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#定位解析度 #硬體設計服務 #單晶片SoC #系統封裝SiP #工業4.0

【智慧馬達控制，為大數據服務打底】

工業 4.0 將傳統封閉的馬達系統變得更易控制，可透過有線／無線連接，將馬達系統的數據傳至雲端做大資料分析。客戶為什麼願意多花費額外成本來改變現狀？因為改變會帶來更多價值。工業 4.0 有一項重要功能就是「預測」，消費市場亦然。例如，電冰箱在故障前會發生異響，通常是壓縮機的馬達系統出現故障；如果透過更智慧的馬達控制系統向使用者提前發出警告，那麼用戶存放在冰箱內的食物，就不會因冰箱損壞而變質。這就是智慧馬達控制系統的價值。

現在馬達控制器都力求小型化，減少 BOM 成本。於是，有廠商針對不同功率的馬達控制產品進行訊號鏈產品整合，以單晶片 (SoC) 或系統封裝 (SiP) 形式滿足不同應用場景所需；單一封裝的優點是客戶使用方便，無需購買很多離散器件，減少設計階段。工程師在設計產品時，馬達只是其中一個環節；以機器人為例，雖然機器人身上有很多馬達系統，但終端使用者最在乎的是服務、大數據。若將馬達控制交給供應商完成，那麼工程師就可把資源更集中在服務或軟體。

更有部分半導體供應商表示，只要告知製程需求或扭力等具體規格，即可為客戶提供基本馬達控制「硬體設計」服務；設計完成後，待符合客戶需求的馬達控制器 Demo board 與馬達搭配演示順暢，客戶可直接將其移植到系統端實現。由於以儘量減少元件、物料數目為最高指導原則，PCB 相對也會變小。把微控制器 (MCU) 及馬達控制器整合在一個封裝裡，能節省更多空間，且回授路徑會縮短；另驅動器晶片整合高效能 MOSFET 電晶體，可將電能損耗降至最低。

延伸閱讀：
《ST：我們代客戶先行設計馬達控制器》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0920/33340.html
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#意法半導體ST #STM32 #STSPIN220 / STSPIN230 / STSPIN240

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#智慧工廠 #工業4.0 #中國製造2025 #步進馬達

【步進馬達，在智慧工廠大展身手】

當全世界政府都把眼光放在如何為產業升級與提升生產力時，意謂著既有工業的一切亦必須同步向「數位化」邁進；而「馬達」更在工廠自動化的過程舉足輕重，約可分為直流馬達、交流馬達、伺服馬達及步進馬達幾類。其中，直流馬達、交流馬達雖有較佳的動力輸出；但若要講求控制精度，伺服馬達及步進馬達無疑略勝一籌。尤其是「步進馬達」，由於可依比例追隨脈波訊號轉動，更能達到精確的位置和速度控制，且穩定性佳；而步進馬達的運轉順暢和高能效，是驅動器的設計要素。

步進馬達有全步、半步和微步三個驅動模式。要想控制步進馬達的轉矩和轉速，就必須控制繞組內的電流。傳統馬達轉速轉速受限傳統的電流式控制方法是檢測流經繞組的電流，並將回饋訊號送到控制晶片，然後由控制晶片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強度。這種控制方法使馬達在寬轉速和寬電源電壓範圍內保持理想轉矩，適用於全步進和半步進馬達驅動，且實現容易。然須留意的是，由於閉環控制電路將電流施加到繞組，反電動勢 (BEMF) 會降低繞組電壓，延長電流達到理想值的時間；因此，反電動勢會限制馬達轉速。

雖然系統無需知道反電動勢值，但是，不重視且不修正這個數值將會導致系統性能降低。因為電源電壓變化導致峰值電流有時波動幅度很大，所以，直到現在，工程師還是儘量避免使用電壓式控制方法。此外，為避免反電動勢隨著馬達轉速增加而升高，智慧電壓式控制系統開始構思如何「補償」的問題，使馬達運轉更順暢、微步解析度更高，符合市場對於高精準度定位和低機械雜訊要求的期待。從事機電工作的你，想必也很關心諸如此類的議題……現在就來看看具體的實現方法及工作原理吧！

延伸閱讀：
《步進馬達數位解決方案》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0405/31564.html

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