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ANALOG/MIXED SIGNAL OP AMPS 30 - ELETTRONICA OGGI 485 - APRILE 2020 L a presenza di sempre più funzionalità nei robot aspirapolvere, come il lavaggio e lo smaltimen- to automatico della polvere, comporta sempre maggiori sfide in termini di progettazione di un siste- ma affidabile. L’uso di piccoli amplificatori può aiutare a risolvere rapidamente molte di queste sfide. Qui di seguito alcuni esempi di come l’uso di semplici ampli- ficatori possa contribuire a risolvere problemi di una certa entità: Problema n. 1: durata del motore ridotta a causa del rilevamento ritardato delle condizioni di stallo. La potenza delle ruote di un robot aspirapolvere de- termina la sua capacità di superare gli ostacoli. Per poter passare su tappeti spessi e superare piccoli sca- lini, il motore deve avere una potenza di almeno 30 W. Se il robot va in stallo o si verifica un sovraccarico, ad esempio se una ruota rimane impigliata in un cavo elettrico, la corrente dell’avvolgimento del motore au- menta immediatamente. Se un evento di questo tipo viene rilevato in ritardo, il motore si surriscalda e la sua durata si riduce. Soluzione n. 1: rilevamento rapido della corrente di risposta ai transienti in un sistema di controllo del motore. Per ridurre la probabilità di surriscaldamenti, è possi- bile utilizzare un circuito di rilevamento della corrente low-side per monitorare la corrente del motore, come mostrato in figura 1. Il parametro fondamentale utilizzato come circuito di rilevamento della corrente nei sistemi di controllo del motore per amplificatori operazionali (op-amp) in questa applicazione è lo slew rate . Ad esempio, quan- do si verifica uno stallo, la corrente dell’avvolgimento aumenta da 0,5 A a 3,5 A e la corrispondente uscita dell’amplificatore operazionale passa da 0,5 V a 3,5 V (con resistenza shunt da 50 m e guadagno da 20 V/V). Il tempo di assestamento del cambio di passo è pari a circa 6 µs in caso di utilizzo di un amplificatore operazionale con uno slew rate di 0,5 V/µs, mentre lo stesso tempo di assestamento del cambio di passo è pari a soli 0,2 µs se si utilizza un amplificatore opera- zionale come il TLV905x di TI con uno slew rate di 15 V/µs. Pertanto, l’utilizzo del TLV905x con una risposta ai transienti 30 volte più rapida aumenta il margine di esecuzione della protezione da sovracorrente per i controller. Problema n. 2: durata ridotta della batteria a causa di tensione di carica poco precisa. Ottimizzare la capacità della batteria è una importante considerazione di progetto per i robot aspirapolvere. Gli utenti, ovviamente, si aspettano che i robot siano in grado di eseguire un ciclo di pulizia completo prima di dover ricaricare le batterie. Un’elevata ondulazione nella tensione di uscita con utilizzo di un rilevamento di corrente di bassa quali- tà fa sì che parte della capacità della batteria non sia utilizzabile. Ad esempio, un’accuratezza del ±3,5% a 4,2 V riduce la capacità utilizzabile della batteria al 40% dopo 250 cicli di carica, mentre un’accuratezza di ±0,5 a 4,2 V mantiene la capacità utilizzabile della batteria all’85%. Soluzione n. 2: rilevamento di tensione/corrente ad alta precisione in un circuito a corrente costante/ tensione costante. Semplici amplificatori per risolvere grandi problemi Bryan Liu Systems engineer - industrial systems, appliances Texas Instruments I robot aspirapolvere, sul mercato ormai da 23 anni, stanno diventando sempre più intelligenti e automatici, e permettono ai consumatori di concentrarsi su ciò che conta veramente Fig. 1 – Circuito di rilevamento della corrente in un sistema di controllo del motore