Other Parts Discussed in Post: DRV8316, MCT8316Z

作者:Issac Hsu

大家都同意駕駛車輛時,看清楚道路至關重要。實施自動駕駛等技術時,此一事實更顯重要。自駕車的「眼睛」叫作雷射探測及測距(光達)技術,可提供車輛周圍環境的精準影像。光達系統透過光源和感測器來偵測物體。

光達系統的視野 (FOV) 對自動駕駛決策演算法至關重要,因為它定義光達捕獲影像的寬度。增加視野的方法有很多:一種方法是善用機械掃描,利用馬達來協助實現 360 度視野。無刷直流馬達在這方面因其效率和低噪音而廣受歡迎。

1 為光達模組,圖 2 則為配備光達的自駕車。

1:光達模組

 

2:配備光達的自駕車

 

使用機械掃描式光達的自動駕駛

典型光達模組包括光源和感測器,可實現 120 度視野。但可惜的是,在自動駕駛環境中,120 度視野並不夠。為實現完整的 360 度視野,旋轉平台上包括光源和感測器的機械掃描式光達系統可將車輛周圍的資訊饋至車輛的先進駕駛輔助系統。旋轉平台的旋轉速度讓光源和感測器能 360 度旋轉且準確回饋影像位置。由於平台輕量,使用約 40 瓦的馬達即可。

無刷直流馬達非常適合這些旋轉平台,且可以使用霍爾效應感測器完成無刷直流馬達換相。圖 3 為機械掃描式光達原理圖。

3:機械掃描式光達原理圖

如何驅動無刷直流馬達

驅動約 40 瓦功率的無刷直流馬達有幾種方式:你可以使用具梯形換相演算法的微控制器搭配整合三相無刷直流閘極驅動器和外部金屬氧化物半導體場效應電晶體 (MOSFETs)。若應用的電路板尺寸有限且馬達功率低,可考慮整合像是 DRV8316 MOSFET 三相閘極驅動器,以及整合換相演算法的微控制器與用於位置回饋的三個霍爾效應感測器。DRV8316 整合 95 毫歐組合的高側和低側導通電阻 (RDS(on)) MOSFET電晶體,並針對診斷提供全方位故障覆蓋。

控制演算法整合馬達驅動器,像是 MCT8316Z,亦可用來驅動無刷直流馬達,透過整合感測梯形控制,去除電機控制軟體開發需求。MCT8316Z 和 95 毫歐的 DRV8316 一樣,整合具高側和低側導通電阻組合的 MOSFET 電晶體。外部內部處理型 MCU 可與 MCT8316Z 通訊,設置配置參數並提供簡單的旋轉指令,像是速度和方向。

MCT8316Z 具備整合 DC/DC 降壓轉換器,可提供內務處理型 MCU 或電路板上其他電路電流,如此配置可節省機械掃描型光達馬達驅動器的電路板空間。DRV8316 和 MCT8316Z 皆在 4.5 伏至 35 伏間運作,因此適用車內的 12 伏電池應用。驅動器擁有 8 安培峰值馬達繞組電流支持,在 24 伏電源下可推至高達 70 瓦的馬達功率,足以驅動光達系統的旋轉平台。

 MCT8316Z 可透過其串列周邊介面 (Serial Peripheral Interface) 實現高度可配置性,雖然系統設計人員也可選擇使用硬體介面選項來配置最常用的設置而無需串列周邊介面 (Serial Peripheral Interface)。詳細故障診斷可透過串列周邊介面 (Serial Peripheral Interface) 讀取內部驅動器暫存器獲得,協助診斷旋轉平台的馬達是否出現問題。圖 4 為簡化的 MCT8316Z 使用範例。

4MCT8316Z馬達控制範例

配備機械掃描型光達的自駕車代表著汽車界相當令人興奮的發展。自駕車帶來的便利提升駕駛和乘客體驗。我好想要擁有這樣的車去州際公路旅行。

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