UM2154 STEVAL-SPIN3201 Daxili STM32 MCU Qiymətləndirmə Şurası İstifadəçi Təlimatı ilə Təkmil BLDC Nəzarətçi

həyat. artırıldı
UM2154

İstifadəçi təlimatı

STEVE-SPIN3201: quraşdırılmış STM32 MCU qiymətləndirmə lövhəsi ilə inkişaf etmiş BLDC nəzarətçi

İçindəkilər gizlətmək

1 Giriş

2 Təchizat və proqram təminatı tələbləri

3 Başlanır

4 Avadanlığın təsviri və konfiqurasiyası

5 Circuit təsviri

6 Təftiş tarixi

7 Sənədlər / Resurslar

7.1 İstinadlar

8 Əlaqədar Yazılar

Giriş

STEVAL-SPIN3201 lövhəsi inteqrasiya olunmuş STM3 MCU ilə 32 fazalı nəzarətçi olan STSPIN0F3 əsasında 32 fazalı fırçasız DC mühərriki sürücü lövhəsidir və cari oxunuş topologiyası kimi 3 şuntlu rezistorları tətbiq edir.
O, məişət texnikası, fanatlar, dronlar və elektrik alətləri kimi müxtəlif tətbiqlərdə cihazın qiymətləndirilməsi üçün istifadəsi asan bir həll təqdim edir.
Lövhə sensorlu və ya sensorsuz sahə yönümlü idarəetmə alqoritmi üçün 3 manevr sensoru üçün nəzərdə tutulmuşdur.

Şəkil 1. STEVE-SPIN3201 qiymətləndirmə lövhəsi

Təchizat və proqram təminatı tələbləri

STEVAL-SPIN3201 qiymətləndirmə şurasından istifadə etmək üçün aşağıdakı proqram təminatı və avadanlıq tələb olunur:

Proqram paketini quraşdırmaq üçün Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10)
STEVAL-SPIN3201 platasını kompüterə qoşmaq üçün mini-B USB kabeli

STM32 Motor Nəzarət Proqramının İnkişafı Dəsti Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
Uyğun həcmli 3 fazalı fırçasız DC motortage və cari reytinqlər

Xarici DC enerji təchizatı.

Başlanır

Şuranın maksimum reytinqləri aşağıdakılardır:

Güc stage təchizatı cildtage (VS) 8 V-dan 45 V-a qədər
15 Arms-a qədər motor fazasının cərəyanı

Layihənizi lövhə ilə başlamaq üçün:

addım 1. Hədəf konfiqurasiyasına uyğun olaraq keçid mövqeyini yoxlayın (bax Bölmə 4.3 Həddindən artıq cərəyanın aşkarlanması
addım 2. Mühərrik fazalarının ardıcıllığına diqqət yetirərək mühərriki J3 birləşdiricisinə qoşun.
addım 3. Lövhəni J1 konnektorunun 2 və 2 girişi vasitəsilə təmin edin. DL1 (qırmızı) LED yanacaq.
addım 4. STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y istifadə edərək tətbiqinizi inkişaf etdirin (X-CUBEMCSDK-Y).

Avadanlığın təsviri və konfiqurasiyası

Şəkil 2. Əsas komponentlər və birləşdiricilərin mövqeləri lövhədə əsas komponentlərin və birləşdiricilərin vəziyyətini göstərir.
Şəkil 2. Əsas komponentlər və birləşdiricilərin mövqeləri

Cədvəl 1. Avadanlıq parametrləri keçidləri birləşdiricilərin ətraflı pinoutunu təmin edir.
Cədvəl 1. Aparat tənzimləmə keçidləri

Jumper	İcazə verilən konfiqurasiyalar	Defolt vəziyyət
JP1	V motora qoşulmuş VREG seçimi	AÇIQ
JP2	DC enerji təchizatına qoşulmuş mühərrikin enerji təchizatı seçimi	QAPALI
JP3	USB (1) / VDD (3) enerji təchizatı üçün Seçim Zalı kodlayıcı təchizatı	1 – 2 QAPALI
JP4	ST-LINK (U4) seçiminin sıfırlanması	AÇIQ
JP5	Seçim PA2 zal 3-ə qoşulmuşdur	QAPALI
JP6	Seçim PA1 zal 2-ə qoşulmuşdur	QAPALI
JP7	Seçim PA0 zal 1-ə qoşulmuşdur	QAPALI

Cədvəl 2. Digər birləşdiricilər, keçid və sınaq nöqtələrinin təsviri

ad	Pin	Etiket	Təsvir
J1	1 - 2	J1	Motorun enerji təchizatı
J2	1 - 2	J2	Cihazın əsas enerji təchizatı (VM)
J3	1 – 2 – 3	U, V, W	3 fazalı BLDC motor fazalarının əlaqəsi
J4	1 – 2 – 3	J4	Hall/kodlayıcı sensorlar birləşdiricisi
J4	4 - 5	J4	Hall sensorları/kodlayıcı təchizatı
J5	–	J5	USB giriş ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK enerji təchizatı
	2	CLK	ST-LINK SWCLK
	3	GND	GND
	4	DIO	ST-LINK SWDIO
J7	1 - 2	J7	SƏBƏBƏT
J8	1 - 2	J8	ST-LINK sıfırlama
TP1	–	GREG	12 V cildtage tənzimləyici çıxış
TP2	–	GND	GND
TP3	–	VDD	VDD
TP4	–	SÜRƏT	Sürət potensiometrinin çıxışı
TP5	–	PA3	PA3 GPIO (çıxış əməliyyatıamp məna 1)
TP6	–	V-BUS	VBus rəyi
TP7	–	OUT_U	Çıxış U
TP8	–	PA4	PA4 GPIO (çıxış əməliyyatıamp məna 2)
TP9	–	PA5	PA5 GPIO (çıxış əməliyyatıamp məna 3)
TP10	–	GND	GND
TP11	–	OUT_V	Çıxış V
TP12	–	PA7	PA7_3FG
TP13	–	OUT_W	Çıxış W
TP14	–	3V3	3V3 ST-LINK
TP15	–	5V	USB cildtage
TP16	–	I/O	SWD_IO
TP17	–	CLK	SWD_CLK

Circuit təsviri

STEVAL-SPIN3201, STSPIN3F32 – quraşdırılmış STM0 MCU ilə qabaqcıl BLDC nəzarət cihazından və üçlü yarımkörpü gücdən ibarət tam 32-şunt FOC həllini təmin edir.tage NMOS STD140N6F7 ilə.
STSPIN32F0 avtonom şəkildə bütün tələb olunan təchizatı həcmini yaradırtages: daxili DC/DC pul çeviricisi 3V3 təmin edir və daxili xətti tənzimləyici qapı sürücüləri üçün 12 V təmin edir.
Cari əks əlaqə siqnalının kondisioneri üç əməliyyat vasitəsilə həyata keçirilir ampcihaza quraşdırılmış qaldırıcılar və daxili komparator şunt rezistorlarından həddindən artıq cərəyandan qoruyur.
Sadə istifadəçi interfeyslərini həyata keçirmək üçün iki istifadəçi düyməsi, iki LED və trimmer mövcuddur (məsələn, mühərriki işə salmaq/dayandırmaq və hədəf sürəti təyin etmək).
STEVAL-SPIN3201 lövhəsi quadratur kodlayıcısını və rəqəmsal Hall sensorlarını motor mövqeyinə əks əlaqə kimi dəstəkləyir.
Lövhədə istifadəçiyə heç bir əlavə aparat aləti olmadan proqram təminatını sazlamaq və yükləmək imkanı verən ST-LINK-V2 daxildir.

4.1 Hall/kodlayıcı mühərrik sürət sensoru
STEVAL-SPIN3201 qiymətləndirmə şurası rəqəmsal Hall və quadratura kodlayıcı sensorlarını motor mövqeyi ilə bağlı rəy kimi dəstəkləyir.
Sensorlar siyahıda göstərilən J32 konnektoru vasitəsilə STSPIN0F4-a qoşula bilər

Cədvəl 3. Hall/kodlayıcı birləşdiricisi (J4).

ad	Pin	Təsvir
Zal1/A+	1	Hall sensoru 1/kodlayıcı çıxış A+
Zal2/B+	2	Hall sensoru 2/kodlayıcı çıxış B+
Zal3/Z+	3	Hall sensoru 3/kodlayıcı sıfır rəy
VDD sensoru	4	Sensor təchizatı voltage
GND	5	Yer

1 k qoruyucu seriyalı rezistorΩ sensor çıxışları ilə bir sıra quraşdırılmışdır.
Xarici çəkmə tələb edən sensorlar üçün 10 kΩ üç rezistor artıq çıxış xətlərinə quraşdırılıb və VDD vol.tage. Eyni xətlərdə aşağı açılan rezistorlar üçün ayaq izi də mövcuddur.

Jumper JP3 sensor təchizatı həcmi üçün enerji təchizatı seçirtage:

Pin 1 – pin 2 arasında keçid: VUSB (5 V) ilə təchiz edilmiş salon sensorları

Pin 1 – pin 2 arasında keçid: VDD (3.3 V) ilə təchiz edilmiş salon sensorları
İstifadəçi sensor çıxışlarını MCU GPIO açılan JP5, JP6 və JP7 keçidlərindən ayıra bilər.

4.2 Cari təyinetmə

STEVAL-SPIN3201 lövhəsində cari algılama siqnalının kondisioneri üç əməliyyat sistemi vasitəsilə həyata keçirilir. ampSTSPIN32F0 cihazına quraşdırılmış qaldırıcılar.
Tipik bir FOC tətbiqində, üç yarım körpüdəki cərəyanlar hər bir aşağı yan güc açarının mənbəyində bir şunt rezistoru istifadə edərək hiss olunur. Hiss cildtage siqnalları müəyyən idarəetmə texnikası ilə bağlı matris hesablamasını yerinə yetirmək üçün analoqdan rəqəmə çeviriciyə verilir. Bu hiss siqnalları adətən dəyişdirilir və ampxüsusi op-amps ADC-nin bütün diapazonundan istifadə etmək üçün (Şəkil 3-ə baxın. Cari tədqiq sxemi ör.ample).

Şəkil 3. Cari hissetmə sxemi məsələnample

Hiss siqnalları dəyişdirilməli və VDD/2 cilddə mərkəzləşdirilməlidirtage (təxminən 1.65 V) və amphiss olunan siqnalın maksimum dəyəri ilə ADC-nin tam miqyaslı diapazonu arasında uyğunluğu təmin edən yenidən qaldırılır.
Cildtage yerdəyişmə stage geri dönüş siqnalının zəifləməsini (1/Gp) təqdim edir ki, bu da qeyri-ters konfiqurasiyanın (Gn, Rn və Rf ilə müəyyən edilmiş) qazancı ilə birlikdə ümumi mənfəətə (G) töhfə verir. Artıq qeyd edildiyi kimi, məqsəd ümumi qurmaqdır ampliification şəbəkə mənfəət (G) belə ki, voltagMühərrikin icazə verilən maksimum cərəyanına uyğun gələn şunt rezistorunda e (mühərrikin nominal cərəyanının ISmax pik dəyəri) vol diapazonuna uyğundurtagADC tərəfindən oxunur.

Qeyd ki, G sabitləndikdən sonra onu ilkin zəifləməni 1/Gp mümkün qədər aşağı salmaqla konfiqurasiya etmək daha yaxşıdır və buna görə də Gn qazancı. Bu, yalnız səs-küy nisbəti ilə siqnalı maksimuma çatdırmaq üçün deyil, həm də əməliyyatın təsirini azaltmaq üçün vacibdir.amp çıxış üzrə daxili ofset (Gn ilə mütənasib).

Qazanc və qütbləşmə cildtage (VOPout, pol) cərəyan algılama sxeminin işləmə diapazonunu təyin edir:

Harada:

IS- = maksimum mənbəli cərəyan
IS+ = dövrə tərəfindən hiss oluna bilən maksimum batmış cərəyan.

Cədvəl 4. STEVE-SPIN3201 op-amps polarizasiya şəbəkəsi

Parametr	Hissə istinadı	Vəhy 1	Vəhy 3
Rp	R14, R24, R33	560 Ω	1.78 kΩ
Ra	R12, R20, R29	8.2 kΩ	27.4 kΩ
Rb	R15, R25, R34	560 Ω	27.4 kΩ
Rn	R13, R21, R30	1 kΩ	1.78 kΩ
Rf	R9, R19, R28	15 kΩ	13.7 kΩ
Cf	C15, C19, C20	100 pF	NM
G	–	7.74	7.70
VOPout, pol	–	1.74 V	1.65 V

4.3 Həddindən artıq cərəyanın aşkarlanması

STEVAL-SPIN3201 qiymətləndirmə şurası STSPIN32F0 inteqrasiya olunmuş OC komparatoru əsasında həddindən artıq cərəyandan qorunma həyata keçirir. Şunt rezistorları hər bir fazanın yük cərəyanını ölçür. Rezistorlar R50, R51 və R52 voltagOC_COMP pininə hər bir yük cərəyanı ilə əlaqəli e siqnalları. Üç fazadan birində axan pik cərəyan seçilmiş həddi aşdıqda, inteqrasiya edilmiş komparator işə salınır və bütün yüksək yan güc açarları söndürülür. Cərəyan həddən aşağı düşdükdə yüksək yan güc açarları yenidən işə salınır və bununla da həddindən artıq cərəyandan qorunma həyata keçirilir.
STEVAL-SPIN3201 qiymətləndirmə şurası üçün cari həddlər aşağıda verilmişdir

Cədvəl 5. Həddindən artıq cərəyan hədləri.

PF6	PF7	Daxili komp. eşik	OC həddi
0	1	100 mV-dir	20 A
1	0	250 mV-dir	65 A
1	1	500 mV-dir	140 A

Bu eşiklər R43 əyilmə rezistorunu dəyişdirməklə dəyişdirilə bilər. R43-ü 30 kΩ-dan yuxarı seçmək tövsiyə olunur. Hədəf cərəyan limiti IOC üçün R43 dəyərini hesablamaq üçün aşağıdakı düsturdan istifadə etmək olar:

burada OC_COMPth cilddirtagdaxili müqayisə cihazının e həddi (PF6 və PF7 tərəfindən seçilir) və VDD 3.3 V rəqəmsal təchizatı həcmidirtage daxili DCDC pul çeviricisi tərəfindən təmin edilir.
R43-ü çıxararaq, cari hədd düsturu aşağıdakı kimi sadələşdirilir:

4.4 Avtobus cildtage dövrə

STEVAL-SPIN3201 qiymətləndirmə şurası avtobusun həcmini təmin edirtage hissiyyat. Bu siqnal cild vasitəsilə göndərilirtage bölücü mühərrik təchizatı voltage (VBUS) (R10 və R16) və quraşdırılmış MCU-nun PB1 GPIO-ya (ADC-nin 9-cu kanalı) göndərilir. Siqnal TP6-da da mövcuddur.

4.5 Avadanlıq istifadəçi interfeysi

Lövhəyə aşağıdakı hardware istifadəçi interfeysi elementləri daxildir:

Potensiometr R6: hədəf sürəti təyin edir, məsələnample
Switch SW1: STSPIN32F0 MCU və ST-LINK V2-ni sıfırlayır

SW2 keçidi: istifadəçi düyməsi 1
SW3 keçidi: istifadəçi düyməsi 2
LED DL3: istifadəçi LED 1 (istifadəçi 1 düyməsini basdıqda da yanır)

LED DL4: istifadəçi LED 2 (istifadəçi 2 düymələri basıldıqda da yanır)

4.6 Sazlama

STEVAL-SPIN3201 qiymətləndirmə şurası ST-LINK/V2-1 sazlayıcı/proqramçısını özündə birləşdirir. ST-LINK-də dəstəklənən xüsusiyyətlər bunlardır:

USB proqram təminatının yenidən sayılması
STSPIN6F7 (UART32) PB0/PB1 pinlərinə qoşulmuş USB-də virtual com port interfeysi
USB-də kütləvi yaddaş interfeysi
ST-LINK üçün enerji təchizatı J5-ə qoşulmuş USB kabel vasitəsilə əsas kompüter tərəfindən təmin edilir.
LED LD2 ST-LINK rabitə vəziyyəti haqqında məlumat verir:

Qırmızı LED yavaş-yavaş yanıb-sönür: USB işə salınmazdan əvvəl işə salındıqda
Qırmızı LED sürətlə yanıb-sönür: PC və ST-LINK/V2-1 arasında ilk düzgün əlaqədən sonra (sadalama)
Qırmızı LED ON: PC və ST-LINK/V2-1 arasında başlatma tamamlandı

Yaşıl LED ON: uğurlu hədəf rabitəsinin işə salınması
Qırmızı/yaşıl LED yanıb-sönür: hədəflə əlaqə zamanı
Yaşıl ON: rabitə bitdi və uğurlu
Sıfırlama funksiyası J8 keçidini çıxararaq ST-LINK-dən ayrılır.

Təftiş tarixi

Cədvəl 6. Sənədin təftiş tarixi

Tarix	Reviziya	Dəyişikliklər
12-20161 dekabr	1	İlkin buraxılış.
23-2017 noyabr	2	Əlavə edilmiş Bölmə 4.2: Səhifə 7-də cari hissetmə.
27-fevral 2018	3	Sənəddə kiçik dəyişikliklər.
18-2021 avqust	4	Şablonda kiçik düzəliş.

STMicroelectronics NV və onun törəmə müəssisələri (“ST”) istənilən vaxt xəbərdarlıq etmədən ST məhsullarına və/yaxud bu sənədə dəyişikliklər, düzəlişlər, təkmilləşdirmələr, dəyişikliklər və təkmilləşdirmələr etmək hüququnu özündə saxlayır. Alıcılar sifariş verməzdən əvvəl ST məhsulları haqqında ən son müvafiq məlumatları əldə etməlidirlər. ST məhsulları, sifarişin qəbulu zamanı mövcud olan ST-nin satış şərtlərinə uyğun olaraq satılır. Alıcılar ST məhsullarının seçimi, seçimi və istifadəsi üçün yalnız məsuliyyət daşıyırlar və ST tətbiq yardımı və ya Alıcıların məhsullarının dizaynı üçün heç bir məsuliyyət daşımır.

Vacib xəbərdarlıq - DİQQƏTLİ OXUYUN

ST tərəfindən hər hansı əqli mülkiyyət hüququna açıq və ya nəzərdə tutulan heç bir lisenziya verilmir.
ST məhsullarının burada göstərilən məlumatdan fərqli müddəalarla yenidən satışı ST tərəfindən belə məhsul üçün verilən hər hansı zəmanəti ləğv edir.
ST və ST loqosu ST-nin ticarət nişanlarıdır. ST ticarət nişanları haqqında əlavə məlumat üçün müraciət edin www.st.com/trademarks. Bütün digər məhsul və ya xidmət adları müvafiq sahiblərinin mülkiyyətidir.
Bu sənəddəki məlumatlar əvvəllər bu sənədin hər hansı əvvəlki versiyalarında verilmiş məlumatları əvəz edir və əvəz edir.