嵌入式驱动器解决方案的力量

嵌入式驱动器解决方案简化了集成，增强了性能，加快了上市时间。

标准，离散驱动器是现成的解决方案，旨在解决广泛的应用。但是，当应用程序具有特殊要求的大小，性能或功能时会发生什么？有一个时间OEM机器建设者只有两种选择：接受性能，无法满足他们的需求或设计自定义解决方案。不再。今天，整个行业的公司都提供了不同程度的定制嵌入式驱动解决方案。该方法简化了集成，并且可能速度速度上市，同时允许OEM实现满足客户群所需的性能和包装。

从最基本的角度来看，嵌入式驱动器解决方案由智能协处理器或集成驱动器/运动控制器组成。它是一个包，旨在包括向终端用户交付软件功能所需的最低硬件，以简化他们的运动控制子系统的开发。嵌入式驱动器可以作为设计成插入系统主板的插件模块来实现，也可以作为可连接到机器其他部分的电路板上的开放框架版本。这使得它们可以同时用于集中式和离散式架构。

嵌入式驱动器通常执行客户无法从标准，离散产品获得的关键功能。也许他们需要特定的通信协议或通信总线，或者具有由环境因素如热，冷，振动，空间约束等环境因素引起的专业包装要求。也许这是一个性能问题，例如需要速度调节的系统到0.0025％，当标准组件只能达到0.25％时。

该方法的美丽是通过软件，基本运动功能可以通过一系列功能来增强，包括过滤，I / O功能，通信等。“您可以以特定的继电器或不同形式的隔离方式引入一些控制电子设备，或者将低电平信号转换为高级信号，反之亦然，”高级运动控制营销总监Karl Meier说。“你可以在同样的形式因素中，带来您必须在其他卡或其他PLC或控制系统中实现的功能，并且您可以以更低的成本进行。它给出了OEM在盒子外思考的能力- 盒子的边界甚至不再定义了。“

何时选择嵌入式解决方案
嵌入式驱动器可以提供巨大的好处，但只有在适当的情况下应用。工业自动化市场(如包装)的最佳性能来自于手工连接到传统面板安装的现成离散驱动器。更专业的应用，如实验室自动化或相机定位，可能不仅会提出更多不同寻常的要求，它们的产量可以达到每年数百甚至数千台。一个OEM机器制造商每年生产八或十盖，填充，密封机器可以负担得起使用标准的，离散的解决方案，由电工连接。生产三位数产品的原始设备制造商需要一种更快的方法。techsoft Motion Technology(位于密歇根州坎顿市)北美销售副总裁约翰•钱德勒表示:“如果你一年要建造1000个单元或其他设备，你通常不会想要手动连接线缆。”“你只需要将模块插到电路板上，所有的电缆都可以连接到终端用户的要求上。通过消除与人工布线相关的容易出错的过程，它降低了大量批量生产的成本。”

对嵌入式驱动方法的关键效益是它允许OEM设计团队专注于其核心价值主张，而不是运动控制等支持技术。考虑超声成像仪。制造商带来产品的主要值在于它们能够生成，捕获和处理信号到图像中的能力。运动控制通常由手持扫描仪中的两个运动轴组成，而任务至关重要，它对开发团队不太关注。嵌入式驱动器解决方案将其手中的一部分从他们的手中的手中取下，可以将其卡入到他们的主板中。

能力也可以大大加速上市时间。他指出了实验室自动化专家块技术LLC，需要一种解决方案，该解决方案将为他们提供快速时间的旋转梁疲劳测试仪模型FTX，这是一种疲劳测试支架和小导线的装置（见图1）。BlantWise的关键值主张是一种专利的机械卡盘系统，可容纳这些小部件。在FTX的运动系统中，两个电动机，一个在试验片的每个端部，需要连续旋转该件并每次旋转弯曲一次，所有都没有施加扭转。这是一个非凡的问题。“你必须同步两个驱动器，并使它们保持彼此锁定的阶段，同时互相旋转，使得它们连续地弯曲支架，但它们不会扭曲它，”钱德勒说。“

该FTX包含一个主板和包装外壳，处理卡盘系统，机器水平的操作，和用户界面。对于运动，Blockwise设计团队选择了嵌入式驱动方法，集成插件模块，然后将电机直接连接到主板上。这使得他们能够在几周内让他们的原型机运行起来。钱德勒说:“他们使用的是现成的驱动器和电动机，它们之间的距离不到半英寸，通过CAN通信将它们连接在一起。”“这使得他们能够同步(电机)的位置，所以他们可以从0转到4万转/分，连续运行几天，然后停止，他们永远锁相在一起。对于Blockwise来说，整个运动控制挑战将是一个耗时的技术障碍，因为他们正试图将产品快速推向市场。嵌入式驱动方法简化了他们的产品开发周期。”

当然，公司要充分利用嵌入式解决方案的潜力，他们需要一名技术人员，至少要在制造商的指导下完成整个过程。他们的工程人员需要的是熟悉微处理器编程的电气工程师和软件工程师，而不是电工和控制工程师。事实上，员工们很可能有能力开发自己的嵌入式驱动器，但这个过程并不像乍一看那么简单，尤其是在时间至关重要的时候。钱德勒说:“设计一个这样的小插件模块，虽然看起来很简单，但可能会让一群工程师忙上两年。”“硬件不是微不足道的。这些东西表面安装在顶部和底部，它们是多层电路板。”当然，硬件只是冰山一角。因为如此多的功能都是在软件中实现的，所以需要的支持级别非常高。“几年前，他们可能有两三个硬件工程师和一个软件工程师。现在大部分功能都被嵌入到嵌入式软件中，一个硬件工程师可以让六个软件工程师忙个不停。” Choosing one of the standard or customized embedded drive solutions available from a range of manufacturers allows OEMs to spend their engineering time enhancing their products core value proposition rather than focusing on motion.

成本效益
它似乎对高度集成的增值组件可能具有成本效益，但现实是嵌入式驱动解决方案和嵌入式运动解决方案可以提供显着的规模经济。标准，离散驱动器旨在解决各种客户和应用程序。它们配有连接器，标准线过滤器，包装等。他们通常经过各种批准周期为UL，CE等。这些都是目标客户群的重要特征，但它们也提高了价格。

“如果您制作标准产品，您必须将功能放入其中，以满足广泛的市场，或者您不会销售很多，”Ed Wilhelm（工程经理）说电力(安阿伯市密歇根)。“你必须有额外的投入和产出，你必须有针对不同市场的安全机构评级。”对于某些市场和应用来说，这可能是一个巨大的好处。对于嵌入式驱动器客户，可能没有必要这样做。“在某些情况下，使用嵌入式驱动器，客户只需将机器通过安全监管测试和认证，而不必担心内部的单个组件，因此他们不会为此支付两次费用。”

一定数量的非经常性工程（NRE）小时进入实施嵌入式驱动解决方案，特别是如果需要定制。然而，鉴于离散解决方案所需的权衡要求，价格最终最终可能会支持嵌入式驱动器。特别是当大量摊销时，非经常性 - 工程（NRE）的成本变得相当合理，特别是当与潜在较小的分量计数相结合而不是比离散方法更快，更高效地组装。“说标准驱动器的作品价格是x，”Wilhelm说。“与定制驱动器的碎片价格相同的数量可能是x减去20％。在产品系列的寿命中，20％的节省将支付工程以开发这种自定义嵌入式驱动器。”值得注意的是，卷不必高才能创造这个价值主张。“很多时候，你可以在两位数字中倒在三位数字中，以真正使它在经济上可行。”

当然，没有一些权衡的解决方案。而不是简单能够换掉失败的驱动器，修复故障可能需要将主板拉回制造商。驱动器还需要仔细注意热管理。它们而不是在单独的外壳中或甚至安装在冷却的柜子中，它们连接到已经可能产生大量热量的主板以开始。在开放式设计的情况下，允许电路板在机器上的任何地方安装，机器本身可以用作散热器。对于芯片安装在机器主板上的情况下，可能需要标准电气技术，例如被动冷却散热器用于主动冷却风扇。

注意事项除外，对于正确的应用程序和正确的用户，嵌入式驱动器解决方案提供了显著的好处。这是一种围绕市场而有机发展起来的方法，是系统智能化总体趋势的一部分。例如，几年前，有很多关于集成驱动器和电机的想法。嵌入式驱动器将整个概念更进一步。Meier说道:“我们已经超越了发动机，所以驱动不再重要。“现在你把嵌入式驱动器和电机与机器的其他部分区分开来。我们正在制造一个完整的控制解决方案，这是机器电子的一部分，所以与购买标准产品相比，成本会大大降低。”

钱德勒说:“许多原始设备制造商并不知道这项技术已经发展到什么程度。“(行业)正在增加越来越多的能力、性能和软件，我们不断降低成本，最小化组成解决方案所需的组件，并最小化打包。如果我是CEO，我真的会鼓励我的工程师在设计下一代产品之前先四处看看，因为嵌入式驱动产品会变得越来越好。”