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Commande moteur : Future pose un algorithme de modulation vectoriel sur un microcontrôleur 8 bits

Publié le 07 mars 2019 à 11:29 par François Gauthier        Algorithmes Future Electronics

Future SPINnaker

[EMBEDDED WORLD] Avec la carte fille baptisée SPINnaker, conçue par le distributeur Future Electronics via ses propres centres de conception, les développeurs d’applications de commande moteur ont désormais à disposition un design de référence pour prototypage, fondé sur une plate-forme architecturée autour d’un microcontrôleur 8 bits de STMicroelectronics, le STM8S. L’innovation et l’originalité de cette carte fille sont liées au fait que les ingénieurs de Future ont réussi à mettre en œuvre un algorithme de type SVM (Space Vector Modulation) ou "méthode du vecteur spatial" pour réaliser une modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour la commande de moteurs triphasés, directement sur un microcontrôleur 8 bits à bas coût. Alors que traditionnellement cette approche est peu adaptée aux microcontrôleurs 8 bits en raison de sa complexité de mise en œuvre.

Au sein du circuit STM8S, le logiciel de commande moteur occupe un espace en mémoire flash inférieur à 8 Ko et nécessite moins de 1,5 Ko de RAM. Il intègre un algorithme original de contrôle de vitesse et de réduction de flux, et contrôle la position du moteur avec une résolution de 384 pas par tour. Comparée à la méthode de commutation par bloc, cette modulation SVM offre des avantages significatifs comme un faible bruit acoustique et une absence de variation du couple, moyennant cependant un coût système généralement plus élevé. Un inconvénient que veut surmonter la carte SPINnaker.

Concrètement celle-ci comporte un étage de puissance à trois phases constitué de six composants de puissance Mosfet à 60 V (les STL20N6F7 de STMicroelectronics). Elle inclut également une alimentation USB Type-C contrôlée par un circuit de ST (le STUSB4500) et une alimentation de secours sous la forme d'un supercondensateur de Panasonic pour assurer un arrêt propre en cas de panne d'alimentation accidentelle. Par ailleurs les condensateurs polymère Poscap de Panasonic sont ici utilisés en lieu et place de traditionnels condensateurs céramique multicouches. Quant aux inductances métal-composite de la carte (familles ETPQ de Panasonic et IHLP de Vishay), elles ont une faible empreinte sur la carte et offrent des caractéristiques en courant de saturation et de stabilité en température adaptées aux applications de commande moteur.

La carte est livrée avec une bibliothèque complète pour la mise en oeuvre de l’approche SVM de modulation par vecteur spatial avec un exemple de code d'application et une interface utilisateur graphique (GUI) sur PC pour le développement des projets de commande moteur. A noter que côté développement, la carte SPINnaker est compatible au niveau matériel et logiciel avec le kit Nucleo-8S208RB de STMicroelectronics, une carte de développement pour la famille STM8S sur laquelle la SPINnaker s’installe.

« Il existe de nombreuses cartes de développement de commande moteur pour des développeurs travaillant en environnement microcontrôleur 32 bits, mais des schémas de commande moteur précis à partir d'un microcontrôleur 8 bits sont beaucoup plus rares, explique Etienne Lanoy, directeur des centres d'excellence de Future. Le développement par Future Electronics de la carte SPINnaker corrige la situation en proposant une mise en œuvre de modulation SVM prête à l'emploi sur la famille bien connue de microcontrôleurs STM8S. »

Parmi les nombreuses applications visées, Future cible les petits automatismes, un marché en pleine expansion, dans les domaines automobile, industriel, grand public et domotique pour des moteurs silencieux. Avec la particularité de pouvoir fonctionner dans des environnements sévères, jusqu’à +150°C.

 

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