Siete attratti dalle parole “fast time to market” quando le vedete riferite allo starter kit di un microcontrollore? Oppure queste parole sono ormai praticamente prive di significato. Forse si dovrebbe dire "esso vi aiuterà a consegnare il vostro progetto in tempo in modo efficiente, efficacemente e con successo", anche se tutto ciò non risulta molto pratico. Nella realtà attuale, cercare una soluzione a microcontrollore significa ora qualcosa di più complicato a cui pensare rispetto alla verifica di disponibilità di software di qualità, di riferimento hardware, di certificazione di sicurezza; sono richiesti anche una buona interfaccia grafica utente e la presenza di sviluppi e di supporto da parte di esperti di partner terze parti. Sopra a tutto, però, vi è la vostra applicazione a cui pensare. Quindi la domanda principale sembra essere: questo tool di sviluppo è adatto a rendere il vostro progetto più facile e la vostra azienda di successo? Il lavoro del fornitore di microcontrollori oggi è quello di rendere il designer di successo in quanto ciò rende il fornitore stesso di successo. Questo è il motivo per cui una nuova generazione di soluzioni a microcontrollori sta comparendo sul mercato, fornendovi il necessario per essere efficienti, efficaci, puntuali e di successo, il tutto pronto all’uso.
Un caso di studio di un’applicazione di controllo motore
Consideriamo un caso di studio. Una società vuole sviluppare un sistema di ventilazione per la gestione di flusso d’aria, eliminando le vibrazioni con il funzionamento a bassa velocità. Il sistema dovrà funzionare da 200RPM a 4000RPM a 800 W, 400 V, con coppia a 1Nm utilizzando un motore brushless AC azionato da un inverter trifase sensorless. Le aziende in gara devono fornire un prototipo funzionante in quattro settimane.
Tre sono le società in gara. La società "A" assegna a questo compito un team di tre ingegneri, la società "B" e la società "C" assegnano un singolo ingegnere per produrre il prototipo. Quattro settimane dopo il cliente ha assegna la successiva fase dello sviluppo alla società "C". Perché è successo questo? La società "A" ha prodotto un prototipo funzionante nei tempi richiesti ma è risultata essere fuori budget. La società "B" era in ritardo e non è stata considerata, mentre la società "C" ha presentato un prodotto funzionante in tempo e nel budget richiesto. Tutti e tre le società hanno eseguito le stesse operazioni di sviluppo e regolazione del motore per produrre un sistema funzionante; estrarre i parametri del motore, preparare il software trifase per pilotare il motore; sintonizzare i filtri closed loop per la velocità e la coppia relative alla specifica applicazione e sviluppare il sistema hardware a Mcu per la dimostrazione. Proviamo a esaminare I risultati. Entrambe le società "A" e "B" hanno un approccio convenzionale per preparare la dimostrazione. Adattando un hardware esistente a sostegno delle richieste del progetto; adattando un software sensorless trifase esistente; estraendo i parametri del motore con un misuratore Rlc; mettendo a punto il filtro Pi corrente utilizzando il software e un oscilloscopio esterno in modo da far girare il motore e successivamente molte ore-uomo per ottimizzare il software e filtri Pi al fine di ottenere le risposte di velocità e di coppia richieste.
Quindi la domanda è: che cosa ha fatto la società "C" in modo diverso?
Un approccio differente
La società "C" ha avuto un approccio differente in quanto aveva poche soluzioni esistenti disponibili, quindi è andata alla ricerca di un kit completo per soddisfare i tempi di sviluppo e il budget. Hanno scelto un kit di controllo motore Renesas che è arrivato completo di un software di riferimento trifase sensorless sviluppato professionalmente e royalty-free, di una piattaforma di riferimento hardware comprendente schemi elettrici completi, distinte materiali, file Gerber per il layout e la possibilità di connessione di una unità inverter ad alta tensione esterna pienamente compatibile. Tutto il software è completamente certificato Vde e viene fornito completo di ambiente di sviluppo e interfaccia grafica. Molto più di quanto ci si possa aspettare di trovare in un kit a basso costo per controllo motore. Questo si può considerare un buon inizio in quanto per la demo non è richiesta progettazione hardware, solo una semplice configurazione della scheda di controllo Mcu per l'inverter esterno. Il sistema software sensorless è pronto, deve solo essere adattato per lavorare con il motore (in pratica si devono ricavare i parametri ed eseguire la messa a punto). Nonostante il progettista abbia familiarità con il controllo motore, ha una limitata esperienza in messa a punto dei motori. Mentre le altre due società hanno scelto di fare questa parte manualmente, uno dei motivi principali per cui il kit Renesas è stato scelto è che il software include alcune funzioni avanzate di regolazione del motore quali l'identificazione automatica dei parametri per la maggior parte dei motori brushless a magneti permanenti trifase e una parte di software di autocalibrazione dei coefficienti di progetto per filtri Pi (correnti), integrato nel codice sorgente del microcontrollore e progettato per funzionare sotto il controllo della Gui Pc senza la necessità di alcun hardware aggiuntivo. Nell’interfaccia grafica è incluso anche un oscilloscopio digitale, eliminando la necessità di apparecchiature esterne. Una volta che il progettista ha installato tutto il software e l’interfaccia grafica necessaria, il kit è stato testato con il motore fornito nel kit e a questo punto tutto era pronto per iniziare lo sviluppo utilizzando il motore del cliente. Si è deciso che, poiché il motore avrebbe dovuto essere pilotato verso il basso fino a 200RPM, per la demo si sarebbe utilizzato un sistema a 3 shunt al fine di limitare gli effetti dei bassi livelli di segnale e di fornire un funzionamento più stabile a bassa velocità. Nessun cambiamento è stato necessario per l'inverter. Dopo il collegamento e la configurazione della scheda di controllo per l'inverter esterno tramite la documentazione fornita, si è collegato il motore e attivata la Gui sul Pc. Una volta che la Gui è collegata con il software della control board le funzioni di calibrazione dei parametri "Current Pi tuning" e di "Motor Identification" sono a disposizione per avviare il processo di configurazione del software per azionare il motore con il "tab" per attivare l’oscilloscopio digitale. Alcuni parametri devono essere modificati e inseriti nella finestra "Parameter settings” prima di iniziare il processo di autocalibrazione. Una volta completata un click su "Current PI tuning (Auto)" calcola automaticamente i coefficienti proporzionale ed integrale per il filtro di controllo Pi prendendo solo pochi secondi. I risultati sono memorizzati nel software. A questo punto la risposta dinamica basata su questi coefficienti può essere controllata manualmente con l'oscilloscopio, regolando i parametri se necessario. A questo punto devono essere misurati la resistenza di statore del motore, l’induttanza di statore e sincrona e il flusso del magnete permanente. Anche in questo caso un semplice click del tasto "Motor Identification" è tutto ciò che è richiesto. Una volta completata questa fase il sistema è pronto per avviare il motore. Eseguire la rotazione del motore permette di completare la regolazione del sistema con il sistema stesso testato con il motore in condizioni di carico. Questo richiede di solito un po’ di tempo e dipende dall'esperienza del progettista. La Gui consente ancora il pieno controllo, il monitoraggio e la regolazione dei parametri di sistema e del motore durante il funzionamento, utilizzando la funzione oscilloscopio per analizzare le forme d'onda. Per ricapitolare, utilizzando la Gui e il software di misura integrato è possibile controllare un motore sensorless a controllo vettoriale in pochi minuti. Mentre lo sviluppo completo richiede un po' di più, questa procedura ha permesso al progettista un ampio margine per ottenere una demo funzionante verso il cliente nei tempi stabiliti, secondo le specifiche e nel rispetto del budget, al fine di vincere il business per la propria azienda. Questo studio si basa sull'uso dei kit “Rotate-it”, soluzioni di controllo motore disponibili per le famiglie di microcontrollori a 32 bit RX100, RX200 e RX600, che fanno parte delle soluzioni di nuova generazione proposte da Renesas. Queste abbracciano una filosofia che va oltre il time to market, fornendo piattaforme di riferimento professionali software e hardware combinate con caratteristiche uniche per fornire ai progettisti gli strumenti per lavorare in modo efficace, efficiente e con successo in una varietà di settori di mercato, con un costo d'ingresso bassa.
Soluzioni per applicazioni Hmi
Renesas mette a disposizione dei propri clienti una vasta scelta di Solution Kit specifici per diverse applicazioni. Un ulteriore esempio è quello del kit dedicato allo sviluppo di soluzioni di interfaccia uomo-macchina per la famiglia di Mcu RZ/A. Tale famiglia si caratterizza per un potente core Arm Cortex-A9 a 400 MHz e, in combinazione con le funzioni di Fpu e crittografia, include un set di periferiche ricco che comprende le interfacce di comunicazione per Ethernet, Can, Iebus e Usb, con grafica avanzata come Image Rendering, codec Jpeg, Ntsc/Pal processing Yuv/Rgb, IP di elaborazione audio per Scux, decodifica Cdrom e generazione del suono, più 10 MB di Sram integrata per migliorare le prestazioni di sistema e di elaborazione audio e video. In combinazione con un ampio ecosistema software, questa famiglia è ideale per la prossima generazione di applicazioni di interfaccia uomo-macchina. Con ampia scelta all’interno dell'ecosistema software, la selezione di quale utilizzare diventa complicata, ma non è così che la prossima generazione di sviluppi Hmi dovrebbe funzionare. Un unico Solution Kit che supporta soluzioni univoche come IS2T JVM, TES Giuliani, Segger emWin, Altia Design ed Express Logic Guix, permette ora di supportare tali applicazioni, in modo che il progettista possa scegliere il software preferito e iniziare a progettare rapidamente risparmiando tempo e costi.
Soluzioni per comunicazioni powerline
Gli sviluppatori di tecnologia di comunicazione complessa, quali i sistemi powerline a banda stretta Ofdm, devono affrontare un diverso insieme di problemi, non ultimo l'obbligo di supportare molti standard powerline. Ad esempio, supportando più contatori intelligenti basati su differenti protocolli in diversi paesi che utilizzano bande di frequenza e specifiche differenti. Un unico progetto che supporta standard multipli sarebbe chiedere troppo, non è vero? Forse no, dato che ora è disponibile una soluzione modem Plc flessibile basata su un modem a banda stretta altamente integrato con il controllore Mac, un processore di segnale digitale ad alte prestazioni per l'implementazione del layer fisico, un front end analogico integrato con amplificatore adaptive a guadagno controllato e un motore di sicurezza hardware AES128 incorporato. L’hardware è abbinato con un software certificato per standard come Prime e G3 e offre una soluzione leader in grado di soddisfare le attuali esigenze del mercato del powerline. Il software certificato può essere un fattore chiave in un design di successo, risparmiando il tempo di progettazione e costi. La certificazione di prodotti finali può rappresentare una percentuale enorme in termini di tempo e di costi. Se il software fornito è già certificato secondo lo standard appropriato significa che il progettista può dedicarsi allo sviluppo del codice dell'applicazione.
