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关于本次座谈

座谈简介

旋转变压器具有耐热、防尘、抗振动等优秀的耐环境特性以及高性价比,被广泛地应用在航空、汽车、工业和消费应用等市场。瑞萨基于旋转变压器的电机控制解决方案,通过将RDC (Resolver-to-Digital Converter)专用IC 和 RX 系列微控制器相结合,实现高精确度的电机控制系统。该方案具有高精确度、低噪声、低振动、低功耗、最大化电机扭矩等优点。利用微控制器的驱动程序软件,可以方便地控制基于旋转变压器的步进电机或无刷直流电机。瑞萨提供了方案评估套件、示例代码、开发支持工具和旋转变压器电机应用笔记,以便用户可以立即启动带旋转变压器的电机控制。


• 凡当天参加研讨会并填写问卷的工程师网友,均有机会获得如下奖品,请大家积极参与互动转发。

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专家介绍

刘涛 刘涛
MCU事业发展部高级经理
瑞萨电子MCU事业发展部高级经理,负责电机类MCU的规划及市场推广。十多年的半导体从业经历,拥有丰富的技术积累和市场经验。结合瑞萨电子高性价比的产品和解决方案,为客户MCU选型及项目开发提供专业建议。

精彩问答

[问:] 瑞萨旋转变压器电机控制适用于那些类型的电机应用?
[答:] 需要高精度位置控制的电机控制,比如机器人手臂、AGV自动导引车、伺服控制、XY工作台等等
[问:] 旋转变压器的一次、二次绕组随转子的角位移发生相对位置的改变函数是什么关系?
[答:] 请下载PPT内容,里面有比较详细的函数计算描述,如有疑问请联系我们
[问:] 瑞萨的旋转变压器电机控制有哪些创新突破?
[答:] 高分辨率,高性价比,相位差检测的自主专利算法,绕组误差校正功能等等
[问:] 编码器电缆屏蔽线未接或脱落:这会引入干扰信号,使波形不稳定,影响通信的准确性,必须如何正确解决?
[答:] 瑞萨的旋转变压器方案加入了绕组误差校正功能和磁噪声滤除功能。另外对于旋转变压器连接故障也有检出功能
[问:] 瑞萨旋转变压器电机控制是否也还有哪些瓶颈或挑战呢?
[答:] 对于算法的要求比较高,内部硬件模块比如数学转化电路、校正电路、滤波器等等性能要求比较高。瑞萨提供了成熟的RDC驱动软件、参考设计电路等等,以方便客户减少工作难度
[问:] 如何确保旋转变压器在严苛和恶劣的环境中长期保持出色的可靠性和高精度性能?
[答:] 旋转变压器本身由与电机相同的材料制成,几乎不受物理因素影响。
[问:] 瑞萨旋转变压器是否有哪些自主的独特创新元素?
[答:] 瑞萨新的经济高效的旋转变压器解决方案,通过新的RDC-IC + MCU组合实现高速响应和缩短阶跃时间,利用MCU的部分功能,简化RDC-IC电路,同时降低RDC-IC的成本。支持电压检测型/电流检测型。通过实现绕组线圈校正功能来降低成本。
[问:] 相比较哪类控制方案更理想些?
[答:] 相对开环控制方式、无传感器控制方式,旋转变压器在分辨率、效率、扭矩等方面都有更好的表现
[问:] 旋转变压器是否易于疲衰老化?
[答:] 旋转变压器的构造和电机是相同的,主要由线圈定子和转子来构成,几乎不受外界环境的影响
[问:] 旋转变压器电机有哪些特点?
[答:] 传感器通过电磁感应输出轴角度。 旋转变压器由固定在电机外壳上的定子和多个线圈,以及固定在电机轴上的凸起转子来组成。它设计用于向定子线圈发送激励信号,并根据转子旋转时的电抗变化,输出θ角度相对应产生的sinθ/cosθ电压
[问:] 旋转变压器有哪些性能优势?
[答:] 环境耐受性 (灰尘、振动、磁性、水/油)好,是性能/成本/环境耐受性的卓越平衡。
[问:] 瑞萨变压器产品低噪音、低功耗在智能家电方面应用如何?
[答:] 目前家电上对于电机位置精度要求不高,多采用无传感器的电机控制。也有一些高端的家电产品,对于电机振动噪声及环境耐受性有特别的要求,可以考虑采用瑞萨 带旋转变压器传感器的电机控制方案
[问:] 瑞萨旋转变压器电机控制解决方案对于产品应用环境是否有要求?
[答:] 对于环境耐受性好(灰尘、振动、磁性、水/油),几乎不受物理因素影响。
[问:] 有哪些具体案例?
[答:] 伺服控制,机器人手臂,助力自行车等等应用
[问:] 控制精度有多高水平?
[答:] 可以达到200,000p/r。
[问:] RDC专用IC是专门处理旋转变压器信号的IC?是自带激励的IC吗?偶温度补偿功能码?
[答:] 瑞萨RDC-IC是专门处理旋转变压器信号的IC,通过RX MCU提供激励信号,并由RDC-IC接受旋转变压器反馈信号进行进一步的位置检测控制。RDC-IC有温度保护功能
[问:] 瑞萨旋转变压器电机控制有哪些技术优势?
[答:] 1、高速响应,通过新的RDC-IC + MCU组合实现高速响应和阶跃时间缩短。 2、利用MCU的部分功能,简化RDC-IC电路,同时降低RDC-IC的成本。 3、支持电压检测型/电流检测型。通过实现绕组线圈校正功能来降低成本。
[问:] 旋转变压器有哪些种类
[答:] 市面上常见的电压检测类型,少数的电流检测类型。一般的RDC-IC都只支持电压检测类型的旋转变压器,而瑞萨的解决方案可以同时支持电压检测和电流检测类型的旋转变压器
[问:] 环境适应性如何?
[答:] 瑞萨旋转变压器+新型RDC-IC的方案,几乎不受物理因素的影响(灰尘、振动、磁性、水/油等),提高了环境耐受性。
[问:] 提供什么样的学习套件?电机解决方案的设计是否顺利上手。
[答:] 瑞萨提供带旋转变压器的步进电机评估系统RTK0EMX270S01020BJ,包含:48V 2A步进电机用逆变板,RX24T + RDC IC CPU板和带旋转变压器的步进电机 (MinebeaMitsumi),容易操作。
[问:] 特色创新有哪些?
[答:] 自主专利算法,高分辨率位置控制,绕组线圈误差校正功能,磁噪声滤除,通过RX MCU配合RDC-IC的组合方式提供整体交钥匙解决方案,降低整体成本
[问:] 相比于编码器方案,可以节约多少成本?
[答:] 新的RDC-IC算法可以低成本用于任何旋转变压器。与光学编码器相比,提高了分辨率、环境耐受性
[问:] 旋变是否可以进行实时转速测量?最低转速是否有限制?
[答:] 可以实现转速测量,可以实现非常低速的运行。
[问:] 最高电压等级是多少
[答:] 瑞萨的RX MCU和RDC-IC都是支持5V工作电压
[问:] 瑞萨旋转变压器技术特点有哪些?
[答:] 高性价比,自主专利算法,高分辨率,绕组线圈误差校正功能,磁噪声滤除等等
[问:] 与其他竞争对手相比,瑞萨基于旋转变压器的电机控制解决方案在哪些方面更具有优势?
[答:] 位置分辨率更高,可达200000p/r;转换误差小,±0.2°;转换延迟
[问:] 旋转变压器的应用场合有哪些?
[答:] 需要高精度电机位置控制的场合,比较电动汽车、机器人、AGV自动导引车、云台摄像机、伺服控制等等
[问:] 瑞萨可以提供哪些技术支持?
[答:] 基本从评估、开发到量产的一站式解决方案支持,具体可以联系我们
[问:] 旋转变压器仿真难度大吗?
[答:] 瑞萨提供的辅助开发工具 Renesas Motor Workbench可以实现电机的辅助开发,电流波形监测,参数设定等
[问:] 旋转变压器控制电机的功率范围?
[答:] 这个没有要求。旋转变压器传感器与电机的功率范围并没有关联,电机的功率范围却决于电机系统的设计
[问:] 变压器的驱动软件可以安装在哪些系统上面?
[答:] 瑞萨提供基于RX MCU的旋转变压器RDC-IC驱动软件
[问:] 旋转变压器检测位置怎么与电机实际的位置相对应?
[答:] 通过分析旋转变压器的正余弦信号可以获取电机的位置
[问:] 绝对式编码器电池电压下降:这种故障通常有含义明确的报警,这时需更换电池,如果参考点位置记忆丢失,还须执行重回参考点操作吗?
[答:] 瑞萨的解决方案中RX mcu通过算法可以实现电机初始位置的检测,再配合RDC-IC的位置信息从而得到绝对的电机位置信息
[问:] 瑞萨电机控制解决方案可以将功耗降低到多少?
[答:] 取决于整个系统的设计。瑞萨的MCU和RDC-IC的功耗都是业绩比较好的水平
[问:] 绕组误差校正有哪些注意事项?
[答:] 通过软硬件的结合对误差进行校正。新的RDC通过在添加旋变器信号时将相同幅度的负相位信号应用于绕组误差信号来纠正误差,非常易用
[问:] 相位差检测位置信息的方法,对MCU的硬件资源的最低要求是怎样的?需要跑嵌入式操作系统吗?
[答:] 相位差检查用定时器的功能就可以了,不需要跑嵌入式操作系统。
[问:] 瑞萨旋转变压器主要应用在哪些领域?对应用系统环境有什么特别要求?
[答:] 可以应用于许多新的电机应用产生新的市场,例如自动引导车、机器人手臂、伺服控制等高精度位置控制、环境耐用性的一些新兴应用。
[问:] 旋转变压器的检测方法有哪些?
[答:] 瑞萨新型RDC-IC支持电压检测类型和电流检测类型。
[问:] 最高到80MHZ吗?再提高的话,精度是正相关吗
[答:] 精度取决于激励频率、定时器时钟和旋转变压器的极对数。
[问:] 旋转变压器精度能到多少?
[答:] 位置分辨率可达到200000P
[问:] 整个测量电路耗电量如何?
[答:] RDC-IC的电流消耗电气特性为:正常操作模式:20 mA (Typ.) 省电模式:420 μA (Typ.)
[问:] 整个测量电路耗电量如何?
[答:] RDCIC
[问:] 旋转变压器的应用市场有哪些?
[答:] 适用于许多新的电机应用和新的市场,如高精度位置控制,低速平滑,环境适应性强,高效率的应用场合。如机器人手臂、自动导引车、伺服控制等等。
[问:] 延迟大约多少时间?
[答:] 转换延迟
[问:] 对应用电压有哪些技术应用要求?传感器信号传输可靠性怎么样?
[答:] 旋转变压器传感器:利用电信号检测电机旋转位置的位置传感器,属于一种磁性旋转角度传感器。其环境耐受性好,几乎不受灰尘、振动、磁性、水/油等因素的影响
[问:] 旋转变压器也是由瑞萨提供吗?还是可以使用任意第三方产品?
[答:] 瑞萨不提供旋转变压器,可以使用第三方产品,瑞萨提供MUC控制器和旋转变压器的控制器RDC-IC。
[问:] RX MCU是电机专用控制MCU吗?
[答:] RX-T系列的MCU,是瑞萨电机专用控制MCU。RX家族还有很多其他的产品,具体可以浏览瑞萨官网
[问:] 旋转变压器的使用注意事项有哪些
[答:] 防止变压器过载运行、防止超温
[问:] 抗干扰能力如何?
[答:] 对外部环境的耐受性比其他类型的传感器更好
[问:] RDC-IC是内置的还是外置的
[答:] 是单独的RDC-IC芯片,结合瑞萨RX MCU一起使用
[问:] 对应用技术后环境要求有哪些?运行稳定性如何??
[答:] 加入绕组校正功能后,提高电机和旋转变压器的实用性
[问:] 瑞萨传感器技术资料如何获得
[答:] 在瑞萨官网上都由芯片资料和相关的应用手册。https://www2.renesas.cn/us/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rx-32-bit-performance-efficiency-mcus/rtk0emx270s01020bj-evaluation-system-stepping-motor-resolver
[问:] 旋转变压器成本如何?
[答:] 新的RDC-IC算法可以低成本用于任何旋转变压器, 利用MCU的部分功能,简化RDC-IC电路,同时降低专用芯片部分的成本。
[问:] 旋转变压器是否会受哪些因素的干扰影响呢?
[答:] 旋转变压器+新型RDC-IC几乎不受物理因素影响
[问:] 旋转变压器是否也有哪些性能短板?
[答:] 受到旋转变压器线圈绕组的精度影响,成本相对于低端的磁性传感器较高,属于一种性价比比较高的电机控制方式。市面上RDC-IC普遍偏贵,瑞萨的RX MCU + RDC IC的组合方案有助于降低系统成本
[问:] 旋转变压器电机控制解决方案有哪些技术创新和优势?
[答:] 高速响应、RDC-IC成本改善、旋转变压器传感器成本改进
[问:] 与系统接口的难易程度?
[答:] 比较简单,请参考瑞萨提供的应用手册
[问:] 对环境有何要求吗?
[答:] 瑞萨旋转变压器+新型RDC-IC的方案几乎受物理因素影响
[问:] 瑞萨提供电机吗?还是只有MCU控制器?
[答:] 瑞萨不提供电机,只提供MCU控制器。
[问:] 旋转变压器,用以检测电机转子位置,控制器解码后可以获知电机转速
[答:] 对的,电机转速和位置都可以检测
[问:] 组合实现RDC,Mcu只能用瑞萨的吗?
[答:] 对的,是由瑞萨RX MCU和RDC-IC组合的方式。RDC-IC的驱动库在RX MCU中进行处理,由瑞萨提供支持和维护。
[问:] MCU实现测量,需要执行什么样的算法?
[答:] 瑞萨提供运行在RX MCU上面的RDC-IC驱动软件来进行位置检测,具体可以参考瑞萨官网。
[问:] 200000p/r是个啥指标
[答:] 就是20万脉冲每转,是代表旋转变压器位置分辨率,等同于17.5位分辨率
[问:] 与光学编码器的具体不同是?
[答:] 与普通光学编码器相比,提高了分辨率、环境耐受性并降低成本。光学编码器需要霍尔传感器来检测磁极,易受外部磁场影响,对传感器安装精度有要求。新的RDC-IC算法可以低成本用于任何旋转变压器。
[问:] 旋转变压器的优点有哪些?
[答:] 低成本,环境耐受性好
[问:] 有没有轴承之类的机械部件?
[答:] 瑞萨是半导体芯片公司,不提供机械部件哈
[问:] 在新能源汽车领域,瑞萨的本方案有应用吗
[答:] 今天讲到的产品和方案属于非汽车等级的,主要用于工业、消费类市场。瑞萨有其他用于汽车领域的旋转变压器方案,请查阅瑞萨官网。
[问:] 旋转变压器电机控制有哪些难点?
[答:] 主要是对于反馈信号的处理计算,得到精确的位置信息。对于解码芯片和软件算法都有较高要求。我们的方案基本把这些难点都解决了,提供给客户是接近量产的整体交钥匙方案
[问:] 旋转变压器的主要参数有哪些?
[答:] 额定励磁电压和励磁频率、变压比和最大输出电压、电气误差
[问:] 旋转变压器分辨率达多少?
[答:] MCU时钟/激励频率,(4000-200000)
[问:] 高精确度是什么水平?
[答:] 根据激励频率、MCU时钟及旋转变压器极对数来决定角度分辨率,理论上可以达到12~17.5bit的高分辨率
[问:] 瑞莎的旋转变压器有哪些特点?
[答:] 瑞萨新型RDC-IC,通过与MCU的组合实现高速响应和阶跃响应,通过实现绕组线圈矫正功能来降低成本。
[问:] 旋转变压器接线正确性怎样检查最简单?
[答:] 我们有应用手册说明,可以到瑞萨官网下载。瑞萨的方案对于旋转变压器连接断开有自动检测功能。
[问:] 旋变支持绝对值编码器吗?
[答:] 支持
[问:] 编码器在电磁兼容性方面有什么优势?
[答:] 不受外部环境的影响,电磁兼容性很好
[问:] 在哪里可以下载旋转变压器解决方案和应用案例文档?
[答:] 您可以访问瑞萨官网,搜索RX24T和RDC-IC相关的文档,如:"RAA306400XGFP", "Guide to Selecting Peripheral Components for Use with the Resolver-to-Digital Converters", "Using the RX24T for Vector Control of a Two-Phase HB-Type Stepping Motor Incorporating a Resolver Sensor",等等。稍后讲座中会提到。
[问:] 对应用电压有哪些技术应用要求?传感器信号传输可靠性怎么样?
[答:] 对输入电压没有特别的要求。RDC-IC本身工作电压是4.5-5.5V。旋转变压器由激励信号产生线圈电磁感应的正余弦电压信号,给到RDC-IC及MCU进行位置信息的检测,基本不受外部环境的影响,可靠性很高。
[问:] 特色新意有哪些?
[答:] 高分辨率,低成本,特别是环境耐受性好
[问:] 控制精度能达到多少?
[答:] 位置分辨率可以达到200000p/r
[问:] 瑞萨在电机控制方案有哪些技术优势,适用哪些类型电机应用?
[答:] 电机控制是瑞萨的强项之一,我们有各种类型的电机控制方案,比如方波、正弦波FOC,encoder,旋转变压器等等。
[问:] 瑞萨有磁阻式旋转变压器吗?型号多少?
[答:] 瑞萨并不提供旋转变压器,我们提供控制芯片和方案。瑞萨方案可以适配多种类型的旋转变压器,基本上市面上常见的都可以支持
[问:] 线性误差、电气误差、交轴误差哪个指标更应该关注?
[答:] 根据系统需求来决定,通常都需要关注。特别是电气角度误差,是决定电机位置控制分辨率和精度的关键。瑞萨的旋转变压器方案可以通过软硬件结合的方式对电气角度误差进行校正,达到比较好的精度。
[问:] 旋转变压器电机是什么电机?
[答:] 带有旋转变压器传感器的电机,就是利用旋转变压器原理来实现电机位置控制。在电机尾部常常绑定一个旋转变压器的传感器
[问:] 旋转变压器与旋转编码器的主要区别?
[答:] 选择编码器其实就是利用旋转变压器的原理来实现电机位置的传感器功能
  关于瑞萨电子  

瑞萨电子(TSE: 6723) ,科技让生活更轻松,致力于打造更安全、更智能、可持续发展的未来。作为全球微控制器供应商,瑞萨电子融合了在嵌入式处理、模拟、电源及连接方面的专业知识,提供完整的半导体解决方案。成功产品组合加速汽车、工业、基础设施及物联网应用上市,赋能数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。更多信息,敬请访问renesas.com 。关注瑞萨电子微信公众号,发现更多精彩内容。