盛群
盛群推出高抗干擾力Enhanced Touch A/D LCD MCU
盛群(Holtek)新一代具高抗干擾能力Enhanced Touch A/D LCD Flash MCU系列推出新型號BS67F350C,提供24個具高抗干擾能力的觸摸鍵,內建最新的Enhanced Touch Key Engine,強化Touch Key演算法的執行效率;充足的程式空間及豐富的系統資源,特別適合功能複雜並需求多觸摸鍵、溫度偵測及帶LCD顯示,如溫控器、微波爐、電飯鍋、除濕機等之產品應用。
BS67F350C可抵抗各式雜訊的干擾,如電源雜訊、RF干擾、電源波動,並通過CS (Conductive Susceptibility ) 10V動態測試。內建1/3 Bias的LCD Driver支援R-type與C-type,可直推液晶顯示器,點數為24 SEG x 4COM / 32 SEG x 4COM...
盛群新推出HT45F5Q-3充電器MCU
盛群(Holtek)針對充電器裝置應用領域,全新推出HT45F5Q-3充電器專用Flash MCU,相較傳統方案,HT45F5Q-3內建兩組OPA及12-bit/14-bit DAC,達到充電器可控制多組恆流/恆壓充電,搭配HT45F5Q-x系列充電器量產工裝校正平台,將校正數據存在內部Emulated EEPROM,量產更快、更有效率也使電壓與電流精準度都可達到±1%。
HT45F5Q-3具有4Kx15 PROM、256×8 RAM,在I/O方面具有23個多功能引腳。12-bit多通道ADC,用以量測電壓、溫度等訊號,另提供一組20倍OPA,將電流訊號放大,降低電流偵測電阻的電阻值,增加電流判斷精準度,提高轉換效率。
HT45F5Q-3內建CRC與UART/SPI/I2C三種通訊介面,並具備自檢測機制等功能,可使其符合多種安規需求。在封裝方面,HT45F5Q-3提供24-pin、28-pin SSOP兩種封裝。Holtek後續將推出HT45F5Q-x系列充電器開發平台,僅需簡單選取充電電壓/電流等規格,即可產生含有標準充電流程的程式,簡化開發流程。
盛群推出Sub-1GHz超外差RF接收器A/D MCU
盛群(Holtek)推出全新射頻晶片BC66F2342 Sub-1GHz超外差OOK RF接收器Flash MCU,同樣具有高性價比優勢。搭配Holtek RF團隊無線技術支持,可快速切入例如鐵捲門、電動門、燈控、吊扇、吊扇燈、無線開關、無線插座、安防、無線門鈴、集成吊頂、智能家居等之無線接收產品應用。
BC66F2342的資源包含4K×15 Program Memory、128×8 RAM、32×15 Emulated EEPROM、6通道10-bit ADC、13個內建大電流I/O可直推LED、電流4段可調。RF接收頻段為300MHz~935MHz Sub-1GHz ISM頻段,射頻特性符合ETSI/FCC規範。只需外掛一顆16MHz晶振,具有低接收功耗:3.2mA@433MHz;高接收靈敏感度:-112dBm@10ksps,最高傳輸速率20ksps。BC66F2342工作電壓:2.5V~5.5V、工作溫度範圍 -40℃~85℃,採用24SSOP-EP封裝。
相較於先前推出之BC68F2332,增加ADC、大電流I/O等功能,方便客戶開發不同需求的系列性產品。
盛群推出BC45F7930/7940 Sub-1GHz RF接收器高壓大電流MCU
盛群(Holtek)推出全新二款晶片BC45F7930/BC45F7940 Sub-1GHz超外差射頻接收12V High Current Flash MCU,具有高穩定性及絕佳的效能優勢,搭配Holtek RF團隊無線技術支持,可快速切入,例如智能晾衣架、車庫門、智能家居、管狀電機等之無線接收產品應用。
BC45F7930/BC45F7940 MCU皆內建12V高壓電路,可直推12V繼電器及12V蜂鳴器用來產生美音輸出;1個5V LDO輸出,可提供小家電顯示板電源。BC45F7930的資源包含2K×16 Program Memory、128×8 RAM、64×8 True EEPROM。BC45F7940具備4K×16 Program Memory、256×8 RAM、128×8 True EEPROM。RF接收頻段為300MHz~935MHz Sub-1GHz ISM頻段,射頻特性符合ETSI/FCC規範。只需外掛一顆16MHz晶振,具有低接收功耗:3.2mA@433MHz;高接收靈敏感度:-112dBm@10Ksps,最高傳輸速率達20Ksps。BC45F7930/BC45F7940工作溫度範圍-40℃~85℃,採用46QFN封裝,高集成度能精簡PCB外部高壓驅動零件及LDO,有效降低BOM Cost。
盛群推出低功耗無線雙向FSK/GFSK射頻晶片
盛群(Holtek)推出全新低功耗無線雙向FSK/GFSK射頻晶片BC3602,內置高精度低功耗振盪器及省電模式自我喚醒收發功能,可廣泛適用於需求低功耗的IoT產品、智慧家庭/安防、遠傳抄錶、工業/農業控制器等無線雙向應用產品。
BC3602適用在1GHz以下免執照的ISM Band應用(315/433/470/868/915MHz),IC整合高功率PA、頻率合成器及數位解調功能,精簡外圍電路,射頻特性符合ETSI/FCC規範;工作電壓為1.9V~3.6V,可程式設定發射功率,最高達+13dBm;高接收靈敏度-120dBm@2kbps,超低接收功耗4.2mA@433MHz,最高傳輸速率達250kbps;具ATR自動收發(Auto Transmit Receive)功能。
BC3602採用24QFN(3mm×3mm)小封裝,SPI控制介面,符合輕薄產品及模組設計,並達工規-40℃~85℃工作溫度需要。
盛群新推出BP45F4MB行動電源MCU
盛群(Holtek)針對行動電源領域,新推出BP45F4MB Flash微控制器,完整支援行動電源所需功能。BP45F4MB提供單節鋰電池充電及放電功能與電量指示,OVP、OCP提供電池在充電及放電時,過電壓、過電流之保護;互補式PWM輸出直推外部PMOS及NMOS,實現同步整流升壓或降壓的功能,轉換效率最高可達94%。非常適用於單節鋰電池行動電源的應用。
BP45F4MB內建2.4V±1%基準電壓源作為ADC、過電壓保護(OVP)、過電流保護電路(OCP)的參考電位,並內建分壓電阻供ADC讀取電池電壓與輸入/輸出電壓,也提供Pull-High、Pull-Low電阻給PMOS、NMOS使用,節省外圍零件,縮小產品PCB尺寸面積。
BP45F4MB其他MCU資源包含2K×16 PROM、128×8 RAM、工作電壓2.5V~5.5V,I/O方面具有18個多功能引腳,內建HIRC 30MHz與LIRC 32KHz、7個通道12-bit ADC、1個10-bit PTM、1個16-bit STM,並提供16-Pin NSOP以及20-Pin SSOP兩種封裝形式。
MCU Based省錢又省力 氣動馬達控制效率更上層樓
由於氣體具有可壓縮性、高摩擦力、易於洩漏、非線性等問題,所以氣壓馬達的應用多屬簡單的開路控制,無法像電氣馬達進行精密伺服控制。然而,近年來隨著積體電路的快速發展,各種微電腦數位控制器的種類不斷推陳出新,且功能不斷的增強;同時各種控制方法與理論也不斷出現,諸如模糊控制、類神經網路控制、適應性控制、強健性控制等,使得過去無法與不易進行的氣壓系統精密伺服控制,也開始新一輪的研究開發。本篇文章嘗試使用盛群半導體的HT32F52352微控制器(MCU)作為控制核心,研究開發以32位元微控制器為基礎之氣動馬達伺服控制器,進而探討HT32F52352 MCU於各種氣壓系統精密伺服控制應用上之可能性。
IC技術提升有助氣壓馬達發展控制
氣壓系統在產業自動化中,屬於低成本自動化的領域,在各製造業中被廣泛應用,如自動進料退料系統、包裝機械、塑膠射出機、IC插件機、高速研磨機等,對於省力化、少人化的自動生產系統,扮演著極重要且基本的角色,同時氣壓系統若搭配適當的機構、感測器及電動機控制即是機電整合(Mechatronics)。
氣壓系統致動器依其運動方式之不同,可分為產生直線運動之氣壓缸、產生旋擺運動之氣壓旋擺器與產生迴轉運動之氣壓馬達。其中氣動馬達(Air Motor)與電氣馬達相較,氣動馬達有如下特性:
1.可以無限制的反覆正逆轉或停止、起動而不會燒毀。
2.起動或停止時的切換無火花產生,無爆炸之虞。
3.轉速的選擇範圍大。
4.受外界環境如濕氣、氣溫、塵埃等因素的影響少。
5.超負載時馬達停止不會有燒毀之虞。
6.重量、外型均較同馬力之電氣馬達輕巧。
雖然氣動馬達有上述之優點,但是由於氣體具有可壓縮性、高摩擦力、易於洩漏、非線性等問題,所以氣動馬達的應用多屬簡單的開路控制,無法像電氣馬達進行精密伺服控制。
然而,近年來隨著積體電路的快速發展,各種微電腦數位控制器的種類不斷的推陳出新,與功能不斷的增強;此外各種現代控制方法與理論也不斷地提出,諸如模糊控制、類神經網路控制、適應性控制、強健性控制等,使得過去無法與不易進行的氣壓系統精密伺服控制,如今也可以來研究開發。
目前國內關於氣動馬達伺服控制的研究較少,有學者使用DSP based之模糊控制器進行氣動馬達轉速伺服控制,有的則採用參考模型適應性控制(Model Reference Adaptive Control)進行氣動馬達轉速伺服控制。
上述研究分別採用價格昂貴之DSP與PC作為氣動馬達控制器之硬體,同時其控制器法則通常為複雜結構(Complex Structure)且需複雜演算,不易安裝於一般之工業控制器內。所以本研究以實際工業控制應用為考量,嘗試使用盛群半導體公司微控制器HT32F52352 MCU作為控制核心,研究開發以32位元微控制器為基礎之氣動馬達伺服控制器,進而探討HT32F52352 MCU於各種氣壓系統精密伺服控制應用上之可能性。
氣動馬達種類與原理
本篇文章將以實際商品研發為目標,研究開發氣動馬達伺服控制系統,其中包括:
1.氣動伺服馬達系統設計與製作。
2.以HT32F52352晶片為基礎之氣動馬達伺服控制器設計與製作。
3.HT32F52352 MCU Based氣動馬達精密伺服。
其與電氣馬達伺服控制作一對應比較,示意圖如圖1所示。
圖1 氣動與電氣馬達伺服控制系統比較圖
氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉換成旋轉的機械能的裝置,在氣壓傳動中使用最廣泛的是葉片式和活塞式氣動馬達。葉片式氣動馬達主要由1為轉子,2為葉片,3為進出氣孔,4為氣缸體等零件構成(圖2)。上有進、排氣用的配氣孔槽,轉子上銑有長槽,槽內有葉片。定子兩端有密封蓋,密封蓋上有弧形槽與進、排氣孔及葉片底部相通,轉子與定子偏心安裝。這樣由轉子的外表面、葉片(兩葉片之間)、定子的內表面及兩密封端蓋就形成了若干個密封工作區。
圖2 葉片式氣動馬達的構造示意圖
圖3為一小型活塞式氣動馬達,是一種通過曲柄或斜盤,將若干個活塞的直線運動轉變為回轉運動的氣動馬達。按其結構不同,可分為徑向活塞式和軸向活塞式兩種。活塞式氣動馬達適用於轉速低、轉矩大的場合。其耗氣量不小,且構成零件多,價格高。其輸出功率為0.2~20kW,轉速為200~4,500r/min。活塞式氣動馬達可用作傳送帶等的驅動馬達,圖4為活塞式氣動馬達的構造示意圖。
圖3 小型活塞式氣動馬達
圖4 活塞式氣動馬達的構造示意圖
氣動馬達控制系統架構
MCU Based氣動馬達轉速伺服控制器主要是由氣壓源、空氣調理組、5口3位比例閥(FESTO MPYE-5-1/8)、快速排氣閥(FESTO MPYE-5-1/8)、輪葉式氣壓馬達(TONSON V1-L)、光學旋轉編碼器(HTR-W-500)、伺服控制器(核心為HT32F52352晶片)、個人電腦及相關運動控制電路所構成。其系統架構圖,如圖5所示。
圖5 氣動馬達控制系統架構圖
氣動馬達伺服控制,其工作原理(MCU Based閉路控制)詳述如下:
使用者使用調速旋鈕(VR1)設定之氣動馬達轉速值,HT32F52352 MCU Based伺服控制器計算相對應之控制量,經伺服控制器內運算放大電路送出0~5V電壓至比例閥,比例閥依照輸入的電壓大小控制高壓空氣進入氣動馬達之流量,使得氣動馬達按照期望之轉速運轉。最後,經由光學編碼器的量測送出方波訊號至速度轉換器轉換為類比電壓訊號0~3V傳輸至伺服控制器,伺服控制器再根據此回授轉速值以及內建控制法則(Control Law),調整輸出類比電壓訊號,進而達到氣動馬達轉速閉迴路控制。
其中位於氣動馬達出入口之兩只快速排氣閥,其功能是使氣動馬達排氣不再經由5/3氣壓比例閥排氣,而是經由快速排氣閥較大口徑排氣口排氣,由於氣動馬達排氣是經由最短路徑排放,阻力最小,氣動馬達背壓減小,因此氣動馬達轉速大幅增加。氣動馬達轉速閉迴路控制方塊圖,如圖6所示。
圖6 氣動馬達轉速閉迴路控制方塊圖
在對氣動馬達系統進行伺服控制器設計之前,本文將以實際實驗資料對氣動馬達進行開路系統鑑別,其目的是將氣動馬達轉動動態方式,此一非線性函式以一線性回授控制系統型式表示之,以便後續伺服控制分析與設計。本文設計之氣動馬達系統鑑別方塊圖如圖7所示。
圖7 氣動馬達系統鑑別方塊圖
此一MCU Based的氣動馬達轉速伺服控制器,乃是使用兩顆盛群HT32F52352的微控制器作為運動控制核心,其主要功能有二項:
1.第一顆微控制器對氣動馬達,進行功能控制,包括LCM操作功能顯示、讀取功能鍵訊號。
2.第二顆微控制器根據功能設定,對氣動馬達進行轉速伺服控制。
MCU位居氣動馬達控制核心
主要是由HT32F52352晶片與運算放大電路所構成,方塊圖如圖8所示,功能分述如下:
圖8 MCU 控制驅動電路方塊圖
1.HT32F52352晶片擔任主控制器的任務,根據功能選擇開關輸入(1組4連動開關),讀取輸入電壓值(ADC1~4),進行不同功能氣動馬達控制。
2.放大電路,使用741運算放大器將0~3V電壓放大0~5V,送至比例閥。
MCU速度顯示器電路
主要是由HT32F52352晶片、與一LCM顯示器電路所構成,其工作原理詳述如下。因本氣動馬達最大轉速為6,000rpm,所以採用一LCM顯示器來顯示轉速,此LCM顯示器之8bit資料匯流排與PortB連接,4bit控制匯流排與PortC連接,HT32F52352晶片讀取速度轉換器送來之電壓並計算相對應之轉速並顯示轉速。
MCU Base馬達測試結果
本文將作品分成氣壓馬達系統、驅動電路、七段顯示器電路與HT32F52352晶片部份進行個別實機測試,最後再將四個系統組合起來進行整合系統實機測試。
首先是氣動馬達系統組裝與測試,氣體壓力設定為4bar,由電源功供應器提供0~5V直流電壓給5/3比例控制閥,改變氣體壓力,量測氣壓馬達的轉速特性。
接著是速度轉換器校正與測試,使用波形產生器產生不同頻率之方波給轉速轉換器(Frequency to...
盛群新推出HT66F2630高精準/低電流LIRC & A/D MCU
盛群(Holtek)新推出高精準/低電流LIRC兼具A/D電路Flash MCU HT66F2630,針對定時喚醒與省電計時產品,提供低待機功耗應用最佳解決方案,延長電池壽命;特別適用於各種高精準/低電流之省電計時應用,如NB-IoT或電池供電之消費性產品。
HT66F2630主要資源包含2K×16 Flash ROM、128 Bytes RAM、64×8 True Data EEPROM;內建高精準/低電流振盪器32kHz LIRC,頻率誤差小於±0.5%常溫25℃/定壓3V,-20℃~ +70℃/定壓3V誤差小於±3%。電壓3V時看門狗與時基開啟之待機功耗可低於1µA(典型值)。而內建的A/D與參考電壓更可量測外部類比訊號,並內建直驅LED電路。
HT66F2630提供8SOP、10MSOP、16SSOP、16/20NSOP封裝銷售方式。而仿真器採用OCDS EV架構晶片HT66V2630,使開發調試更為簡便。
盛群推出Sub-1GHz OOK/FSK RF發射器OTP MCU
盛群(Holtek)推出全新BC48R2021晶片Sub-1GHz OOK/FSK RF發射器1K OTP MCU。BC48R2021 MCU具有1K×14 OTP程式記憶體、SRAM 64 Bytes、工作電壓2.3V~3.6V、I/O功能複用及極大化、內建高精準度RC振盪電路、休眠快速喚醒等功能。射頻整合低耗電、高效能、數位OOK/FSK調製的RF Transmitter,RF特性符合國際FCC/ETSI規範,發射特性佳;只需外掛一顆16MHz晶振,可靈活設定RF頻段,動態調整發射功率等等。
BC48R2021是性價比具競爭力的RF Sub-1GHz Tx MCU。工作溫度範圍-40℃~85℃,16NSOP-EP封裝適合無線吊扇、無線門鈴、RF開關等需要無線單向射頻發射控制的應用。
同時提供軟、硬體功能齊全的發展系統HT-IDE3000,配合e-ICE模擬器模擬實際開發產品、執行追蹤分析等功能;Holtek RF工程服務團隊提供無線發射技術支援,適合需要更快速並更有效率發展無線產品的使用者進行開發。
盛群新推出Sub-1GHz超外差OOK RF接收器MCU
盛群(Holtek)推出全新BC68F2332射頻晶片Sub-1GHz超外差OOK RF接收器Flash MCU,具有高性價比優勢。搭配Holtek RF團隊無線技術支持,可快速切入例如鐵捲門、電動門、燈控、吊扇、吊扇燈、無線開關、無線插座、安防、無線門鈴、集成吊頂、智能家居等之無線接收產品應用。
BC68F2332的資源包含2K×14 Program Memory、64×8 RAM、32×8 True EEPROM。RF接收頻段為300MHz~935MHz Sub-1GHz ISM頻段,射頻特性符合ETSI/FCC規範。只須外掛一顆16MHz晶振,具有低接收功耗:3.2mA@433MHz;高接收靈敏感度:-110dBm@20ksps,最高傳輸速率20ksps。BC68F2332工作電壓:2.5V~5.5V、工作溫度範圍-40℃~85℃,採用16NSOP-EP封裝。