たった5分でセンサレス・モータ制御を実現する LAUNCHXL-F28027F - 半導体事業

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製品ピックアップマイコン・プロセッサー・DSP Texas Instruments

「LAUNCHXL-F28027F」はセンサレス・モータ制御をすぐに開始できるように設計されたTexas Instruments社　(TI社) のマイコン搭載評価ボードです。

この評価ボードにはTI社のリアルタイム制御32bitマイコンTMS320F28027Fが搭載された低コストな評価ボードで、InstaSPIN™-FOCを使用してセンサレス・モータの制御を実現します。

ここではセンサレス・モータを導入するメリットと簡単に開発を実現できる評価ボード「LAUNCHXL-F28027F」について解説しています。

センサレス・モータの導入メリット

センサレス・モータを採用するメリットは大きく4つあります。

1. スペースをとらない

センサ付きモータと比較して小型です。そのため物理的にスペースがない場所での採用メリットが大きいです。エアコン圧縮機など、取り付けスペースがないアプリケーションには大きなメリットをもたらします。

2. 作業工程を減らせる

センサ付きモータの場合、回転位置センサの取り付けを個別モータごとに調整が必要となり、作業工程の増加をもたらしてます。センサレスではモータ個別の調整は必要ないため、作業工程を減らせます。

3. 信頼性の向上

一般的にセンサ付きモータの場合、センサ故障時の保護回路など部品点数が増えます。センサレスでは部品点数を削減することで信頼性が向上します。

4. コストメリットが大きい

作業工程の削減と部品点数を減らせることで、大きなコストメリットがあります。

センサレス・モータ採用時の課題

センサレス・モータは閉ループ制御での駆動が必要であり、電圧、電流、モータパラメータ、などを用いて、位置と速度を測定します。そのため、センサレスのブラシレス・モータを設計するには、高度な専門知識と十分な開発期間が必要になります。

センサレス・モータを採用するには、マイコンを使った高度な制御技術が必要となります。

センサレス・モータ制御を簡単に実現する「InstaSPIN™-FOC」とは？

「InstaSPIN™-FOC」はTI社が提供しているモータ制御ソリューションです。

ここでいうFOCとはフィールド・オリエンテッド制御（Field Oriented Control）のことを指しています。

InstaSPIN™-FOCはTI社の「C2000 Piccolo」シリーズマイコンに搭載されており、マイコンのマスクROM領域に専用ソフトウェアを格納しています。

そのため、モータ制御に関する専門知識が浅いエンジニアでもセンサレス・モータ制御が簡単に開発できるようになっています。

下記にInstaSPIN™-FOCのすぐにセンサレス・モータ制御ができる5つの特徴について解説します。

1. モータ特性を自動解析

一般的なセンサレス・モータ制御を開発するには駆動対象となるモータ特性のパラメーターを修正、プログラムの微調整が必要です。
このため、専門知識の浅いエンジニアであればモータ制御の開発に数ヶ月かかることがあります。

TI社のInstaSPIN™-FOCには自動でモータ特性を把握する機能を搭載しています。
駆動モータを解析し、モータの抵抗値、インダクタンスといった特性を短時間で把握することができます。

2. FASTソフトウェア・エンコーダ

モータを制御するフィードバック・ループの一部であり、磁束、角度、速度、トルクを推定し、モータ制御ブロックに情報を与えてモータ制御の微調整を行います。
そのため、時間、温度の変化に対しても高い精度を確保してモータ制御が可能です。

3. 制御ループのチューニング

FOC電流コントローラの自動チューニングを行うことでほとんどの三相センサレス・モータに対してアンペアあたりのトルクを最大化し、高効率なモータ制御を実現します。

4. システムのフレキシビリティ

TI社のInstaSPIN™-FOCはAPIインターフェイスを通してユーザーがカスタマイズすることができます。

例えば

ソフトウェアエンコーダをフィードバックセンサとして使用する
InstaSPIN™-FOCをトルクコントローラとして使用する
InstaSPIN™-FOCをカスケード接続の速度/トルクコントローラとして使用する

といった使用に対応することが可能です。

5. 磁界制御

ユーザー側が手動もしくは自動で磁界を制御することが可能です。
そのため、設計よりも高いトルクだし、設計値以上の回転子速度を実現する事ができ、モータ制御を最適化することができます。

InstaSPIN™-FOC機能を搭載したTI社のリアルタイム制御マイコンを使用すればセンサ・モータ制御を簡単に開発することができます。

InstaSPIN™-FOCをすぐに試すことができる低コストの評価ボード「LAUNCHXL-F28027F」

評価ボード「LAUNCHXL-F28027F」には以下が同封されています。

「LAUNCHXL-F28027F」ボード1枚
ミニUSB-Bケーブル
クイック・スタートガイド絶縁型

XDS100v2 JTAG エミュレータを内蔵しているためUSB 経由でリアルタイムのイン・システム・プログラミングとデバッグが可能です。

また、開発に必要なソフトウェア・デバッグ機能も提供されています。

Code Composer Studio 統合開発環境（IDE）v7 のフル機能版（無料）
MotorWare™ ソフトウェアを、無償でダウンロード可能

そのため、この評価ボード「LAUNCHXL-F28027F」購入すればすぐにでも評価が始められるようになっています。

Article header launchxl f28027f 01 1 — LAUNCHXL-F28027F

アプリケーション例

センサレス
モータ

Article header launchxl f28027f 02 1 — アプリケーション例

製品概要

LAUNCHXL-F28027F評価ボード

メーカー名	テキサス・インスツルメンツ（TI）
型　　名	LAUNCHXL-F28027F
搭載マイコン	C2000 リアルタイム制御マイコン　TMS320F28027F
主な機能	64KBオンボード・フラッシュ、8つのPWMチャネル、eCAP、12ビット ADC、I2C、SPI、UART、InstaSPIN-FOC
梱包物	「LAUNCHXL-F28027F」ボード1枚ミニUSB-Bケーブルクイック・スタートガイド
開発ソフト	Code Composer Studio 統合開発環境（IDE）v5 のフル機能版（無料）絶縁型 XDS100v2 JTAG エミュレータを内蔵しているためUSB 経由でリアルタイムのイン・システム・プログラミングとデバッグが可能です。