MICROCHIP DG0598 SmartFusion2 Kit de démarrage de commande de moteur à deux axes Guide de l'utilisateur

Historique des révisions

L'historique des révisions décrit les modifications qui ont été implémentées dans le document. Les modifications sont répertoriées par révision, en commençant par la publication actuelle.

Révision 7.0
Voici un résumé des modifications apportées à la révision 7.0 de ce document.

• Exigences de conception, page 2 a été modifiée pour changer la version de Libero SoC en v11.8 SP2 et la version de l'interface graphique de contrôle moteur Microsemi en v5.8.
• Programmation files et interface graphique fileLes liens de s ont été modifiés dans Demo Design, page 2 par rapport à la version Libero v11.8 SP2.

Révision 6.0
Voici un résumé des modifications apportées à la révision 6.0 de ce document.

• Ajout d'une nouvelle section Fonction de vidage de registre, page 24.
• Mise à jour du document pour la version du logiciel Libero v11.7.

Révision 5.0
Mise à jour du document pour la version GUI v5.3 (SAR 75167).

Révision 4.0
Ce qui suit est un résumé des modifications apportées à la révision 4.0 de ce document.

• Mise à jour du document pour la version GUI v5.2 (SAR 72926).
• Mise à jour du document pour la version du logiciel Libero v11.6 (SAR 72926).

Révision 3.0
Annexe ajoutée : Connexion des bornes du moteur, page 29 (SAR 69108).

Révision 2.0
Mise à jour du Tableau 2, page 28 et ajout de la Figure 31, page 28 pour mettre à jour les paramètres des cavaliers (SAR 66381).

Révision 1.0
La révision 1.0 a été la première publication de ce document.

Kit de démarrage de commande de moteur à deux axes SmartFusion2

Introduction

Le kit de démarrage de commande de moteur à deux axes SmartFusion®2 offre aux concepteurs un point de départ pour évaluer des conceptions de référence de commande de moteur éprouvées et rapides. Le kit est fourni avec les blocs IP matériels et le logiciel. Une solution entièrement intégrée avec une interface graphique puissante et facile à utiliser qui permet aux concepteurs de prototyper rapidement la conception est également fournie. Le kit aide les concepteurs à personnaliser et à développer une solution de commande de moteur à deux axes sur le dispositif SmartFusion2 pour une application spécifique et réduit les délais de mise sur le marché. Ce document fournit des détails sur la configuration matérielle et les connexions pour exécuter la conception de démonstration.

Exigences de conception

Le tableau suivant répertorie la configuration matérielle et logicielle requise pour cette conception de démonstration.

Tableau 1 • Exigences de conception

Exigences de conception	Description
Matériel
Carte de kit de démarrage de commande de moteur à deux axes SmartFusion2 (SF2-MC-STARTER-KIT-SA) avec SOM	–
Programmeur FlashPro4 ou ultérieur	–
Moteur CC sans balai (BLDC) (QBL4208-41-04-006)	Un
Moteur pas à pas (QSH4218-35-10-027)	Un
Câble USB A vers USB mini-B	–
Adaptateur secteur (ETSA240270UDC-P5P-SZ)	24 V
Système opérateur	Tout système d'exploitation Windows 64 ou version ultérieure 32 bits ou 7 bits
Logiciel
Système sur puce (SoC) Libero®	v11.8 SP2
Interface graphique de contrôle du moteur Microsemi	v5.8
Pilotes USB pour l'interface graphique	–
Logiciel de programmation FlashPro	v11.8 SP2

Conception de démonstration

La programmation files sont disponibles en téléchargement sur :
http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0598_liberov11p8sp2_pf

La programmation files incluent :

• Programmation File
• lisez-moi.txt

Les programmes d'installation de l'interface graphique sont disponibles en téléchargement sur :
http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=m2s_dg0598_liberov11p8sp2_gui

Le programme d'installation de l'interface graphique files incluent :

• Programme d'installation de l'interface graphique
• lisez-moi.txt

Pour les nouveaux utilisateurs, l'interface graphique et les pilotes doivent être installés. L'interface graphique peut être installée à l'aide du programme d'installation de l'interface graphique et les pilotes peuvent être installés à l'aide des instructions fournies dans Configuration du pilote de l'interface graphique, page 5. Si une version précédente de l'interface graphique est installée, alors SF2 Dual Axis Motor Control GUI.exe file doit être exécuté pour exécuter l'interface graphique.

Caractéristiques de conception de démonstration
La conception de démonstration s'exécute :

• Un seul moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) utilisant un algorithme de contrôle orienté champ sans capteur (FOC)
• Un seul moteur pas à pas utilisant l'algorithme de micro-pas

L'interface graphique fournie avec la démo est utilisée pour configurer et contrôler les moteurs. L'interface graphique peut également tracer certaines variables de débogage et afficher la vitesse du moteur et les valeurs actuelles.

Configuration de la conception de démonstration
Les sections suivantes décrivent comment configurer la conception de démonstration.

Configuration du matériel
La figure suivante montre la configuration matérielle d'un moteur BLDC dans un FOC sans capteur et d'un moteur pas à pas dans un FOC.

Figure 1 • Configuration matérielle de la démonstration de commande de moteur à deux axes SmartFusion2

Connexion de la carte
Les étapes suivantes décrivent comment connecter la carte :

1. Connectez l'alimentation 24 V au connecteur J12.
2. Connectez le moteur BLDC (QBL4208-41-04-006) au connecteur J2.
   • Fil noir - Phase U du moteur
   • Fil rouge - Phase V du moteur
   • Fil jaune - Phase W du moteur
3. Connectez le moteur pas à pas (QSH4218-35-10-027) au connecteur J3.
   • Fil noir – A1 du moteur à connecter au PHS4
   • Fil vert – A2 du moteur à raccorder à W
   • Fil rouge – B1 du moteur à raccorder à V
   • Fil bleu – B2 du moteur à raccorder à U
4. Placez les cavaliers requis sur la carte. Pour plus d'informations sur les réglages des cavaliers, voir Tableau 2, page 28.
5. Allumez l'interrupteur d'alimentation, SW3.
6. Connectez le FlashPro JTAG à l'en-tête FP.
7. Ouvrez le logiciel FlashPro et programmez le STAPL file (SK2ABLSLST10_5_2.stp).
8. Redémarrez la carte à l'aide de SW3.

Installation de l'interface graphique de commande de moteur
Les étapes suivantes décrivent comment installer l'interface graphique de commande de moteur :

1. Accédez au dossier GUI et exécutez setup.exe.
2. Cliquez sur Oui pour tout message du contrôle de compte d'utilisateur. La fenêtre de configuration s'affiche avec les emplacements par défaut.
3. Cliquez sur Suivant.
   a. Acceptez le contrat de licence et cliquez sur Suivant.
   b. Confirmez l'emplacement d'installation dans la boîte de dialogue d'installation et cliquez sur Suivant. Une barre de progression apparaît indiquant la progression de l'installation. Une fois l'installation réussie, le message Installation terminée s'affiche.
4. Cliquez sur Terminer pour quitter l'assistant d'installation.
5. Redémarrez le PC hôte.
6. Vérifiez le gestionnaire de périphériques pour voir si les pilotes USB sont déjà configurés sur la machine hôte.
7. Vérifiez si les pilotes sont correctement configurés, après vous être assuré que le matériel est sous tension et connecté au PC hôte à l'aide d'un câble USB (connecteur J17 à bord).
8. Vérifiez si les périphériques USB NI-VISA apparaissent dans le gestionnaire de périphériques, comme illustré dans la figure suivante. S'ils sont configurés, passez à Exécution de la conception de démonstration.

Figure 2 • Identification du pilote USB du kit de commande de moteur SmartFusion2

Configuration du pilote de l'interface graphique
Les étapes suivantes décrivent comment installer le pilote GUI sur le PC hôte sur lequel Windows 7 ou supérieur est installé. La programmation téléchargée file doit être programmé sur la carte avant de procéder à l'installation du pilote.

1. Connectez le PC hôte au connecteur J17 du kit de commande de moteur SmartFusion2 à l'aide du câble USB A vers mini-B USB.
2. Connectez l'adaptateur secteur au kit et allumez l'interrupteur SW3.
3. Ouvrez le Gestionnaire de périphériques du PC hôte et sélectionnez Périphérique d'entrée USB sous Périphériques d'interface utilisateur, comme illustré dans la figure suivante.
   Figure 3 • Gestionnaire de périphériques
   
4. Cliquez avec le bouton droit sur Périphérique d'entrée USB et sélectionnez Propriétés.
   Figure 4 • Installation du pilote USB - Ouverture de la fenêtre Propriétés
   
   La figure suivante montre la fenêtre Propriétés du périphérique d'entrée USB.
5. Dans l'onglet Détails, sélectionnez ID de matériel sous Propriété.
6. Vérifiez que le numéro VID est 1514. Si ce n'est pas le cas, passez à l'étape 3, sélectionnez un autre appareil et réessayez.
   Figure 5 • Sélection du bon numéro VID dans la fenêtre Propriétés
   
7. Dans la fenêtre Gestionnaire de périphériques, cliquez avec le bouton droit sur le périphérique d'entrée USB avec le numéro VID spécifié et sélectionnez Mettre à jour le logiciel du pilote, comme illustré dans la figure suivante.
   Figure 6 • Mise à jour du logiciel du pilote
   
8. Sélectionnez Parcourir mon ordinateur pour le logiciel du pilote dans la fenêtre Mettre à jour le logiciel du pilote - Périphérique d'entrée USB.
   Figure 7 • Mise à jour du logiciel du pilote - Localisez et installez le logiciel du pilote manuellement
   
9. Cliquez sur Me laisser choisir parmi une liste de pilotes de périphériques sur mon ordinateur et cliquez sur Suivant, comme illustré dans la figure suivante.
   Figure 8 • Mise à jour du logiciel du pilote - Sélection de l'emplacement du pilote
   
   
10. Sélectionnez MSCC_UsbHID et cliquez sur Suivant.
    Figure 9 • Sélection du modèle

    

11. Cliquez sur Installer.
    Figure 10 • Boîte de dialogue de sécurité Windows
    
    Une fois l'installation réussie, la fenêtre suivante s'affiche.
    Figure 11 • Message d'installation réussie
    
    
12. Recherchez les périphériques NI-VISA-USB dans la fenêtre Gestionnaire de périphériques pour vous assurer que le driver est installé avec succès.
    Figure 12 • Vérification du logiciel pilote installé
    
    

Exécution de la conception de démonstration
Les étapes suivantes décrivent comment exécuter la conception de démonstration :

1. Après avoir installé l'interface graphique, accédez au menu Démarrer et sélectionnez SF2 Dual Axis Motor Control GUI pour ouvrir l'interface graphique comme indiqué dans la figure suivante.
   Figure 13 • Lancement de l'interface graphique de commande de moteur à deux axes SmartFusion2
   
   
2. Dans l'interface graphique de SmartFusion2 Motor Control, sélectionnez le périphérique USB avec VID 0x1514 et PID 0x2015 (USB0::0x1514::0x2015..) dans la liste déroulante PÉRIPHÉRIQUE USB.
   Figure 14 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Fenêtre de lancement
   
   
3. Cliquez sur Connecter. Une fois la connexion établie, le bouton Connecter (mis en surbrillance dans la Figure 14, page 13) devient vert.
   Faire fonctionner les moteurs BLDC
   Utilisez les options GET et SET pour modifier ou vérifier la vitesse du moteur, la vitesse du moteuramp paramètres du contrôleur PI de boucle de débit, de courant et de vitesse, et paramètres PI de correction d'angle. Cliquez sur Configurer pour appeler la fenêtre Configurer les paramètres du moteur.
   Figure 15 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Écran de moteur BLDC
   
   Les paramètres du régulateur PI (valeurs Kp et Ki) peuvent être modifiés à l'aide de la fenêtre Configurer les paramètres du moteur illustrée à la Figure 16, page 15.
   La fenêtre Configurer les paramètres du moteur permet de modifier les constantes du contrôleur PI, le mode de démarrage, le réglage de l'arrêt progressif, le seuil de vitesse en boucle fermée, le courant en boucle ouverte et le vol.tage.
   En cliquant sur Configurer les spécifications du moteur mis en surbrillance dans la figure suivante, la fenêtre de configuration des spécifications du moteur s'ouvre, ce qui permet de modifier les paramètres répertoriés
   Figure 16 • Fenêtre de configuration des paramètres du moteur
   
   Figure 17 • Fenêtre de configuration des spécifications du moteur
   
   
   • Pour modifier un paramètre, modifiez le champ requis et cliquez sur SET.
   • Pour vérifier les données dans le matériel correspondant à chaque paramètre, cliquez sur GET.
   • Pour démarrer le moteur, cliquez sur RUN et pour arrêter le moteur, cliquez sur STOP
4. Cliquez sur Run All pour faire fonctionner tous les moteurs et cliquez sur Stop All pour arrêter tous les moteurs en marche. Ces boutons sont mis en évidence dans la figure suivante.
   En cas d'apparition d'un défaut, il est indiqué dans l'indicateur au-dessus du bouton Effacer le défaut. Pour effacer un défaut, cliquez sur Effacer le défaut mis en surbrillance dans la figure suivante.
   Figure 18 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Exécuter ou arrêter tous les moteurs
   
   Cliquez sur Direction du moteur pour définir la direction du moteur. Ce bouton indique également la direction actuelle du moteur.
5. L'interface graphique trace automatiquement les formes d'onde lorsque le moteur démarre. Le traçage peut être mis en pause en cliquant sur le bouton de pause mis en évidence dans la figure suivante.
   Figure 19 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 - Démarrer le traçage
   
   
6. Cliquez sur Développer la fenêtre de tracé pour afficher les formes d'onde de débogage dans une fenêtre séparée, comme illustré dans la figure suivante. Utilisez la palette graphique mise en évidence dans la figure suivante pour développer et analyser les formes d'onde.
   Figure 20 • Fenêtre Tracer les formes d'onde
   
   Note: La figure suivante montre les tracés correspondant à l'axe du moteur. Toutes les parcelles sont exprimées par unité où une valeur de 65536 représente la valeur nominale.
   Figure 21 • Fenêtre Tracer les formes d'onde avec options
   
   
7. Cliquez avec le bouton droit sur le menu du tracé pour appeler les options suivantes :
   a. Cliquez sur  à côté de chaque tracé pour utiliser les options disponibles.
   b. Utilisez la palette graphique mise en surbrillance dans la Figure 20, page 17 pour déplacer les curseurs, effectuer un zoom ou effectuer un panoramique de l'affichage. La palette graphique apparaît avec les options suivantes, dans l'ordre de gauche à droite :
   • Outil pointeur : change le mode du curseur en pointeur de base
   • Zoom : effectue un zoom avant et arrière sur l'affichage.
   • Outil de panoramique : prend le tracé et le déplace sur l'écran.
8. Cliquez sur Fermer Zoom view pour fermer la fenêtre des formes d'onde.
9. À view la vitesse du moteur sur un cadran de tachymètre, cliquez sur RPM et courant comme indiqué dans la figure suivante.
   Figure 22 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Affichage de la vitesse et du courant
   
   
10. Cliquez sur Enregistrer la forme d'onde pour enregistrer la forme d'onde actuelle dans l'interface graphique en tant que a.tdms file. La forme d'onde enregistrée peut être rechargée en utilisant l'option Charger la forme d'onde et en chargeant le fichier.tdms file.
    Figure 23 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Enregistrement et chargement des formes d'onde
    
    

Faire fonctionner des moteurs pas à pas
Cette conception exécute des moteurs pas à pas en mode continu et en mode position :

Note: Le mode continu est sélectionné par défaut.

Mode continu
En mode continu, le moteur tourne en continu à la vitesse définie par l'utilisateur. Cliquez sur Arrêter pour arrêter le moteur en marche.

1. Cliquez sur Stepper pour sélectionner le moteur pas à pas.
2. Vérifiez que l'option Mode vitesse est sélectionnée.
3. Cliquez sur GET pour voir les paramètres actuels. Cliquez sur Configurer pour ouvrir une liste de paramètres configurables.
   Figure 24 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Fenêtre Moteur pas à pas
   
   
4. Cliquez sur Réinitialiser pour réinitialiser tous les paramètres pas à pas à leurs valeurs par défaut, puis cliquez sur SET pour entrer ces valeurs dans le système.
5. Cliquez sur RUN pour faire fonctionner le moteur avec les paramètres actuels.
6. Sélectionnez la valeur de résolution de pas dans la liste déroulante Résolution de pas.
7. Entrez une valeur de vitesse entre 1 et 200 RPM dans Speed ​​(RPM) et cliquez sur SET.
   Note: Il n'est pas nécessaire d'arrêter le moteur pour modifier la vitesse du moteur ou la résolution de pas.
   Note: Pour changer la direction du moteur, cliquez sur Direction du moteur.
8. Pour augmenter le couple moteur, augmentez la référence de courant et cliquez sur SET.
   PRUDENCE: L'augmentation de la valeur de mise à l'échelle du courant augmente le courant du moteur et le moteur chauffe s'il fonctionne pendant une longue période.
9. Cliquez sur STOP pour arrêter le moteur.

Mode position

En mode Position, le moteur tourne et s'arrête selon les étapes de la commande. Il tourne à la vitesse définie par l'utilisateur.

1. Sélectionnez l'option Mode position et cliquez sur SET.
2. Entrez la position (absolue) requise dans les étapes de commande.
   a. Le moteur fourni avec le kit a un numéro de pas de 200 par défaut. Pour faire tourner le moteur sur un tour, entrez 200 dans les pas de commande.
   b. Cliquez sur RÉGLER.
   c. Cliquez sur EXÉCUTER. Le moteur parcourt le nombre de pas spécifié.
   • En mode Position, le moteur effectue un nombre fixe de pas après quoi le moteur s'arrête de tourner, mais reste sous tension.
   • Pour passer à une position différente, entrez la nouvelle position et cliquez sur SET.
   • Cliquez sur STOP pour mettre le moteur hors tension. Lorsque le moteur est hors tension, la position actuelle est perdue.
     Tracé des paramètres de débogage en cliquant sur Tracer les formes d'onde, affiche la sortie Id PI comme tracé 0, le courant du moteur de l'axe d (Id) comme tracé 1, le nombre de pas déplacés (nombre de pas) comme tracé 2 et l'angle généré comme tracé 3. la figure suivante montre l'interface graphique en mode position.
     Figure 25 • Interface graphique de commande de moteur SmartFusion2 – Moteur pas à pas en mode Position
     
     Le moteur tourne à la vitesse définie par l'utilisateur dans Speed ​​(RPM) par le nombre d'étapes saisies dans Command Steps, comme indiqué dans la figure précédente.
3. Cliquez sur Configurer pour ouvrir la fenêtre Configurer les paramètres du moteur pas à pas, comme illustré dans la figure suivante.
   Figure 26 • Fenêtre Configurer les paramètres du moteur pas à pas
   
   
4. Cliquez sur STOP pour arrêter le moteur/mettre le moteur hors tension.
5. Cliquez sur QUITTER pour quitter l'interface graphique de commande de moteur SmartFusion2.

Enregistrez la fonction de vidage

La fonction de vidage de registre génère un csv file avec des données à programmer dans chaque registre FPGA, qui sont calculées en fonction des entrées de configuration du moteur.

1. Cliquez sur l'icône marquée dans la figure suivante pour ouvrir la fenêtre Register Dump.
   Figure 27 • Fenêtre de vidage du registre
   
   
2. La figure suivante montre l'onglet BLDC de la fenêtre de vidage de registre. Le bouton Enregistrer dans File bouton ouvre une boîte de dialogue pour spécifier l'emplacement et le nom du csv file. Le csv généré file contient uniquement les données correspondant aux blocs BLDC.
   Figure 28 • Fenêtre Register Dump—Onglet BLDC
   
   
3. La figure suivante montre l'onglet Stepper de la fenêtre de vidage de registre. Le bouton Enregistrer dans File bouton ouvre une boîte de dialogue pour spécifier l'emplacement et le nom du csv file. Le csv généré file contient uniquement les données correspondant aux blocs pas à pas.
   Figure 29 • Fenêtre Register Dump—Onglet Stepper
   
   
4. La figure suivante montre commeample csv file, qui contient des données calculées en fonction des entrées fournies dans la fenêtre de vidage de registre.
   Illustration 30 • Sample Csv File
   
   

Annexe Paramètres des cavaliers

Le tableau suivant répertorie les cavaliers qui doivent être définis sur la carte du kit de démarrage SmartFusion2.

Tableau 2 • Paramètres des cavaliers sur la carte du kit de démarrage SmartFusion2

Cavalier	Fonction	Paramètres par défaut	Remarques
Alimentation électrique
J23	Source d'alimentation SOM	1-3 Fermé	Alimentation embarquée vers SOM
J22	JTAG Mode	3-4 Fermé	JTAG VPP à 3.3 V
J7, J13	Encodeur – Sélection asymétrique	Ouvrir	A régler pour un encodeur asymétrique
J8	Encodeur – Sélection différentielle	Ouvrir	A régler pour codeur différentiel
J19	Résistance shunt pour mesure de puissance	Ouvrir	Voltage peut être mesuré à travers le shunt
J11	Encodeur	Ouvrir	Port pour connecter l'encodeur

La figure suivante montre les cavaliers du kit de démarrage SmartFusion2.

Figure 31 • Cavaliers sur le kit de démarrage SmartFusion2

Annexe Raccordement des bornes du moteur

Connexions du moteur BLDC

Les étapes suivantes décrivent comment se connecter au moteur BLDC :

1. Identifiez et isolez les bornes du moteur BLDC (jeu de 3) et les bornes du capteur Hall (jeu de 5), comme illustré dans la figure suivante. Ces bornes sont reliées entre elles.
2. Connectez les bornes du moteur BLDC à la prise à trois broches.
3. Connectez les bornes du capteur Hall à la prise à cinq broches.
   Figure 32 • Schéma de câblage des connecteurs de moteur BLDC
   
   

Connexions du moteur pas à pas

Le moteur pas à pas a quatre bornes. Les bornes du moteur du moteur pas à pas doivent être connectées à la prise à quatre broches, comme indiqué dans la figure suivante.
Figure 33 • Schéma de câblage des connecteurs de moteur pas à pas

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Documents / Ressources

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Références

• Manuel d'utilisation