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

　　某洗衣機廠(chǎng)商對洗衣機進(jìn)行了全新的設計，結果比傳統的洗衣機的耗電量減少了38%， 用水量減少了17%。電機控制的單片機可根據衣物的數量和類(lèi)別調整電機的功率。但是，洗衣機的購買(mǎi)者對于購買(mǎi)價(jià)格仍然十分在意，因此廠(chǎng)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者群體提供更先進(jìn)而負擔得起的洗衣機。

　　在家用電器中，專(zhuān)門(mén)為低成本電機控制應用而設計的8位單片機集成了各種功能，大大減少了額外元器件的需求。最新單片機具備片上電機PWM、故障防護時(shí)鐘監控器以及高度可靠的閃存，使家用電器中電機控制的設計得以簡(jiǎn)化，并滿(mǎn)足降低成本的目標。
　　
　　在工業(yè)應用領(lǐng)域，裝配線(xiàn)運行的用電成本與故障停機都將使利潤減少。我們用工業(yè)用泵中基于單片機的變速驅動(dòng)(VSD)系統取代閥門(mén)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。

　　對于泵和風(fēng)扇而言，其功耗與轉軸速度的立方根成正比。當轉軸速度降低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)應用的離心泵、風(fēng)扇和鼓風(fēng)機中，通過(guò)使用單片機進(jìn)行變速電機控制，取代速度恒定的電機和利用閥門(mén)減小氣流的方法，可以節能25%至40%，這已得到了證明。

　　用單片機進(jìn)行電機控制在工業(yè)應用中的收效十分明顯。因此，究竟是否采用單片機驅動(dòng)的變速電機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存儲器的單片機可實(shí)現VSD電機控制，對于需要進(jìn)行升級或改善控制程序等變化，其再編程能力可滿(mǎn)足工業(yè)用戶(hù)所需的靈活性。Microchip的PIC18F2431或PIC18F4431等單片機具有16KB閃存和256字節EEPROM，這些8位單片機的存儲器足以應對工業(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)，其數據存儲單元的耐用性超過(guò)100萬(wàn)次擦/寫(xiě)周期(典型值)，而數據保存期超過(guò)40年。

　　在汽車(chē)應用中使用電機進(jìn)行通風(fēng)、開(kāi)關(guān)門(mén)窗以及移動(dòng)座椅等已得到了廣泛應用。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)常使用的設備如乘客空調、發(fā)動(dòng)機箱內風(fēng)扇等，則連續不斷地消耗著(zhù)汽車(chē)中有限的能量。電機控制單片機可以使空調風(fēng)扇以恰當的速度運轉來(lái)保持適宜的溫度，從而降低噪聲和功耗。

　　在很多情況下，用于電機控制的單片機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(chē)網(wǎng)絡(luò )?，F在的車(chē)身電子設備一般采用成本較低的LIN協(xié)議以降低總系統成本。有些單片機系列具備增強型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，用于電機控制的單片機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(chē)網(wǎng)絡(luò )?，F在的車(chē)身電子設備一般采用成本較低的LIN協(xié)議以降低總系統成本。有些單片機系列具備增強型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。

　　更加高效的未來(lái)

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