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Embedded Motor-Controller

Ein-Chip-Lösung zur Ansteuerung von Kleinstmotoren

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Anbieter zum Thema

TDK-Micronas GmbH
ET System electronic GmbH
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG
ISH Ingenieursozietät GmbH

Allgemeine Anforderungen auf Systemebene

Ziel im Zusammenspiel von Sicherheit und Diagnose ist, dass das endgültige System durch das Verbinden der verschiedenen Systemkomponenten (Hardware, Software, Kontroll-Einheiten) eine vorgegebene spezifizierte Funktion zu jeder Zeit nachvollziehbar garantieren kann. Somit bleibt das gesamte System zuverlässig, da Funktionen wie geplant ausgeführt, ungeplante oder unerwartete Ereignisse beurteilt und entsprechende Reaktionen eingeleitet werden.

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Um einen Systemzustand bewerten zu können, ist das mögliche Verhalten zu jedem Zeitpunkt zu verstehen und zu berücksichtigen. Nach Definition von Aufgabe und Ziel eines Systems muss also die Diagnosetiefe ebenso definiert werden. Nach Entscheidung der Definition, wie und wo die Diagnose ansetzen muss, bleibt die Entscheidung für eine Kontrollstrategie und das Festlegen von Reaktionen im Falle von auftretenden Fehlern.

Betrachten wir dynamische Systeme, benötigen wir ein methodisches Vorgehen zur Fehler-Diagnose, das Vorhersagen aufgrund von Erfahrungswerten oder sogenannter Beobachtermodelle auf Basis der Annahme zutreffender parametrischer Modelle treffen kann.

Eine detaillierte Einsicht, auf welche Weise Sicherheit heutzutage im Elektronikbereich definiert und die Systemzuverlässigkeit mit Hilfe von Diagnose sichergestellt werden kann, ist im Folgenden beschrieben. Hierzu wird die Ein-Chip-Lösung HVC-4223F zur flexiblen Ansteuerung von kleinen Brush-type-, Brushless- und Stepper-Motoren genauer betrachtet, die als Kernstück eines modernen intelligenten Aktors mit verschiedensten Diagnose-Einheiten ausgestattet ist.

Die Integration der Spannungsregler und Motorbrücken im Chip erfordert die Diagnose von Strömen/Spannungen und die Einhaltung definierter Temperaturgrenzen im Betrieb. Dazu gehören die Überwachung der Versorgungs- und Motorspannungen/Ströme, Chip-Temperatur (TJ) und Außentemperatur (TA). Hohe Umgebungstemperaturen und die Verkapselung von Elektronik und Motor in einem Kunststoffgehäuse verlangen zudem eine sorgfältige Auslegung im Hinblick auf die thermischen Gegebenheiten. So wird beispielsweise die Wärmeableitung durch die thermische Anbindung des Chips über die Pins und das Exposed-Pad an die Leiterplatte gewährleistet.

Der Antrieb muss über den gesamten Betriebsspannungs- und Temperaturbereich stets sicher kontrollierbar sein und in einer geeigneten Betriebsart angesteuert werden. Dazu beinhaltet der Chip alle notwendigen Messeinrichtungen für Diagnose und Überwachung. Für eine hohe Lebensdauer und Funktionssicherheit darf das im Rahmen der Chip-Spezifikation erlaubte Leistungs-Budget nicht überschritten werden. Die Diagnose und die Überwachung der Betriebsparameter von Motor- und Halbleiter-Chip spielen daher eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung eines sicheren Motorbetriebs. Die Programmierbarkeit ermöglicht hohe Flexibilität und eine einfache Anpassung an die erforderlichen Überwachungsfunktionen.

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