参考设计简化了工业机器人电机控制

一种新的参考设计加快了手臂末端工具的开发使用具有集成运动控制的单轴伺服控制器/驱动器模块的工业机器人。

Trinamic 现在是 Maxim Integrated 的一部分，在 APEC 的前沿展示了一系列电源控制解决方案，包括其最新的解决方案，这些解决方案简化了工业机器人的末端工具 (EoAT) 和单轴伺服控制器/带有集成运动控制的驱动器。在接受 Power Electronics 采访时，Maxim Integrated 的工业通信副总裁 Jeff DeAngelis 以及 Trinamic 的业务管理总监 Jonas Proeger 和产品定义总监 Stephan Kubisch 重点介绍了这些可加快开发速度的最新解决方案各种工业自动化应用。

TMCM-1617-GRIP-REF 开源参考设计集成了一个硬件磁场定向控制器 (FOC) 和三个通信端口。它包括 Maxim Integrated 的 MAX22000 工业级 IC、MAX22515 IO-Link 收发器、软件可配置的高精度模拟 I/O 和 MAX14906（用于配置单通道工作模式的四通道数字 I/O）。轴伺服驱动。

新型 TMCM-1321 伺服控制器/驱动器模块旨在通过优化轴速度和同步以及降低功率损耗来优化两相双极步进电机的性能。 Maxim Integrated 指出，该器件集成了磁编码器和用于光学编码器的数字输入，可通过高级反馈和诊断简化伺服控制。

开源平台

“TMCM-1617-GRIP-REF 参考设计的优势在于它能够将多个电路集成到一块板上，这些电路通常分布在机械臂末端的多个板或组件上。这种紧凑的占地面积结合了简化的通信总线接口，可减少线束负担，并提供一种通过单对或双对电线传输数据和电源的简化方式，以及正确调试工具的能力。这种紧凑的尺寸和简化的通信和配置总线接口与我们的 TMCL-IDE 软件开发环境相结合，使其成为用于臂端工具的非常通用的参考设计，”DeAngelis 说。他补充说：“除了紧凑的尺寸外，另一个重要因素是该模块的重量非常轻，只有 24 克。”

正如 Proeger 所描述的，图 1 的框图显示了一个称重传感器，用于检测来自手臂或夹具或接近传感器的力。 TMCM-1617-GRIP-REF 支持工业通信协议 EtherCAT、IO-Link 和 RS-485，并提供模拟信号和软件可编程数字输入/输出，并可使用 Trinamic 运动控制语言集成开发环境 (TMCL- IDE）。 “我们提供了每秒 100 兆位的 RS-485 通信选项，这种通信仍然很流行。优点是它仍然是一种传统的高速布线，可以满足这种应用的需求。从通信角度来看，这是一种非常灵活的产品，是一种更传统的电机控制方法，”Proeger 说。

图 1：TMCM-1617-GRIP-REF 框图（来源：Maxim Integrated）

图 2：TMCM-1617 – 最小的伺服控制器（来源：Maxim Integrated）

“我们提供所有必需的电源轨来支持外部外围设备和传感器，而无需额外的电源，”Kubisch 说。他补充说，“完美的电流控制对整体系统效率的影响最大。”

凭借最先进的总线架构，结合单一解决方案中的集成控制和诊断功能，Maxim Integrated 相信参考设计可以提高工厂车间的生产力，并将人工智能带到边缘。例如，MAX22515 板载功能包括广泛的集成保护，以确保在恶劣的工业环境中进行稳健的通信。所有 IO-Link 线路接口引脚（V24、C/Q、DI 和 GND）均具有反向电压保护、短路保护、热插拔保护，并具有集成的 ±1.2kV/500Ω 浪涌保护。

对于电机和运动控制的未来，与最终可靠性需求相关的日益复杂性将导致系统更加智能——这需要处于边缘，分散。决策需要实时进行，数据需要在源头收集并在云端共享。

伺服控制器/驱动器 TMCM-1321

TMCM-1321 是一款用于 2 相双极步进电机的单轴控制器/驱动器，带有集成磁编码器和数字输入，均提供闭环控制逻辑以优化电机控制。

Maxim Integrated 指出，其外形尺寸旨在显着小于其他解决方案，并且该板支持 256x 微步进和无噪声操作。当合适的磁铁连接到电机轴时，可以使用集成磁性编码器，从而实现闭环操作。或者，可以通过 ABN 数字输入连接光学编码器。可以选择不同的斜坡形状。除了线性斜坡和 Trinamic SixPoint™ 斜坡之外，TMCM-1321 模块还实现了一个 S 形斜坡，可以加快实际传输时间。

图 3：TMCM-1321 框图（来源：Maxim Integrated）

图 4：TMCM-1321 开发板（来源：Maxim Integrated）

TMCM-1321 设计用于线圈电流高达 0.7A RMS 和 24V DC 电源电压。三个数字输入可用作结束开关和归位开关输入或用作通用输入。

电机控制和驱动器是许多应用的基础，因为它们可以获得高度的精度，进而转化为更低的成本和更高的效率。电机控制电路执行的重要功能是确保转子在不同的运行和负载条件下获得关于绕组的精确位置，从而以足够的精度确定其位置。

>> 本文最初发表在我们的姊妹网站 Power电子新闻。

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