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33 - ELETTRONICA OGGI 492 - MARZO 2021 ANALOG/MIXED SIGNAL EDGE AI analogici e digitali. Questi moduli di espansione di IO sono relativamente economici e sfruttano tutte le fun- zionalità di IO-Link, semplificando il commissioning degli hub IO-Link e minimizzando così i tempi di inatti- vità della fabbrica. Nella figura 4 sono riportati alcuni esempi di soluzioni basate su hub IO-Link per IO digi- tali e analogici. Attuatori intelligenti Gli attuatori intelligenti controllano le condizioni, il flusso e la velocità con cui un prodotto si muove all’in- terno di uno stabilimento. Poiché ogni applicazione richiede un insieme specifico di caratteristiche in ter- mini di azionamento del motore e di controllo del mo- vimento, questi attuatori intelligenti dovranno adattar- si in maniera dinamica al loro ambiente per dar vita a un sistema cyber-fisico (CPS - Cyber Physical System, ovvero in grado di interagire in modo continuo con il processo fisico in cui opera) meccatronico “perfetto” in grado di garantire: l - sumi sia delle dimensioni. , $ - . durante il funzionamento all’interno del proprio am- biente specifico. Per potenziare questa combinazione di movimento in- telligente è necessario integrare due elementi chiave. Il primo è una tecnologia di azionamento analogica che consenta il funzionamento ad alta tensione fornendo contemporaneamente informazioni circa le condizio- ni e lo stato dell’ambiente locale. Ciò consente l’otti- mizzazione dei motori che saranno quindi in grado di assicurare una migliore efficienza e una velocità più elevata. Il secondo elemento critico è la disponibilità di algoritmi per il controllo del movimento, necessa- ri per garantire un movimento regolare nell’intervallo operativo. Ciò comporta la necessità di rilevare i cari- chi ai quali è soggetto il motore durante il movimento in modo da evitare malfunzionamenti della linea e mi- nimizzare i consumi di potenza. Mentre gli algoritmi di controllo del movimento con- sentono di ottenere un moto preciso e regolare, gli al- goritmi di chopping (modulazione) sono finalizzati a rendere più efficiente il motore in termini di consumi. Oltre a ciò, il rilevamento della posizione delle arma- ture è importante per verificare che il motore si sia mosso nella posizione corretta. Una verifica di questo tipo viene effettuata mediante rilevamento magnetico, utilizzando sensori a effetto Hall o altre soluzioni che prevedono l’uso di encoder ottici. A questo punto si passerà ad analizzare alcuni dei principali algoritmi per il controllo del movimento ri- chiesti per assicurare un movimento uniforme del mo- tore da un punto A a un punto B: FoC (Field-oriented Control ): questo algoritmo di controllo calcola la posizione dei vettori per migliora- re la fase di carico e rendere uniforme il movimento dell’albero motore per il pilotaggio dei carichi. Controllo tramite rampe di velocità con profilo a sei punti o a forma di S: questi algoritmi aiutano a controllare la velocità con la quale un motore si sposta dal punto A al punto B o la regolarità del movimento del motore nel momento in cui si sposta tra questi due punti. Queste tecniche permettono all’utilizzatore di definire i passi necessari per ottenere i profili di accelerazione e decelerazione del motore più idonei per ottimizzare il movimento in funzione delle varie tipologie di appli- cazioni. Un altro aspetto da tenere in considerazione è la ne- cessità di garantire un funzionamento continuo del motore per proteggerlo dallo stallo, un fenomeno che potrebbe avere serie ripercussioni sulla produzione nonché causare potenziali danni al motore. Un algo- ritmo di questo tipo è basato sulla capacità di deter- minare se il motore potrebbe entrare in stallo a causa dell’incremento della coppia e del carico sull’albero motore: Rilevamento dello stallo: si tratta di una tecnica utilizzata per identificare e intraprendere le azioni adeguate nel caso un motore sia prossimo alla fase di stallo. Sebbene un’operazione di questo tipo risulti abbastanza complessa e contempli l’utilizzo di senso- ri, esistono metodologie che non prevedono il ricorso a sensori (sensor-less) come a esempio l’algoritmo StallGuard di Trinamic . Quest’ultimo effettua il moni- toraggio della forza contro-elettromotrice (Back EMF) del motore per determinare l’angolo di carico e con- fronta tale valore rispetto a una soglia programmata che viene violata. Infine è necessario ricorrere ad altri algoritmi di con- trollo del movimento per minimizzare il rumore del mo- tore durante il funzionamento. Tra i numerosi esempi si possono annoverare: CoolStep , utilizzato congiuntamente con l’algoritmo StallGuard, garantisce un risparmio energetico grazie al controllo della corrente dipendente dal carico. StealthChop è invece una tecnologia basata su chop- per che regola il valore della tensione per eliminare il rumore del motore. Si tratta di un algoritmo ad auto- apprendimento che regola il motore dopo il suo pri- mo movimento successivo all’accensione e ottimizza ulteriormente le prestazioni nei movimenti successivi. Da quanto appena esposto si evince che grazie alla combinazione tra le competenze acquisite da Trina- mic (ora parte di Maxim Integrated ) nella trasforma- zione di informazioni digitali in un movimento fisico e il know-how di Maxim nei settori delle tecnologie di comunicazione e di pilotaggio analogico è possibile