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Bee Style:vol.010

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  1. 1. vol.010Bee Style:Feb 2010:Bee Technologiesコンセプトキットセミナーのご案内[モータのスパイスモデルとシミュレーション]デザインキット [DCモータ制御回路]デバイスモデル [ステッピングモータ] [DCモータ] 道具箱  iPod Touchアプリ SpaceTime株式会社ビー テク ・ ノロジー
  2. 2. コンセプトキット概念設計をサポートするテンプレートです。ご提供時期:2010年2月中旬 Bee Style: vol.009(2010年1月号)では、2010 構成される場合もあります。出力回路からステ年に計画しているサービスをご紹介しました。 ッピングモータへ信号が入り、動作します。 コ特に、スパイス パークのWEB版」 「太陽 「 ・ 及び ンセプトの段階ですので、具体的な型名は決電池発電出力シミュレーション」 に高いご関心 まっていません。 ここでデザインしたいのは、がありました。 優先順位を上げ、 準備中です。 下記の3事項に集約されます。その時期には、 掲載出来ませんでしたが、 新たな製品のラインナップをご紹介致します。コ 「 (1)タイミングチャートンセプトキッ です。 ト」 コンセプトキッ トの位置 (2)出力回路(IC内部の場合or外付けの場合)付けは、 デザインキッ トは具体的な回路方式 (3)ステッピングモータの性能及び部品選定済みの回路解析シミュレータのテンプレート集ですので、 概念設計に特化し です。 タイミングチャートは、 Fig.2の通た テンプレート集です。 イメージ的には、 マス り、ABM(Analog Behavior Model)及びデジタワークス社のMATLABのSIMULINK的です。 ルモデルを使用する事で、 モデル化出来ます。 コンセプトキッ トの第1弾は、ユニポーラ型 「 テンプレートとして、 持っていると、 非常に便利ステッピングモータ(仮称)」 の予定です。 です。 (2)の出力回路の場合、 パワーMOSFET、 トランジスタ、 ダーリントン トランジスタ等で ・ すが、 ここでは、 スイッチング素子を利用しま PWM Controller IC Output Device す。パワーMOSFETで構成される場合、 ボディ・Microcontroller • Current Mode • Voltage Mode • MOSFET • BJT STEPPING ダイオードなのか?、 クランプ ダイオードなの ・ MOTOR • Darlington Transistor か?の注意が必要です。 ここでは、 概念設計で • etc… すので、 スイッチング素子で構いません。 概念 設計が終了したら、 部品選定を行い、 その型名 Fig.1 コンセプト のスパイスモデルを活用すれば良い訳けで す。(3)ステッピングモータは、 この時点である モータを制御する為には、 PWM IC及びドラ 程度絞り、 周波数特性のパラメータを検討すイバ回路が必要になります。 PWM ICか何らか れば概念設計が完了します。 ステッピングモーの制御ICのタイミングチャートが回路解析シミ タの概要につきましては、 page3からご参照ュレーションをする場合、 必要になります。 そ 下さい。の信号が、 ドライバ回路=出力回路にいきま  コンセプトキッ トからデザインキッ トへの流す。 ドライバ回路が、 PWM IC(=制御IC)内部に れで、 ご提案出来ればと思います。 お客様専用含まれる場合があります。 また、 場合によって のコンセプトキッ デザインキッ ト、 トのご提供は、 外付け部品、 つまり、 ディスクリート部品で も可能です。 ご検討下さい。デザインキッ トは、 http://beetech.web.infoseek.co.jp/products/design.html をご参照下さいMATLAB及びSIMULINKは http://www.mathworks.co.jp/products/ をご参照下さい。PWM= Pulse Width Modulation Page 1
  3. 3. E1 EIA R6 EVALUE R5 U2 PARAMET ERS: IA SWA CLK IN+ OUT+ IN+ OUT+ I_SET = 0.103 IN- OUT- 100 IN- OUT- 100 FA C3 C1 EVALUE 10n IF(V(IREFA)>V(IA),5,0) 100p RCLK I(A) AND2 E2 10MEG IREFA 0 IN+ OUT+ Set current 0 IN- OUT- EVALUE 0 (0.100A) IF(V(SWA)>2.5,I_SET-3m,I_SET-30m) 0 V1 = 0 V2 = 5 TD = 0 TR = 10n TF = 10n FA EI/A R10 IAbar E5 EVALUE R9 SWAbar U4 Modulated control signal IN+ OUT+ IN+ OUT+ PW = {4/pps} IN- OUT- 100 IN- OUT- 100 /FA PER = {8/pps} C6 C5 EVALUE 10n IF(V(IREFAbar)>V(IAbar),5,0) 0 I(Abar) E6 100p AND2 IREFAbar 0 IN+ OUT+ IN- OUT- 0 EVALUE IF(V(SWA)>2.5,I_SET-3m,I_SET-30m) 0 V1 = 5 Phase sequence V2 = 0 TD = 0 TR = 10n /FA R8 E3 EVALUE R7 U3 control signal EIB TF = 10n IB SWB IN+ OUT+ IN+ OUT+ PW = {4/pps} FB IN- OUT- 100 IN- OUT- 100 PER = {8/pps} C4 C2 EVALUE 10n IF(V(IREFB)>V(IB),5,0) 100p 0 I(B) E4 AND2 IREFB 0 IN+ OUT+ IN- OUT- 0 EVALUE IF(V(SWA)>2.5,I_SET-3m,I_SET-30m) 0 V1 = 0 V2 = 5 FB TD = {2/pps} E7 TR = 10n EI/B R12 EVALUE R11 U5 TF = 10n IBbar SWBbar IN+ OUT+ IN+ OUT+ PW = {4/pps} /FB IN- OUT- 100 IN- OUT- 100 PER = {8/pps} C7 C8 EVALUE 10n IF(V(IREFBbar)>V(IBbar),5,0) 0 I(Bbar) E8 100p AND2 IREFBbar 0 IN+ OUT+ IN- OUT- 0 EVALUE IF(V(SWA)>2.5,I_SET-3m,I_SET-30m) 0 V1 = 5 V2 = 0 /FB TD = {2/pps} TR = 10n TF = 10n PW = {4/pps} PER = {8/pps} 0 Fig.2 PWM ICのタイミングチャートセミナー情報  DCモーターは、以前より、 でもご提供しておりますが、 スパイス パーク ・ 新規に開発した等 価回路モデルのご紹介を致します。DCモータ ーにつきましては、従来のモデルとどこが変わ ったのか?新しく開発した等価回路モデルのワークショップスタイルの 解説を行います。少人数形式  回路解析シミュレーションでモーターのア プリケーション回路を行う場合、どうしてもモ講義+体験学習 ーターのモデルが必要になります。 モーター のモデリング、すなわち、等価回路化の考え方 を理解して頂き、実務に役立てて頂ければと 存じます。 2010年のセミナー第二弾として、モーター 「のスパイスモデルとシミュレーション」 のセミ プログラム:ナーを開催致します。 SPICEシミュレータでモーターのスパイスモデルをどのように考えて、 1.ステッピングモーターのスパイスモデル等価回路化(モデリング)すれば良いのか?を 1.1周波数モデルについて解説していきます。 モーターの種類は、 ステッ 1.2周波数モデル+内部電圧依存性についてピングモーターとDCモーターの2種類につい 1.3体験学習(モデリング)て解説します。 ステッピングモーターは周波数モデルです。 2.DCモーターのスパイスモデルインピーダンス特性を考慮した等価回路モデ 2.1従来の等価回路モデルルになります。 当社で準備したステッピングモ 2.2新規開発した等価回路モデルーターの周波数測定のデータをもとに、 等価回路を作成し、 モデル化を行い、 最終的には等 開催情報は、次ページをご参照下さい。価回路モデルにします。「モーターのスパイスモデルとシミュレーション」 のセミナーの詳細情報は、 下記のURLをご参照下さい。http://beetech-icyk.blogspot.com/2010/01/semina.htmlセミナー開催の最新情報は、 メールマガジンでご連絡しています。 是非、 メールマガジンに登録して下さい。 Page 2
  4. 4. 下記に開催情報を掲載致します。開催日 2010年3月2日(火曜日)14 00-16 00 : : :場所 IAIJ会議室  :住所 〒105-0012  :東京都港区芝大門二丁目2番7号 7セントラルビル4階 電話 03-5401-3851 :定員 3名 :持参 ノートPCにOrCAD Capture,PSpiceの :評価版をセッ トアップしてきて下さい。受講料 5,250円(消費税込み) :お申し込み先(メールアドレス) :info@bee-tech.com 株式会社ビー テク ・ ノロジー |Z|-Frequency 皆様のご参加、お待ちしております。 周波数特性デザインキット 物理的依存性 トルク スピードDCモータ制御回路(仮称) Back EMF Voltage 電圧依存性ご提供時期:2010年2月初旬 DCモータのプロフェッショナルモデルの完 Fig.3 DCモータの成に伴い、DCモータの制御回路にて、 新しい プロフェッショナルモデルデザインキッ トを開発中です。 DCモータのスタンダードモデル版は、 スパイス パーク及びデ ・  Fig.4に実測とシミュレーションの比較を掲バイスモデリングサービスで既に、 ご提供して 載致します。 DCモータの電圧波形及び電流波います。今回は、DCモータのプロフェッショナ 形、ドライバデバイスであるQ4のIcをご参照ル開発の機会を得て、 そのアプリケーション回 下さい。路に組み込み、 パッケージ化を行いました。    また、 ご提供時には、 詳細の解説書をWEB スタンダードモデルは、 電気的特性をビヘ サイト(http://www.bee-tech.com/)に掲載致イビアモデルでデバイスモデリングしていま します。 また、 トピックスは、 Blog(デバイスモデす。プロフェッショナルモデルの大きな特徴 リング研究所)にて公開致します。 また、 DCモは、電気的特性においては、 従来モデルに電 ータ制御用ICのデバイスモデリングも行って圧依存性を持たせ、 更に物理的特性も持たせ おりますので、 ご相談下さい。ました。よって、概念はFig.3になります。今回のDCモータのアプリケーション回路は、ディスクリート デバイスにて、 ・ 構成しておりますが、 DCモータ制御ICにて、制御をするケースも多くあります。その場合は、キーデバイスになりますので、ICのスパイスモデルを準備しなければなりません。 ・ ノロジーでは、ビー テク ICのスパイスモデルもご提供しております。是非、お問い合わせ下さい。  メールアドレス: info@bee-tech.com Page 3
  5. 5. Measurement Simulation VPWM(t) ,2V/DIV VPWM(t) ,2V/DIV VMotor(t) ,2V/DIV VMotor(t) ,2V/DIV IMotor(t) ,1V/DIV IMotor(t) Measurement Simulation VPWM(t) ,2V/DIV VPWM(t) ,2V/DIV VMotor(t) ,2V/DIV VMotor(t) ,2V/DIV IC,Q4(t) IC,Q4(t) ,1V/DIV Fig.4 実測とシミュレーションの比較図回路図及び波形データが印刷物の為、 見にくいかも知れません。 2010年2月初旬には、詳細として、PDFファイルでWEBサイトで公開致します。WEBサイトのURLは、www.bee-tech.comのデザインキットをクリックして下さい。 Page 4
  6. 6. スパイスモデル スパイスモデルステッピングモータ DCモータ ステッピングモータのデバイスモデリング  DCモータは、 電流波形及び電圧波形に関は、受動部品のモデリングに類似しておりま して、 正確に再現性のある等価回路モデルです。良く文献にある等価回路図は、 抵抗とコイ す。.PARAMにて、 負荷をパラメータで入力すルの直列接続です。 しかし、 実際にはインピー る事が出来ます。 概要はFig.3の通りです。 Fig.6ダンス特性(周波数依存性)があります。 それは の比較図です。インピーダンス測定機器(Agilent 4294A)で計測します。先ずはその特性に合わせる等価回 Measurement路図にて最適化します。 コイルの等価回路が活用出来ます。ステッピングモータの動作周波数はある程度、限定されています。 そこで、 動作周波数の周波数帯域に集中して、 最適化を Start-up current行います。通常、3素子モデルで構いませんが、最適化が困難な場合、 ラダー回路を等価回路に組み込みます。 Fig.5はあるステッピングモータのインピーダンス特性図です。 その等価回路に巻き線抵抗を挿入します。 最近は、 電圧 Steady-state current依存性を等価回路に組み込む事もあります。 Time constant 10000 Measurement Simulation Simulation 1000Impedance (Ohm) Start-up current 100 Steady-state current 10 Time constant 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 1.0E+08 Frequency (Hz) Fig.5 インピーダンス特性 Fig.6 DCモータの波形 上記のモータに関するデバイスモデリングは、セミナーを開催しております。是非、 ご参加下さい。東京で2010年3月2日(火曜日)14 00-16 00に : : 開催致します。 Page 5
  7. 7. 前ページのFig.7は上図が、実測の波形(オシロ のがSpaceTimeというアプリです。数式、 つまスコープ)、下図は、 回路解析シミュレータによ り、関数を作成し、 それを可視化してくれるツる波形結果です。 また、概念図(Fig.3)の通り、 ールです。 また、 時間変数であるTを組み込む物理的な要素も等価回路内に組み込んでいる と、時間軸のアニメーションも生成出来ます。のが大きな特徴です。 それは、トルクとスピー  特に等価回路を作成する場合、 数式を取りドです。上記の数式が反映されます。 また、収 扱う事が多いです。 その数式は、 アイディア次束性にも考慮した等価回路モデルです。 第でありますので、 自分のイメージの中に、 ラ イブラリーとして、 可視化された関数のライブ道具箱 ラリを持っていると実務に役立ちます。 な遊びですが、 常に接している事で、 技術的 センスをiPod Touchアプリ [SpaceTime] 磨き、 持続出来ると思います。隙間時間を活用し、数学的センスを持続させる。  アプリ画面は、 この冊子の表紙に掲載してい ますがデザイン構成上、 縦横比にズレがあり iPod Touchは携帯端末として、移動時間の ます。 また、計算処理を頻繁にさせると、 iPod隙間時間に役に立ちます。 色々なアプリがあり Touchは熱くなり、 カイロ代わりにもなります。ます。 Twitter経由で技術者から教えて頂いたBee Style: Volume 0102010年2月1日 発行編 者:株式会社ビー テク ・ ノロジー発行人:堀米 毅郵便番号105-0012 東京都港区芝大門二丁目2番7号 7セントラルビル4階Tel (03)5401-3851 (代表)Fax (03)5401-3852電子メール info@bee-tech.com All Rights Reserved copyright (C) 2010 Bee Technologies Inc. Page 6

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