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Microcontroladores PIC para controlar motores eléctricos

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El distribuidor internacional TME informa en este artículo sobre la amplia gama de microcontroladores PIC de 32 bits, que se divide en varias familias, cada una con un conjunto de funciones específicas.

La más reciente de ellas es la familia PIC32CM «MC», donde «MC» significa «control de motor». Se trata de controlar el funcionamiento de los motores, porque se dedican principalmente a esta tarea. Estos componentes de 32-bits se basan en la arquitectura ARM Cortex -M0+. Se pueden sincronizar con una frecuencia de señal de hasta 48 MHz, tienen una memoria Flash incorporada (hasta 128KB) y 16 KB de memoria SRAM. El voltaje de funcionamiento está en el rango de 2,7 V a 5,5 V CC. Esta gama los hace adecuados para circuitos simples alimentados por baterías, por ejemplo, celdas individuales de polímero de litio (LiPo) o de iones de litio (Li-ion).

Además, de esta manera inicialmente eran inmunes a las fluctuaciones de voltaje que acompañan a los motores eléctricos. También están diseñados para resistir interferencias electromagnéticas (EMC).

En los sistemas de la serie PIC32CM «MC» encontramos una serie de soluciones que facilitan el control del motor. El primero es el PDEC (decodificador posicional) integrado, que es un circuito a través del cual el microcontrolador obtiene información sobre la posición actual del rotor. Esto permite un control preciso y ergonómico del accionamiento: el suministro de los siguientes devanados del motor se realiza en el ángulo de rotación óptimo del conmutador.

De esta manera, el diseñador obtiene un control total sobre el funcionamiento del motor, incluso con cargas elevadas, cuando el control solo mediante una señal PWM puede no ser suficiente.

Control del funcionamiento de motores con microcontroladores PIC32CM

El programa de control de la unidad se basa con mayor frecuencia en declaraciones condicionales. La dirección y la velocidad de rotación del motor dependen de los datos sobre el estado del dispositivo. El microcontrolador puede obtener esta información por medio de señales binarias simples, que fluyen, por ejemplo, de los finales de carrera. Sin embargo, cada vez más a menudo nos encontramos con situaciones en las que se recopilan datos de acelerómetros, sensores ópticos o sensores de campo magnético, etc.

La comunicación con estos sistemas generalmente requiere la implementación de al menos un protocolo en el programa (por ejemplo, SPI o I2C). A medida que aumenta el número de periféricos, así como la complejidad de todo el circuito, los diseñadores a menudo se enfrentan a recursos de hardware limitados del microcontrolador. Por ejemplo, sus temporizadores (contadores) se pueden usar para generar interrupciones, así como también lo pueden usar varias bibliotecas para manejar protocolos de comunicación, mientras que son necesarios para controlar motores. Ocurre que la mera adquisición, procesamiento y transmisión de datos se traduce en el número máximo de dispositivos controlados y obliga al uso de multiplexores y controladores externos adicionales.

Los microcontroladores PIC32CM «MC» tienen una serie de soluciones que facilitan el diseño de sistemas de control complejos, al tiempo que reducen al mínimo el número de componentes externos.

Microcontroladores PIC para controlar motores eléctricos

El control de los motores en los sistemas mencionados se lleva a cabo mediante temporizadores y contadores integrados (TTC) dedicados. Funcionan independientemente de los demás periféricos del microcontrolador, gracias a lo cual las señales de control son precisas y no interfieren con tareas secundarias realizadas por el programa. Transmisión de datos a través de interfaces USART, SPI, I2C, RS485 o LIN – es decir, los estándares más populares utilizados en sistemas integrados industriales. El bus de datos dedicado de 12 bits equipado con un módulo CRC (que minimiza los errores de comunicación) permite el intercambio de datos entre la memoria del microcontrolador y los periféricos sin pasar por su núcleo gracias al mecanismo de acceso directo a memoria (DMA). Esta solución no provoca retrasos en la ejecución del programa.

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