Elettronica di potenza e controllo motori sono gli argomenti principali di questa categoria. Articoli tecnici e progetti di riferimento sulla gestione della potenza (power management) con approfondimenti sugli alimentatori e sulla conversione di potenza. Inoltre troverete applicazioni per il controllo dei motori (motor control) ed il pilotaggio dei motori (motor driver).
In quasi tutte le piccole grandi applicazioni robotiche c'è la necessità di "azionare" motori elettrici per il movimento del robot, quale per esempio quello relativo alle braccia meccaniche, oppure meccanismi di pan & tilt, posizionatori e numerosi altri. Ogni tecnologia costruttiva di motori elettrici richiede un particolare tipo di "pilotaggio", un motore in corrente continua a spazzole può essere messo in rotazione semplicemente fornendo tensione continua sufficiente ai suoi morsetti, mentre per un motore di tipo brushless tutto ciò non basterà. L'oggetto che si interpone tra motore e "intelligenza" viene chiamato driver e, in questo articolo, dopo aver discusso …
Il livello sempre più spinto di automazione industriale fa si’ che la maggior parte dei processi e delle lavorazioni siano completamente meccanizzate e vengano svolte da robot industriali. I riduttori sono dispositivi fondamentali per la trasmissione del moto e il funzionamento di molti sistemi complessi che trovano applicazioni nei robot, nei manipolatori industriali, nel material handling e nel settore automotive. Nell’industria automatizzata la principale funzione della maggior parte dei riduttori è la trasmissione di coppie e il trasferimento accurato della posizione angolare. Per le applicazioni robotiche l’accuratezza e la precisione sono molto importanti per cui è necessario ridurre al …
Le principali tendenze presenti in quasi tutti i segmenti del mercato dell'alimentazione elettrica riguardano l'aumento dell'efficienza, l'aumento della densità di potenza e la riduzione dei costi. Molti mercati richiedono sistemi efficienti per la gestione dell'alimentazione in termini di convertitori DC-DC: l'industria automobilistica con i suoi veicoli elettrici, il settore medicale con l'avvento di dispositivi sempre più piccoli che richiedono un'efficiente gestione della batteria. Insieme a Steve Roberts, ci occupiamo di vari aspetti che riguardano il mercato degli alimentatori. Steve Roberts è nato in Inghilterra. Ha ottenuto un B.Sc. in fisica ed elettronica presso la Brunel University, a Londra, prima …
Nella prima parte abbiamo visto come le prestazioni del sistema di alimentazione di una moderna applicazione digitale (Power Distribution Network, PDN nel seguito) si siano fatte più stringenti che in passato. A questo concorrono principalmente le caratteristiche dei circuiti integrati moderni, con tensioni di alimentazione sempre più basse e frequenze operative sempre maggiori, ma anche esigenze di affidabilità e costo. Le conseguenze di eccessive fluttuazioni nelle tensioni di alimentazione locali ad un circuito integrato, particolarmente CMOS, sono molteplici. Assistiamo a generazione e propagazione di rumore elettrico nel sistema, violazioni delle temporizzazioni, incertezze nelle commutazioni (jitter), rischio di emissioni elettromagnetiche abbastanza elevate da fallire …
Avere una alimentazione stabile di elevata qualità, poco rumorosa e capace di erogare picchi di corrente quando richiesto, senza uscire dai limiti di specifica non è certo una nuova esigenza. Questo è da sempre il primo requisito di ogni progetto elettronico, si tratti di un circuito integrato, una board o un sistema. Le caratteristiche dei circuiti logici apparsi negli ultimi anni rendono però qualità e performance del sistema di alimentazione particolarmente critici e bisognosi di attenta progettazione. Le tensioni di alimentazione sono andate gradualmente riducendosi per limitare la potenza dissipata e rispettare le caratteristiche elettriche di strutture integrate sempre più piccole. Siamo quindi …
Il continuo aumento dei sistemi portatili a batteria, impone ai progettisti una costante ricerca di componentistica con un architettura più sostenibile. Molti prodotti richiedono alta autonomia, ma poche aziende dispongono nei loro cataloghi di microprocessori o microcontrollori a bassissimo consumo. Microchip nanoWatt XLP™ si propone come una tecnologia pronta, e facile da usare, impiegata in alcune famiglie di PIC, in grado di soddisfare le sempre più insistenti richieste di portabilità del mercato embadded. Microchip Technology Inc., investe ingenti risorse per riuscire a mantenere uno dei primi posti della classifica dei produttori di microcontrollori, ma alte prestazioni non significano sicuramente “contenuto assorbimento energetico”. La maggior parte dei lettori …
Scegliere tra regolatori lineari e switching per l’alimentazione dei circuiti RF. Il progetto della sezione di alimentazione dei circuiti RF è sempre un aspetto delicato, in quanto intervengono considerazioni di diversa natura che vanno dalle dimensioni del circuito, che devono essere ridotte, agli aspetti di efficienza, soprattutto nelle applicazioni con alimentazione a batteria, fino ai problemi di compatibilità ed interferenza elettromagnetica. Di seguito sono riportate alcune considerazioni che possono aiutare a scegliere la soluzione che meglio si adatta alla particolare applicazione. REGOLATORI LINEARI: PICCOLI MA CON POCA EFFICIENZA Dal punto di vista della complessità del circuito e, quindi, del numero di componenti e dei costi …
È uscito il numero di marzo di Firmware dedicato al settore Power & Motor con articoli sulla gestione della potenza e controllo motori. All'interno troverete anche contenuti tecnici su CPU design, PCB, convertitori DC-DC, Robotic Systems e molto altro. Il download è disponibile nei formati PDF, ePub e mobi. La copertina di Firmware n. 153 Il sommario di Firmware n. 153 L’efficacia di un buon connettore L’elettronica nei veicoli elettrici ed ibridi PCB: linee guida per il layout con memorie DDR3 Il mercato dei sistemi di power management e controllo motori La tecnologia dei Robotic Systems per la …
Le auto elettriche ed ibride presentano dei vantaggi significativi rispetto ai veicoli equipaggiati con i tradizionali motori a combustione interna: permettono infatti di ridurre significativamente le emissioni di diossido di carbonio (rendendo l’aria più pulita e respirabile) e il consumo di carburante, a cui si aggiungono i benefici derivanti da sgravi fiscali e l'accesso alle aree ZTL. Vediamo in questo articolo i principali sistemi elettronici utilizzati per supportare le funzionalità richieste da questi veicoli. Introduzione Le auto elettriche (indicate spesso con l’acronimo EV) si dimostrano superiori, sotto numerosi punti di vista, rispetto ai tradizionali veicoli dotati di motori a combustione …
Il circuito integrato di gestione della potenza (PMIC) è un dispositivo che aiuta a gestire i requisiti di alimentazione del sistema host. Questo tipo di IC gestisce il flusso di alimentazione da varie fonti. Stanno diventando sempre meno costosi e più piccoli a causa dei progressi tecnologici. Le unità di controllo motore trovano impiego, invece, in molti campi industriali, quali quello automotive, e la sua efficienza di gestione è strettamente legata alla sua struttura. Introduzione I dispositivi dotati di circuiti integrati di gestione dell'alimentazione tendono ad essere più intelligenti e più efficienti, in quanto regolano il flusso di energia …
I robot sono macchine complesse che svolgono attività, riproducendo fedelmente le azioni e i comportamenti umani, sia a livello fisico che decisionale. Gli ambiti di applicazione della robotica sono molteplici e diversificati, e spaziano dalle applicazioni in ambienti caratterizzati da condizioni gravose, quali possono essere quelle del settore nucleare, militare, spaziale e sottomarino, fino all’ambito medico e biomedico, domestico e industriale. PERCHE’ LA ROBOTICA? Lo studio e la progettazione dei robot è finalizzato a creare macchine efficienti multifunzionali che possano svolgere attività umane, sia a livello fisico che decisionale, grazie alla capacità di elaborazione delle informazioni sullo stato del …
In questo articolo metteremo a confronto alcune delle FPGA dei produttori più conosciuti, il tutto per capire quale, dal punto di vista energetico, garantisce un consumo di potenza inferiore. Il problema del consumo di potenza per le logiche programmabili sta diventando sempre più importante, tanto che i maggiori produttori hanno creato dei prodotti dedicati a mantenere bassi i consumi. Nel seguito dell’articolo metteremo a confronto sei prodotti utilizzando i dati dichiarati dal datasheet, dai tool di previsione dei consumi e i dati ottenuti da rilevazioni sul campo. Il tutto per decidere quale FPGA è il prodotto leader nei bassi consumi. CONTRIBUTI AL CONSUMO …
I regolatori di tensione a basso drop-out (LDO) sono ben noti e apprezzati dai progettisti elettronici, soprattutto in virtù della loro ottima stabilità e della capacità intrinseca di provocare una caduta di potenziale minima sulla tensione in uscita. Il rumore, tuttavia, è un fattore che se non controllato può compromettere la qualità ottenibile da questi componenti. Vediamo in questo articolo quali tecniche possono essere impiegate per ridurre efficacemente il rumore nei regolatori LDO. Introduzione Lo schema a blocchi più semplice di un LDO è visibile in Figura 1. Qui possiamo osservare come un regolatore a basso drop-out consista di …
Oggi parliamo con Tony Armstrong, che ci spiegherà come Analog Devices sta affrontando le sfide future in ambito di alimentazione. Tony Armstrong è il product marketing director della divisione di prodotto Power by Linear™ di Analog Devices ed è responsabile di tutti gli aspetti gestionali dei prodotti per la conversione di potenza, dalla fase di introduzione sul mercato a quella dell’obsolescenza. La gestione dell'alimentazione è un elemento di sfida in molti settori della progettazione elettronica, non solo in quello industriale. Gestire al meglio le problematiche di efficienza e gestione termica permettono di ottenere dispositivi con un bassissimo consumo energetico. …
La gestione dell'alimentazione svolge un ruolo importante praticamente in ogni apparecchiatura elettronica. Un sottosistema di gestione dell'energia efficace può influire sull'affidabilità, le prestazioni e il time to market delle apparecchiature elettroniche associate. Tutti i sottosistemi di gestione dell'alimentazione utilizzano tecniche lineari, a commutazione o una combinazione di entrambe le configurazioni. Gli alimentatori lineari conducono sempre corrente, mentre gli alimentatori in modalità switch accendono e spengono l'alimentazione ad alta frequenza. Le differenze tra i due includono dimensioni e peso, capacità di gestione della potenza, EMI e tecniche di regolazione. La progettazione generale del sottosistema di gestione dell'alimentazione coinvolge diverse sfide …
L’elettronica di potenza è presente in ogni sistema moderno, fornire la tensione necessaria ai sottosistemi con il massimo dell’efficienza è il motivo per il quale si utilizzano circuiti a switch. Questi circuiti infatti idealmente dovrebbero garantirci il 100% di efficienza, tuttavia anche considerando le perdite otteniamo un fattore superiore all’80%. A differenza delle tensioni in AC non ci è possibile utilizzare un trasformatore in quanto questo funziona esclusivamente con tensioni non continue, in questo articolo vogliamo analizzare il funzionamento dei convertitori, isolati e non, capendo le differenze tra funzionamento CCM e DCM, in modo da capire in fase di …
I moduli dei convertitori CC-CC sono comunemente usati nell’elettronica di consumo. Come funzionano e quali sono i criteri più importanti da considerare per sceglierne uno? In questo articolo presentiamo il concetto di conversione CC-CC per aiutare i lettori a capire alcune delle sfide tecniche legate alla creazione di un design efficiente che sia al contempo piccolo e affidabile. Analizzeremo anche alcuni dei parametri chiave da considerare per la scelta di un convertitore CC-CC. Introduzione Quando Alessandro Volta ha realizzato la prima pila partendo da dischi di rame e zinco e da un pezzo di cartone imbevuto in una soluzione …
Come ottenere il massimo da un convertitore DC/DC in termini di potenza, minimizzando allo stesso tempo le emissioni elettromagnetiche. Gli alimentatori DC/DC, grazie all’elevata efficienza e alle dimensioni ridotte, sono il sistema di conversione della tensione preferito. Anche se una maggiore efficienza crea un ulteriore problema, l’interferenza elettromagnetica (EMI) condotta e irradiata che è una conseguenza della commutazione ad alta frequenza utilizzata nel processo di conversione. L’interferenza elettromagnetica genera sistemi rumorosi e può ostacolare il rispetto delle normative. Esistono molte applicazioni che per il funzionamento richiedono una alimentazione con rumore molto basso. Per affrontare il rumore del convertitore sono stati utilizzati molti metodi tra cui: uso di una topologia più …
Questo articolo presenta le varie tipologie di driver di potenza per il controllo motore, soffermandosi sulle differenze e sulle tecniche di ottimizzazione. In questo articolo prenderemo in considerazione le diverse tecniche di pilotaggio di un motore in corrente continua. La scelta di una tipologia piuttosto che un’altra può essere legata al tipo di azione che il motore deve svolgere: sono fattori determinanti, per esempio, il fatto di poter invertire il verso di rotazione del motore, oppure la necessità di mantenere il motore frenato. I motori DC hanno un elevato rapporto peso/potenza, un’elevata coppia di spunto (sono ideali per la trazione) e sono facilmente regolabili nella velocità e nella …
Elettronica Open Source continua ad espandersi! Abbiamo istituito un comitato scientifico come ulteriore supporto editoriale per la discussione e la valutazione di aspetti tecnici in vari campi dell'elettronica, oltre a garantire ulteriormente qualità ed integrità dei contenuti. Un organo di supervisione anche per la promozione di concorsi di progettazione. E' nato il nostro comitato scientifico composto da persone con un'alta formazione accademica e tecnica. I membri avranno l'obiettivo di sondare il mercato dell'elettronica, proponendo temi da sviluppare e garantire un livello di qualità editoriale sempre maggiore. Il comitato si compone di ingegneri e tecnici con elevata esperienza in diversi …
L'IoT e l'IIoT nascondono molte tecnologie, oltre ai sensori e microcontrollori, le tecniche di power management offrono diverse soluzioni per implementare una corretta gestione energetica. La ricarica wireless offre un modo veloce per i dispositivi portatili alimentati a batteria al fine di essere ricaricati in poco tempo. Analog Devices offre un ampio portafoglio di soluzioni IC power management per varie applicazioni nel campo IoT e IIoT. In questa intervista con Tony Armstrong Direttore Marketing, Power Products Analog Devices Inc., vogliamo analizzare in dettaglio alcuni aspetti tecnici riguardanti le possibili implementazioni per la gestione energetica, soffermandoci in particolare sulla ricarica …
Gli alimentatori switching sono una classe particolare dei dispositivi chiamati DC-DC converter, che costituiscono la quasi totalità dei mezzi di alimentazione dei circuiti elettronici. Vediamo il loro funzionamento e alcune note pratiche di progettazione. In molti sistemi analogici e digitali è richiesto l’utilizzo di alimentatori stabilizzati in continua. Le caratteristiche tipicamente richieste sono: » Uscita controllata: la tensione di uscita deve mantenersi costante rispetto ad una variazione della tensione di ingresso e del carico di uscita. » Isolamento » Uscite multiple Gli alimentatori lineari, a differenza di quelli switching, presentano soluzioni circuitali semplici (raddrizzatore, controllo e amplificazione) e sono per lo più utilizzati per potenze nominali basse e costi molto ridotti. Inoltre, non producono interferenze …
Al giorno d'oggi, nell’epoca della connettività costante, è molto comune che diversi sistemi elettronici rimangano costantemente in funzione, indipendentemente dall'ambiente che li circonda o dalle condizioni operative. Detto in un altro modo, qualsiasi anomalia dei loro sistemi di alimentazione, che sia di un solo istante, di qualche secondo o perfino di minuti, deve essere tenuta in considerazione in fase di progetto. Introduzione Il modo più comune per affrontare delle anomalie energetiche è di utilizzare gruppi di continuità (UPS) per la copertura di questi brevi periodi di interruzione, garantendo in questo modo l'alta affidabilità e il funzionamento continuo del sistema. …
I sistemi di alimentazione automotive producono transienti eccezionali, in grado di distruggere all’istante i componenti elettronici più esposti di un veicolo. Con il passare del tempo, data la proliferazione dell’elettronica a bordo-vettura, i produttori nel settore automotive hanno debitamente classificato le tipologie di guasto, compilando un “elenco dei sospetti” responsabili dei transienti d’alimentazione. Nel tentativo di impedire che l’elettronica più delicata cadesse vittima di questi eventi, i produttori hanno creato standard e procedure di test in modo autonomo. Tuttavia, di recente le case automobilistiche hanno combinato i loro sforzi con l’International Organization for Standardization (ISO) per sviluppare gli standard ISO …
La tecnologia Power over Ethernet (PoE) consente la trasmissione di energia elettrica sull’infrastruttura Ethernet attraverso lo stesso cavo usato per trasmettere dati. Il concetto di PoE dovrebbe suonare familiare a chi ha già utilizzato una linea telefonica proveniente da una centrale privata. Con un telefono standard può bastare collegare il telefono alla presa telefonica e la stessa linea che riceve e trasmette segnali vocali alimenta anche l’apparecchio. Allo stesso modo, PoE aumenta la capacità dell’infrastruttura Ethernet e distribuisce energia eliminando la necessità di adattatori di alimentazione, relativi cordoni e prese di alimentazione. Un cablaggio Ethernet utilizza, di norma, cablaggi in categoria 3 e 5. …
