為應(yīng)對(duì)電流過(guò)大故障而關(guān)閉系統(tǒng)不會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)，但如果牽涉到系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器就會(huì)有危險(xiǎn)。

　　感應(yīng)配置減小了對(duì)時(shí)間的依賴性
　　設(shè)備控制器幾乎總是依靠經(jīng)由繞組感應(yīng)電流，使用傳感器和無(wú)位置傳感器技術(shù)，而與模數(shù)轉(zhuǎn)換器協(xié)力來(lái)監(jiān)控電機(jī)的速度。一般情況下，模數(shù)轉(zhuǎn)換器所取的樣本與 MCU 所取樣本同步。

　　在此過(guò)程中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)取樣并將結(jié)果傳送給處理器。而處理器則將綜合 PWM 的換流輸出以控制電機(jī)速度。

圖注：ZiLOG 電機(jī)微控制器整合了設(shè)備中驅(qū)動(dòng)多相電機(jī)和單相電機(jī)所需的所有邏輯和輸入/輸出功能

　　感應(yīng)、處理和調(diào)節(jié)電機(jī)速度的更好方法仍然存在，在提供異步操作的同時(shí)，使數(shù)據(jù)處理費(fèi)用降至最低。在這種配置中，通過(guò)在片上集成運(yùn)算放大器和一個(gè)取樣與控制模塊，用來(lái)當(dāng)作"保持"時(shí)間的周期間輸入信號(hào)值，這樣取樣結(jié)果就可用于優(yōu)化中央處理器的處理周期，而且不要求正好與輸入信號(hào)同步。此外，ZiLOG Z8 Encore! MC 微控制器對(duì)運(yùn)算放大器的片上整合降低了總體的系統(tǒng)成本。該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了電機(jī)控制8位微控制器的高效和強(qiáng)大的特性，即擁有足夠的成本運(yùn)行應(yīng)用產(chǎn)品的多種具體功能--例如控制顯示、指揮和監(jiān)控設(shè)備程序、探測(cè)并標(biāo)明服務(wù)問(wèn)題--與此同時(shí)也不斷保持電機(jī)能耗的最佳值。