火報記者 陳聖偉 / 綜合報導
隨著科技日新月異，人工智慧和物聯網等前沿技術正推動傳統家電向智能化方向發展。在眾多家用電器中，洗衣機的智能升級不僅提升了使用便捷性，更在節能減碳上扮演關鍵角色。MCU作為電機控制系統的核心「大腦」，肩負著多樣化的控制使命，其性能至關重要。雅特力AT32 MCU以其卓越的性能和完善的電機開發生態，為洗衣機、電動兩輪車和電動摩托車等電機應用產品提供高效電機控制驅動方案，並已實現規模量產。
隨著人工智慧、物聯網(IoT)等技術的發展，傳統家電逐漸向智能家電轉型。洗衣機作為家庭生活中不可或缺的電器之一，其智能化升級對於提升生活品質具有重要意義。目前，洗衣機製造商已紛紛將智能洗滌、高效節能、大容量配置、超薄嵌入、極致靜音體驗以及衣物護理功能，視為產品競爭力的核心要素，同時也回應業界對能效標準的提升，這一系列要求無疑對電機控制技術提出了更高的挑戰。
MCU作為電機控制系統的核心「大腦」，肩負著多樣化的控制使命，其性能至關重要。雅特力AT32 MCU以其卓越的性能和完善的電機開發生態，為洗衣機、電動兩輪車和電動摩托車等電機應用產品提供高效電機控制驅動方案，並已實現規模量產。
高效驅動，精准控制
AT32F421著眼於取代及提升傳統Cortex®-M0/M3產品的解決方案，導入Cortex®-M4架構的高速主流平臺，集成豐富的外設介面，具有快速高效的演算法能力和高性價比的價格優勢，為智能家電、電機控制和工業自動化等應用領域量身打造，滿足洗衣機電機控制對精度、效率和安全性的要求。
AT32F421達120MHz CPU主頻，64KB Flash及16KB SRAM，可快速完成FOC演算法和電流調節。高PWM頻率與解析度，保證電機高效穩定運轉，進一步提升了洗衣機的洗滌效果和節能性能。AT32F421還擴展了1個高速軌到軌輸入/輸出類比電壓比較器，有效節省BOM物料成本，實現過流保護，確保洗衣機在異常狀況下能夠迅速反應，保護產品及用戶安全。
此外，AT32F421內置1個採樣率2Msps的12位高速ADC，轉換頻率可高達28MHz，最短採樣時間僅54ns，全部轉換時間僅0.5us，非常適用於單電阻電流採樣的驅動器，並可在極短的採樣時間內進行準確採樣。這使AT32F421在洗衣機的控制回路計算中能夠輕鬆勝任，無論是電流、速度還是位置等控制，它都能提供高頻取樣率，確保洗衣機的運行穩定且精確。
高效電機引領，洗衣體驗全面升級
直驅控制
基於AT32F421的洗衣機應用方案採用直驅變頻(Direct Drive, DD)技術，摒棄了傳統的皮帶或齒輪傳動方式，直接將電機與洗衣桶或滾筒相連，實現了動力傳輸的高效與精准。這種技術不僅減少了能量損耗，降低了運行噪音，還提高了洗衣機的反應速度和洗滌效率。直驅電機能夠精確控制洗滌節奏，確保衣物得到恰到好處的清潔，同時延長了洗衣機的使用壽命。
由於直驅電機設計更加精簡緊湊，這意味著洗衣機可以有更小的機身設計，同時確保其洗滌容量不變，這對於空間有限的家庭來說極為友好。省去了皮帶和滑輪系統，直驅洗衣機可以為滾筒和內部結構提供更多的空間，實現同等尺寸下更大的洗滌容量。
深度弱磁演算法
鑒於洗衣機在運作過程中以低速洗滌模式為主，電機設計通常專注於優化低速性能，以平衡扭矩與效率。然而，洗衣機在脫水階段的轉速通常介於每分鐘800到1600轉，這對電機的高速性能提出了更高的要求，使得常規控制策略難以迅速適應這一轉變。AT32F421洗衣機應用方案為此引入了深度弱磁演算法，它如同一位智能調節師，能依據即時的速度需求與負載狀況，精確調整D、Q軸電壓電流分配，確保電機轉速的提升平滑無級，徹底消除了傳統調速中的階梯感。這一創新不僅滿足了脫水模式對電機高速、高效、穩定運行的要求，還提升了用戶體驗，使洗衣機在高速脫水時更加安靜、平穩。
自動稱重檢測
用戶在洗衣時均希望洗衣機能根據衣物的重量自動給出合適的水位，從而避免盲目選擇，造成洗不乾淨或費水費電的情況發生。為了提高檢測精度及降低成本，基於AT32F421洗衣機方案憑藉高性能的CPU算力，能夠自動感知並計算衣物的重量，其演算法精度遠超行業標準。
不僅避免了水資源的浪費，還保障了衣物得到恰到好處的清潔，保護了衣物纖維，延長了衣物使用壽命。同時，智能秤重也讓用戶操作更加簡便，只需將衣物放入洗衣機，選擇相對應的程式，即可享受智能化的洗滌服務。
衣物不平衡偵測
衣物在洗滌過程中因分佈不均導致的偏心現象，是傳統洗衣機常見的困擾之一。AT32F421通過感測器和演算法，以實現衣物不平衡的即時偵測，並根據檢測結果來進行相對應的控制。洗衣機可自動調整洗滌程式，如增加脫水前的再平衡步驟，或通過改變水流方向等方式，有效減少振動，確保洗滌過程的平穩進行。同時還具備對角偏心檢測功能，作為偏心檢測的輔助手段，能即時監測並調整因衣物在洗滌過程中移動所導致的偏心量變化。
電機生態系統賦能
在電機開發生態上，雅特力提供了豐富多樣的電機控制演算法庫BSP包，包含編碼器、霍爾有感與無感FOC弦波向量控制，可應用於三電阻、雙電阻和單電阻等電流回饋方式，以及霍爾有感與無感6-step BLDC控制。提供了霍爾狀態自我學習、電機線圈參數自動辨識和電流PI控制參數自定義等智能化自動調試功能。電機監控上位機調試軟體提供了友善的UI調試介面，可即時監看電機運轉參數、狀態與動態顯示回應波形，便於進行線上調試相關控制參數。這些功能強大的開發工具包與易用的電機控制演算法BSP包，從方波驅動到FOC弦波驅動、霍爾感測器回饋到無感測器回饋，全方位支持工程師實現高效電機控制方案。相對完善的電機開發生態系統讓智能家電廠商能更輕鬆的開發產品，加速實現產品的量產及上市。
此外，AT32 MCU為家電安全性提供了強而有力的保障，全系列產品已順利通過IEC 60730功能安全認證，可提供符合Class B標準的完整功能安全庫，減少家電廠商產品認證時間與成本，從硬體底層架構層面顯著增強了產品的穩定性和安全性，為家電產品的市場准入與消費者信賴奠定了堅實基礎。
