Facteurs et solutions du marché
Les exigences de contrôle des moteurs électroniques dans l'électronique grand public, les marchés industriel et automobile ont imposé le besoin de MCU dotés de périphériques de contrôle de moteur avancés.
Sur le marché des appareils ménagers, le contrôle moteur à performances améliorées est nécessaire pour respecter les normes de planification gouvernementales, telles que le programme Energy Star de la US Environmental Protection Agency, qui encourage l'introduction d'appareils à hautes performances. Les machines à laver constituent un domaine important du contrôle moteur haute performance. La machine à laver à entraînement direct élimine la courroie de transmission entre l'arbre du moteur et l'agitateur de la laveuse, permettant ainsi différents modes de vitesse et d'agitateur.
Une machine à laver entièrement repensée par le fabricant consomme 38% moins d'électricité et 17% plus d'eau qu'une machine à laver conventionnelle. Le MCU de contrôle du moteur ajuste la puissance du moteur en fonction de la quantité et du type de linge. Toutefois, les utilisateurs d’appareils électroménagers restant sensibles au prix d’achat initial, les fabricants doivent donc réduire en permanence leurs coûts de développement et de production afin que les appareils les plus avancés puissent être acceptés par davantage de consommateurs.
Dans les appareils ménagers, les MCU 8 bits conçus spécifiquement pour les applications de contrôle de moteur peu coûteuses intègrent des fonctionnalités qui minimisent les composants supplémentaires. Avec le moteur PWM sur la carte, le moniteur d'horloge à sécurité intégrée et une mémoire flash extrêmement fiable, les derniers MCU simplifient la conception du contrôle de moteur d'appareils ménagers et permettent d'atteindre des objectifs de coûts réduits.
Dans les applications industrielles, les coûts en énergie et les temps d'arrêt des opérations d'assemblage peuvent réduire les avantages du fabricant. Un exemple industriel de la manière dont le contrôle des améliorations des performances des moteurs affecte directement l'efficacité et la rentabilité consiste à remplacer une vanne d'une pompe industrielle par un système à vitesse variable (VSD) avec un MCU.
Pour une pompe ou un ventilateur, la consommation d'énergie est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre. Lorsque la vitesse de l'arbre est réduite de 10%, le débit est réduit de 10% et la consommation de courant est réduite de 27%. Si la vitesse est réduite de 20%, la consommation d'énergie est réduite de 49%. En utilisant une commande de moteur à vitesse variable MCU au lieu de vannes de moteur à vitesse constante pour réduire le débit, il a été prouvé qu'une économie d'énergie de 25 à 40% pouvait être réalisée pour les pompes centrifuges, les ventilateurs et les soufflantes dans les applications industrielles.
Les avantages des applications industrielles sont évidents, et la commande de moteur à vitesse variable pilotée par le MCU repose sur d'autres facteurs tels que la flexibilité et la fiabilité - ces facteurs peuvent éviter les temps d'immobilisation causés par des pannes ou des révisions. Les MCU avec flash et EEPROM offrent la flexibilité nécessaire pour répondre aux besoins des utilisateurs industriels avec des fonctionnalités reprogrammables lorsque des mises à niveau ou des exigences de programme de contrôle sont requises. Un MCU doté de 16 Ko de mémoire flash et de 256BEEPROM fournit suffisamment de mémoire dans un MCU 8 bits pour gérer la plupart des modifications pouvant être requises dans un environnement industriel. Tout aussi importante, la mémoire flash de Microchip utilise la technologie de traitement d’unité effaçable électroniquement PMOS qui comprend généralement une unité de stockage capable de supporter 1 million de cycles d’effacement / écriture et des données pouvant durer plus de 40 ans.
Les applications automobiles existantes incluent l’utilisation de moteurs pour ouvrir et fermer les portes et les fenêtres et pour positionner les sièges. Étant donné que ces applications sont utilisées à basse fréquence, elles ne sont pas sensibles aux inefficacités, mais les applications à utilisation intensive, telles que le contrôle de l’environnement température des passagers et les ventilateurs du moteur, continuent de consommer une puissance limitée de la voiture. Le MCU de contrôle du moteur permet au ventilateur du contrôle de l'environnement de fonctionner à une vitesse qui maintient une température confortable, minimisant ainsi le bruit et la consommation d'énergie.
Dans de nombreux cas, la MCU de contrôle du moteur doit être connectée au réseau de la voiture à l'aide d'un réseau CAN (Control Area Network) ou d'un réseau local d'interconnexion (LAN). Pour l'électronique de carrosserie, les protocoles LIN à faible coût sont maintenant utilisés pour réduire les coûts globaux du système. Dans certaines familles de MCU, il est possible de trouver un module USART prenant en charge LIN 1.2, ainsi qu'un réveil automatique et une détection des bauds au bit de démarrage.
À mesure que les algorithmes de contrôle deviennent plus complexes dans tous les segments du marché, les performances des contrôleurs numériques de moteur augmentent du niveau MCU au niveau DSP. Les contrôleurs de signal numérique (DSC) offrent une technologie MCU conviviale pour les ingénieurs, plus performante et abordable, pour des conceptions de contrôle de moteur plus sophistiquées, y compris celles avec contrôle vectoriel. Les DSC fonctionnent à des vitesses allant jusqu'à 30 MIPS, avec des périphériques intégrés dédiés à la mémoire flash et au contrôle moteur jusqu'à 144 Ko pour des applications plus avancées et nouvelles de contrôle moteur. Avec le contrôle électronique du moteur basé sur le DSP et le DSC, le contrôle de l'industrie de l'électroménager et de l'automobile ne fonctionne pas seulement de manière plus efficace, offre davantage de fonctions et est plus abordable.
