产品展示-沈阳优尼沃仪器设备有限公司

一基于FPGA的机电控制实验室与传统的实验室的区别：
各种形式马达除应用于加工机器外，并已普及应用于家电与通讯产品，然而学术界在马达控制设计研究，大部分使用PC插卡方式，利用计算机计算能力设计研究各种先进控制方法，使得马达效率提高，精度更准，速度更快，虽然研究相当成功，也不断提高学术领域，但如想将研究技术转移产品上，其控制器成本太高（PC加控制卡），使得学术研究领域无法落实于业界所需要产品上；这几年半导体技术不断提升，相对的多家半导体看好未来市场，开发出马达专用芯片，使得控制器成本大幅降价，也符合业界可接受生产成本，其中以TI（DSP240系列）为主，目前学术界大部分也使用此发展工具做各种研究与应用，也出现蛮多应用实例，但现今产品技术不断提升，相对产品生产价格必须不断下降，也因此必须有价格更低廉、功能精确度更好专用芯片，因此学术界除以往在马达控制设计研究，并开始研究专用芯片设计与规划，使得这几年IC设计语言VHDL也开始受到重视，因此学习VHDL语言与使用FPGA应证加上在马达控制设计研究为未来研究方向。

二实验室研究价值：
其一：在FPGA芯片中以VHDL语言设计各种控制法则，应证于各种马达观测及控制效果，此成果造就研究生将来较适合进入自己想开发自己产品公司如威盛、华硕、联发科等企业；
其二：在FPGA芯片中厂商已使用VHDL设计规划一只DSP含微控码整套设计教学流程，除学习整个DSP规划设计流程外，厂商也配合建教合作案提供VHDL原始档，研究生加以测试改良或自行开发规划DSP，此成果造就研究生将来较适合进入半导体开发马达专用芯片企业如TI、NEC等企业。
然而，随着电力电子产品市场的逐渐扩增，高功率电力模块（IGBT module）的使用量不断增加。目前使用的产品，以变频器及不断电系统的用量最大。对于民生用品，如电梯、冷气机、电冰箱等，也一直是国内相关产业期待争食的一个区块。此外，随着电动脚踏车、电动摩托车、电动滑板车、电动代步车以及运动器材的推广，将成为高功率电力模块与高电压驱动IC的另一主要新兴市场。
针对新兴的电动车辆市场，目前全球有1,120家电动车辆制造商，2001年全球电动车辆(包含轻重工业用电动车辆、电动代步车、电动二轮车、电动高尔夫球车、电动汽车、军用车、机器人等)，以上的应用，基于安全性的考虑，均有逐渐改用直流无刷马达的趋势。因为直流有刷马达的电刷于运转过程中所产生的电磁干扰，使有使用心率调整器的使用者，会面临可能生命的危险，所以造成直流无刷马达，在许多应用场合中，已渐渐成为市场的主流。对于民生用的产品，例如空调用马达，抽水机马达等，基于节省能源，与降低噪音等考虑，有渐渐采用直流无刷马达，或是高效能AC马达的趋势。另外，配合政府实施高效能马达的政令宣布，传统的AC马达也将逐渐式微，取而代之的将是具高效能的AC伺服马达或是直流无刷马达。

基于以上因素，电动机（交流伺服马达或直流无刷马达）控制为提升工业质量及竞争性为最基本学习技术，也因此本系重新规划完整全新技术电动机控制与电力电子实验室。在电动机控制实验室规划中以FPGA可程序逻辑闸为主控制器：初期已规划完成DSP芯片，学习微控码撰写各种控制方式与接口程序，配合Matlab Simulink 仿真软件，针对电动机控制每一环节，加以了解及改善，在专题与研究生方面，可使用VHDL语言设计规划电动机控制芯片设计，初期阶段可采用FPGA应证与测试，透过举办研讨会与技术观摩，如有兴趣厂商可与本校签订建教合作作技术转移等。在电力电子实验规划方面，驱动组件采用MOSFET与IGBT模块，PWM控制芯片采用FPGA规划，规划完整直流转换电路和电源供应器的设计和实验与直流对交流的电源转换，即各种变频器的设计与实验，目前传统皆以电子电路来完成，此项采用全数字PWM控制方式完成。

三直流伺服马达控制实验设备参数如下：

A FPGA核心控制模块
1、采用 100 万容量 FPGA 可程序逻辑闸（插卡式并可任意更换不同容量），并提供具备 DSP 控制功能。
2、 TI- MSP430 省电型 16 位微控器。
3、与 PC 联机采用 USB 2.0 传输，可任意设定控制参数作实时控制。
4、 12 Bits 2 频道 ADC 模拟输入讯号。
5、 12 Bits 2 频道 DAC 模拟输出讯号。
6、 128K RAM 与 512K Flash ROM 内存。
7、 26PIN 输出界面，提供直流伺服马达控制接口。
8、四位数 LED 七段显示功能控制。
9、 4＊4 矩阵键盘输入控制。
10、 16点 I/O 由 LED 显示，并提供输出接点。
11、光纤输出端口与光纤数入端口。

B 直流伺服马达模块
1、直流伺服马达为欧美原装进口。
2、额定功率 15 Watt 。
3、额定转速 4500 rpm。
4、额定电压 ± 12 伏电压。
5、驱动功率芯片采用MOSFET。
6、 500 P/R 光电译码器，与马达结合一体。
7、 ΦA、 ΦB 二相检出。
8、 PWM与ΦA、 ΦB皆以LED显示动作。
9、具备过电流、过电压保护。

C 系统软件
1、系统操作使用FPLC人机图控系统设计。
2、静态绘图分平面、直线、文字图形等设计。
3、动态数据显示提供数字、灯号、示波器、水银柱、按键、选项等动画指令。
4、可选择简单易懂图形输入操作法，设计静态与动态图形监控画面。
5、提供4频道示波器实时显示功能。
6、提供16频道24M逻辑分析实时显示功能
7、示波器分析信号可由鼠标任意放大、缩小，平移、合并等设定功能。
8、提供在FPGA 具有DSP功能控制芯片，并可重新规划设计。
9、透过适当的FPGA电路设计，各网络节点都可透过光纤网络和其它任何网络节点作同步通讯，执行FPGA内部存储器的数据交换。数据交换频率可达1KHz以上。
10、提供马达控制教学实验软件如下：
开回路的电压控制实验
闭回路的速度控制实验
闭回路的位置控制实验
加减速的位置控制实验
正弦波的位置控制实验
可程序的位置控制实验