Voll integrierte Servoantriebe Der „All-in-One-Motor“

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Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) haben viele Vorteile, doch die Ansteuerung mit Leistungsstufe und ausgefeilter Software ist nicht trivial. Gut, wenn sämtliche Komponenten in der Motoreinheit gleich integriert sind.

Herkömmliche Gleichstrommotoren mit Bürstenkollektor (Brushed DC) sind sehr einfach zu benutzen: eine Gleichstromquelle mit den Motoranschlüssen verbinden, und der Motor läuft. Verändert man die Versorgungsspannung, ändert sich damit auch die Geschwindigkeit, oder man wechselt die Polarität der Versorgung und der Motor läuft in die andere Richtung. Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren lassen sich einfach regeln und passen für viele Anwendungen.

Und doch haben aktuelle bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) einige Vorteile gegenüber ihren bürstenbehafteten Verwandten, wie höhere Effizienz, geringerer Platzbedarf, gleichmäßigerer und leiserer Lauf, höhere Robustheit und eine längere Lebenserwartung. Aber bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) sind nicht so leicht zu steuern wie ihre bürstenbehafteten Geschwister – um sie vernünftig zum Laufen zu bringen, sind entsprechendes Wissen und Erfahrung nötig. Neben einer Gleichstromquelle benötigt man noch einen Microcontroller (MCU) mit Firmware, eine Leistungsstufe und eine Winkelmessung des Rotors. Und alle diese Baugruppen müssen richtig zusammenspielen, damit bürstenlose Gleichstrommotoren richtig laufen. Ein Experte mit entsprechender Erfahrung ist nötig, um dies in absehbarer Zeit zu garantieren. Zusätzlich sind zahlreiche Tests nötig um sicherzustellen, dass der bürstenlose Gleichstrommotor unter allen Einsatzbedingungen zuverlässig läuft.

Neu im Programm: Antriebs-Komplettsysteme

Codico hat Motoren, Leistungsstufen, MOSFETs, Motor-Control MCUs und Winkelsensoren verschiedener Hersteller im Programm und kann daher ein komplettes Produktportfolio anbieten. Mit EZmotion, einem neuen Vertragspartner aus den USA, geht Codico jetzt noch einen Schritt weiter. Die Ingenieure dieses Herstellers von kompletten, integrierten Servo-Antriebssystemen nutzen ihre Motorexpertise und bauen ein komplettes System, das aus folgenden Teilen besteht:

• BLDC Motor,

• integrierte Leistungsstufe,

• integrierte MCU mit Steuerungsfirmware,

• integrierter Winkelsensor,

• PC Software (GUI).

EZmotion nennt diese Systeme „All-In-One-Motor“, weil alles, was benötigt wird, bereits im Motor enthalten ist (Bild 1). Damit können Entwickler ohne allzu großes Vorwissen und mit geringem Aufwand eine Anwendung mit bürstenlosen Gleichstrommotoren ausrüsten. Die MMS757xxx Familie besteht aus integrierten Servo-Motoren, die bis zu 188 W liefern können und sich für viele Anwendungen eignen.

All-In-One-Motoren bieten:

• niedrige Einstiegsbarriere,

• schnelle Markteinführung,

• neueste Routinen für feldorientierte Regelung,

• Geschwindigkeits-, Positions-, oder Drehmoment-Regelung,

• ein System für viele Anwendungen,

• hohe Integration (kleiner Bauraum pro W),

• hohe Zuverlässigkeit,

• flexibles Gesamtsystem.

Motormodell auswählen und direkt loslegen

Mittels einer Auswahl an möglichen Schnittstellen wie I/O (Step/Direction), RS-485 (Modbus), CANopen oder EtherCAT lässt sich der Motor mit einem Microcontroller, PC oder einer anderen Steuereinheit (zum Beispiel KI) verbinden. Der schnellste Weg zum Erfolg führt dabei über die Nutzung von EZmotions „MotionLAB“ Software für Windows und der RS-485 Schnittstelle. Nach der Installation einfach den entsprechenden All-In-One-Motor auswählen, und die Software kennt bereits alle Motorparameter und kann direkt starten.

Hat der Anwender hingegen einen eigenen Motor mit einem EZmotion-Modul ausgerüstet, muss die Software zunächst noch die initiale Rotorposition bestimmen. Nun noch die gewünschten Sollwerte für Position, Geschwindigkeit, Drehmoment und Regelung eingeben, auf „Update“ und dann auf »On« klicken, und der Motor läuft und wird geregelt. In einem Waveform Monitor (Kurven-Monitor, Bild 2) zeigt die Software den Ist-Wert und andere Parameter an. Nun lassen sich individuelle Bewegungsabläufe und -sequenzen programmieren.

Vorteile der All-In-One-Motoren:

• Vollständig integriertes, kompaktes Design für platzbeschränkte Anwendungen wie Robotergelenke und XYZ-Positionierungstische.

• Ein integrierter magnetischer Positionssensor unterstützt präzise Positionssteuerung.

• Unterstützt die wichtigsten industriellen Feldbusse, einschließlich RS-485/Modbus, CAN/ CANopen und EtherCAT/CoE.

• Durch die Unterstützung von Impuls-/Standardschnittstellen können die Servomotoren Schrittmotoren ohne zusätzliche Modifikationen am System ersetzen.

• Bietet verschiedene Steuermodi, einschließlich Profile Position (PP), Profile Velocity (PV), Profile Torque (PT), Homing (HM),...

• Konfigurierbare GPIOs für einfache Nutzung.

• Parameteridentifizierung und Auto-Tuning der Regelschleife.

• Umfangreiche Schutzfunktionen, einschließlich Überstromschutz (OCP), Überspannungsschutz (OVP), Übertemperaturschutz (OTP), Anti-blockieren, thermische Überwachung,...

• AccuFilter und Notch-Filter zur Reduzierung von Rauschen und Vibrationen.

• Einfache Konfiguration über die MotionLAB Virtual Bench GUI Software.

• Unterstützt die Anpassung an individuelle Anwendungsanforderungen.

Typische Einsatzfelder für die Motoren sind Druckmaschinen, Textilmaschinen, Robotik-Anwendungen, Medizintechnik, Automatisierung oder Werkzeugmaschinen. Mit einem Team von Antriebsexperten unterstützt Codico Anwender gerne bei der Entwicklung ihrer Motoranwendung. (cg)

Integrierte Motorcontroller

Bürstenlose Motoren feldorientiert regeln

Interview mit Sven Krumpel, Codico

„Wir müssen wieder lernen, einfach zu denken“

* Klaus Buchenberg ist Field Application Engineer bei Codico

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