ʻO UM2154 STEVAL-SPIN3201 Mea Hoʻoponopono BLDC kiʻekiʻe me STM32 MCU Papa Loiloi Mea Hoʻohana Manual

ola
UM2154

Palapala hoʻohana

STEVE-SPIN3201: hoʻokele BLDC kiʻekiʻe me ka papa loiloi STM32 MCU i hoʻokomo ʻia.

ʻIkepili huna

1 Hoʻolauna

2 Pono nā lako a me nā lako polokalamu

3 E hoʻomaka ana

4 ʻO ka wehewehe a me ka hoʻonohonoho paʻa

5 Ka wehewehe ʻōlelo

6 Moʻolelo hoʻoponopono

7 Palapala / Punawai

7.1 Nā kuhikuhi

8 Nā leka pili

Hoʻolauna

ʻO ka papa STEVAL-SPIN3201 he 3-phase brushless DC kaʻa kaʻa kaʻa kaʻa ma muli o ka STSPIN32F0, he 3-phase controller me STM32 MCU i hoʻohui ʻia, a hoʻokō i nā mea pale 3-shunt e like me ka topology heluhelu o kēia manawa.
Hāʻawi ia i kahi hopena maʻalahi no ka loiloi ʻana o ka hāmeʻa i nā noi like ʻole e like me ka mea hana hale, nā mea pā, nā drones, a me nā mea hana mana.
Hoʻolālā ʻia ka papa no ka algorithm hoʻokele hoʻokele i ʻike ʻia a i ʻole sensorless me ka 3-shunt sensing.

Kiʻi 1. STEVE-SPIN3201 papa loiloi

Pono nā lako a me nā lako polokalamu

Me ka hoʻohana ʻana i ka papa loiloi STEVAL-SPIN3201 e pono ai ka lako polokalamu a me ka lako.

He Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) e hoʻokomo i ka pūʻolo polokalamu
He uwea USB mini-B e hoʻohui i ka papa STEVAL-SPIN3201 i ka PC

ʻO ka STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
He 3-phase brushless DC motor me ka voltage a me nā helu o kēia manawa

He lako mana DC waho.

E hoʻomaka ana

ʻO nā helu kiʻekiʻe loa o ka papa penei:

Mana stage lako voltage (VS) mai 8 V a 45 V
ʻO ka manawa kaʻa kaʻa a hiki i 15 Arms

E hoʻomaka i kāu papahana me ka papa:

ʻanuʻu 1. E nānā i ke kūlana lele e like me ka hoʻonohonoho ʻana (e ʻike i ka ʻāpana 4.3 ʻO ka ʻike ʻana i ka overcurrent
ʻanuʻu 2. E hoʻohui i ke kaʻa i ka mea hoʻohui J3 e mālama ana i ke kaʻina o nā pae kaʻa.
ʻanuʻu 3. Hoʻolako i ka papa ma o ka hoʻokomo 1 a me 2 o ka mea hoʻohui J2. E ho'ā ana ke kukui DL1 (ulaula).
ʻanuʻu 4. Hoʻomohala i kāu palapala noi me ka STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).

ʻO ka wehewehe a me ka hoʻonohonoho paʻa

Kiʻi 2. Hōʻike nā ʻāpana nui a me nā kūlana hoʻohui i ke kūlana o nā mea nui a me nā mea hoʻohui ma ka papa.
Kiʻi 2. Nā kūlana kumu a me nā mea hoʻohui

Papa 1. Hāʻawi nā mea lele hoʻonohonoho paʻa i ka pinout kikoʻī o nā mea hoʻohui.
Papa 1. Nā mea lele hoʻonohonoho paʻa

Kaʻa lele	ʻAe ʻia nā hoʻonohonoho	Kūlana paʻamau
JP1	ʻO ke koho ʻana o VREG i hoʻopili ʻia me ka kaʻa V	WEHE
JP2	Hoʻopili ʻia ka mana kaʻa koho i ka mana DC	PAA
JP3	Hāʻawi ʻia ka koho encoder Hall i ka mana USB (1) / VDD (3).	1 – 2 PANIA
JP4	Ke koho hou ʻana o ST-LINK (U4)	WEHE
JP5	Hoʻopili ʻia ke koho PA2 i ka Hale 3	PAA
JP6	Hoʻopili ʻia ke koho PA1 i ka Hale 2	PAA
JP7	Hoʻopili ʻia ke koho PA0 i ka Hale 1	PAA

Papa 2. Nā mea hoʻohui ʻē aʻe, jumper, a me nā wehewehe kikoʻī

inoa	Pin	Lepili	wehewehe
J1	1 – 2	J1	lako mana kaʻa
J2	1 – 2	J2	lako mana nui (VM)
J3	1 – 2 – 3	U, V, W	3-phase BLDC hui moku kaʻa
J4	1 – 2 – 3	J4	Mea hoʻohui nā mea ʻike Hall/encoder
J4	4 – 5	J4	Hāʻawi ʻia nā mea ʻike hale / encoder
J5	–	J5	Hoʻokomo USB ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK lako mana
	2	CLK	SWCLK o ST-LINK
	3	GND	GND
	4	DIO	SWIDIO o ST-LINK
J7	1 – 2	J7	KAA
J8	1 – 2	J8	Hoʻopau hou ʻo ST-LINK
TP1	–	GREG	12 V voltage hoʻopuka hoʻoponopono
TP2	–	GND	GND
TP3	–	VDD	VDD
TP4	–	MAHELE	Hoʻopuka potentiometer māmā
TP5	–	PA3	PA3 GPIO (puka puka-amp manaʻo 1)
TP6	–	V-BUS	Manaʻo VBus
TP7	–	OUT_U	Puka U
TP8	–	PA4	PA4 GPIO (puka puka-amp manaʻo 2)
TP9	–	PA5	PA5 GPIO (puka puka-amp manaʻo 3)
TP10	–	GND	GND
TP11	–	OUT_V	Puka V
TP12	–	PA7	PA7_3FG
TP13	–	OUT_W	Huakaʻi W
TP14	–	3V3	3V3 ST-LINK
TP15	–	5V	USB voltage
TP16	–	I/O	SWD_IO
TP17	–	CLK	SWD_CLK

Ka wehewehe ʻōlelo

Hāʻawi ka STEVAL-SPIN3201 i kahi hoʻonā FOC 3-shunt piha i haku ʻia me kahi STSPIN32F0 - ka mea hoʻokele BLDC kiʻekiʻe me kahi STM32 MCU i hoʻopili ʻia - a me kahi mana ʻekolu hapalua alahaka.tage me ka NMOS STD140N6F7.
Na ka STSPIN32F0 e hoʻopuka kūʻokoʻa i nā vol lako e pono aitages: hāʻawi ka mea hoʻololi kālā DC/DC i loko i ka 3V3 a hāʻawi ka mea hoʻoponopono laina kūloko i 12 V no nā mea hoʻokele puka.
Hana ʻia ka hōʻailona hōʻailona hōʻailona o kēia manawa ma o ʻekolu o ka hana ampHoʻokomo ʻia nā lifiers i loko o ka hāmeʻa a hana ka mea hoʻohālikelike kūloko i ka pale overcurrent mai nā mea pale shunt.
Loaʻa nā pihi hoʻohana ʻelua, ʻelua LED, a me kahi trimmer no ka hoʻokō ʻana i nā mea hoʻohana maʻalahi (e laʻa, hoʻomaka/ hoʻōki i ke kaʻa a hoʻonohonoho i ka wikiwiki o ka pahuhopu).
Kākoʻo ka papa STEVAL-SPIN3201 i ka quadrature encoder a me nā mea ʻike kikohoʻe Hall ma ke ʻano he manaʻo manaʻo.
Aia i loko o ka papa kahi ST-LINK-V2 e ʻae i ka mea hoʻohana e debug a hoʻoiho i ka firmware me ka ʻole o nā mea hana ʻē aʻe.

4.1 Hale/encoder kaʻa kaʻa ʻike wikiwiki
Kākoʻo ka papa loiloi STEVAL-SPIN3201 i ka Hale kikohoʻe a me nā mea hoʻoheheʻe quadrature ma ke ʻano he manaʻo manaʻo.
Hiki ke hoʻopili ʻia nā mea ʻike i ka STSPIN32F0 ma o ka mea hoʻohui J4 i helu ʻia i loko

Papa 3. Hoʻohui Hale/encoder (J4).

inoa	Pin	wehewehe
Hale1/A+	1	ʻO ka mea ʻike Hall 1/encoder mai A+
Hale2/B+	2	ʻO ka mea ʻike Hall 2/encoder mai B+
Hale3/Z+	3	Hōʻike manaʻo ʻo Hall 3/encoder zero
ʻIke VDD	4	Hāʻawi ka sensor voltage
GND	5	Ka honua

ʻO kahi pale pale moʻo pale o 1 kΩ ua kau ʻia i loko o kahi pūʻulu me nā mea ʻike.
No nā mea ʻike e koi ana i kahi huki huki waho, ua kau ʻia ʻekolu mau pale 10 kΩ ma nā laina hoʻopuka a pili i ka vol VDD.tage. Ma nā laina like, loaʻa pū kekahi kapuaʻi no nā mea pale huki.

Koho ka mea lele JP3 i ka lako mana no ka voltage:

ʻO ka lele ma waena o ka pine 1 - pine 2: Hoʻohana ʻia nā mea ʻike hale e VUSB (5 V)

ʻO ka lele ma waena o ka pine 1 - pine 2: Hoʻohana ʻia nā mea ʻike Hall e VDD (3.3 V)
Hiki i ka mea hoʻohana ke hoʻokaʻawale i nā mea ʻike mai ka MCU GPIO wehe i nā mea lele JP5, JP6, a me JP7.

4.2 ʻIke i kēia manawa

Ma ka papa STEVAL-SPIN3201, ua hana ʻia ka hoʻomaʻamaʻa hōʻailona ʻike i kēia manawa ma o ʻekolu o ka hana. ampnā mea hoʻolalelale i hoʻokomo ʻia i loko o ka hāmeʻa STSPIN32F0.
Ma kahi noi FOC maʻamau, ʻike ʻia nā au i loko o nā alahaka ʻekolu me ka hoʻohana ʻana i kahi pale shunt ma ke kumu o kēlā me kēia hoʻololi mana haʻahaʻa. ʻO ka manaʻo voltagHāʻawi ʻia nā hōʻailona i kahi mea hoʻololi analog-to-digital i mea e hana ai i ka helu matrix e pili ana i kekahi ʻenehana mana. Hoʻololi pinepine ʻia kēlā mau hōʻailona manaʻo amphana ʻia e ka hana hoʻolaʻaamps i mea e hoʻohana ai i ka laulā piha o ka ADC (e nānā i ke Kiʻi 3. Current sensing scheme example).

Kiʻi 3. ʻO ka papahana ʻike o kēia manawa example

Pono e hoʻololi ʻia nā hōʻailona manaʻo a kau ʻia ma VDD/2 voltage (ma kahi o 1.65 V) a amplified hou e hāʻawi ana i ka hoʻohālikelike ʻana ma waena o ka waiwai nui o ka hōʻailona ʻike a me ka laulā piha o ka ADC.
ʻO ka voltage hoʻololi stage hoʻokomo i ka attenuation (1/Gp) o ka hōʻailona manaʻo, me ka loaʻa ʻana o ka hoʻonohonoho hoʻohuli ʻole (Gn, hoʻopaʻa ʻia e Rn a me Rf), kōkua i ka loaʻa holoʻokoʻa (G). E like me ka mea i haʻi mua ʻia, ʻo ka pahuhopu ka hoʻokumu ʻana i ka laulā ampka loaʻa ʻana o ka ʻupena liification (G) i hiki ai i ka voltage ma ka shunt resistor e pili ana i ke kaʻa kaʻa kiʻekiʻe loa i ʻae ʻia (ISmax peak value of motor rating current) kūpono i ka laulā o ka voltaghiki ke heluhelu ʻia e ka ADC.

Nānā ʻo ia, ke hoʻopaʻa ʻia ʻo G, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻonohonoho ʻana iā ia ma ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka attenuation mua 1/Gp e like me ka hiki a, no laila ka loaʻa ʻana o Gn. He mea nui kēia ʻaʻole wale no ka hoʻonui ʻana i ka hōʻailona ma ka ratio walaʻau akā e hōʻemi pū i ka hopena o ka op-amp offset intrinsic ma ka pukana (e like me Gn).

ʻO ka loaʻa a me ka polarization voltage (VOPout, pol) e hoʻoholo i ka laulā hana o ke kaapuni ʻike i kēia manawa:

Ma hea:

IS- = ʻoi loa ka loaʻa ʻana o kēia manawa
IS+ = ʻoi loa o ke au i hiki ke ʻike ʻia e ke kaapuni.

Papa 4. STEVE-SPIN3201 op-amps pūnaewele polarization

ʻĀpana	Kuhi hapa	Rev. 1	Rev. 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 Ka ʻike ʻana i ka overcurrent

Hoʻohana ka papa loiloi STEVAL-SPIN3201 i ka pale o ka overcurrent ma muli o ka STSPIN32F0 integrated OC comparator. Ana nā mea pale shunt i ke au o ka ukana o kēlā me kēia māhele. ʻO nā resistors R50, R51, a me R52 e lawe mai i ka voltage nā hōʻailona pili i kēlā me kēia haʻawe i kēia manawa i ka pine OC_COMP. I ka wā i ʻoi aku ai ke kahe o ka manawa kiʻekiʻe ma kekahi o nā pae ʻekolu i ka paepae i koho ʻia, hoʻomaka ka mea hoʻohālikelike i hoʻohui ʻia a pio nā hoʻololi mana ʻaoʻao kiʻekiʻe. Hoʻohana hou ʻia nā hoʻololi mana ʻaoʻao kiʻekiʻe i ka wā e hāʻule ai ke kahawai ma lalo o ka paepae, no laila e hoʻokō ai i ka pale overcurrent.
Ua helu ʻia nā paepae o kēia manawa no ka papa loiloi STEVAL-SPIN3201

Papa 5. Nā paepae overcurrent.

PF6	PF7	Compi loko. paepae	OC paepae
0	1	100 mV	20 A
1	0	250 mV	65 A
1	1	500 mV	140 A

Hiki ke hoʻololi ʻia kēia mau paepae ma ka hoʻololi ʻana i ka resistor bias R43. Manaʻo ʻia e koho iā R43 kiʻekiʻe ma mua o 30 kΩ. No ka helu ʻana i ka waiwai o ka R43 no ka palena palena o kēia manawa IOC, hiki ke hoʻohana ʻia kēia ʻano kumu:

kahi o OC_COMPth ka voltagʻO ka paepae o ka mea hoʻohālikelike kūloko (i koho ʻia e ka PF6 a me PF7), a ʻo VDD ka 3.3 V digital supply vol.tage hāʻawi ʻia e ka DCDC buck converter kūloko.
Ke wehe nei i ka R43, ua maʻalahi ke ʻano o ka paepae o kēia manawa penei:

4.4 Bus voltage kaapuni

Hāʻawi ka papa loiloi STEVAL-SPIN3201 i ka vol bustage ike ana. Hoʻouna ʻia kēia hōʻailona ma o kahi voltage hoʻokaʻawale mai ka lako kaʻa voltage (VBUS) (R10 a me R16) a hoʻouna ʻia i ka PB1 GPIO (channel 9 o ka ADC) o ka MCU i hoʻokomo ʻia. Loaʻa ka hōʻailona ma ka TP6.

4.5 Mea hoʻohana paʻahana

Aia i loko o ka papa nā mea hoʻohana mea hoʻohana ma lalo iho nei:

Potentiometer R6: hoʻonohonoho i ka wikiwiki pahuhopu, no ka example
E hoʻololi iā SW1: hoʻihoʻi hou iā STSPIN32F0 MCU a me ST-LINK V2

Huli SW2: pihi mea hoʻohana 1
Huli SW3: pihi mea hoʻohana 2
LED DL3: mea hoʻohana LED 1 (e hoʻā ʻia ke kaomi ʻana i ka pihi mea hoʻohana 1)

LED DL4: mea hoʻohana LED 2 (e hoʻā ʻia ke kaomi ʻana i nā pihi 2 mea hoʻohana)

4.6 Debug

Hoʻokomo ka papa loiloi STEVAL-SPIN3201 i kahi debugger/programmer ST-LINK/V2-1. ʻO nā hiʻohiʻona i kākoʻo ʻia ma ST-LINK:

Ka helu hou ʻana i nā polokalamu USB
Hoʻopili ʻia ke kikowaena port com virtual ma USB i hoʻopili ʻia i nā pine PB6/PB7 o ka STSPIN32F0 (UART1)
ʻO ke kikowaena mālama nui ma USB
Hāʻawi ʻia ka mana mana no ka ST-LINK e ka PC host ma o ke kelepona USB i hoʻopili ʻia i ka J5.
Hāʻawi ka LED LD2 i ka ʻike kūlana kamaʻilio ST-LINK:

E ʻālohilohi ana nā LED ʻulaʻula: i ka mana ma mua o ka hoʻomaka ʻana o USB
ʻAlohilohi ʻulaʻula LED: ma hope o ke kamaʻilio pololei mua ma waena o ka PC a me ST-LINK/V2-1 (helu helu)
ʻAla ʻulaʻula ON: ua pau ka hoʻomaka ʻana ma waena o ka PC a me ST-LINK/V2-1

ʻŌmaʻomaʻo LED ON: kūleʻa i ka hoʻomaka ʻana o ka kamaʻilio pahuhopu
ʻO ke kukui ʻulaʻula/'ōmaʻomaʻo LED: i ka wā e kamaʻilio ai me ka pahuhopu
ʻO Green ON: pau ke kamaʻilio ʻana a kūleʻa
Hoʻokuʻu ʻia ka hana hoʻonohonoho hou mai ka ST-LINK ma ka wehe ʻana i ka jumper J8.

Moʻolelo hoʻoponopono

Papa 6. Moolelo hooponopono palapala

Lā	Hoʻoponopono	Nā hoʻololi
12-Dek-20161	1	Hoʻokuʻu mua.
23-Nov-2017	2	Pākuʻi 4.2: ʻIke i kēia manawa ma ka ʻaoʻao 7.
27-Feb-2018	3	Nā hoʻololi liʻiliʻi i loko o ka palapala.
18-ʻAukake-2021	4	Hoʻoponopono maʻamau liʻiliʻi.

Ua mālama ʻo STMicroelectronics NV a me kāna mau lālā ("ST") i ke kuleana e hoʻololi, hoʻoponopono, hoʻonui, hoʻololi, a me nā hoʻomaikaʻi ʻana i nā huahana ST a/a i kēia palapala i kēlā me kēia manawa me ka ʻole o ka hoʻolaha. Pono nā mea kūʻai aku e loaʻa ka ʻike pili hou loa i nā huahana ST ma mua o ke kau ʻana i nā kauoha. Kūʻai ʻia nā huahana ST e like me nā ʻōlelo a me nā kūlana kūʻai o ST ma kahi i ka manawa o ka ʻae ʻana i ke kauoha. Na nā mea kūʻai aku ke kuleana no ke koho ʻana, koho ʻana, a me ka hoʻohana ʻana i nā huahana ST a ʻaʻohe kuleana o ST no ke kōkua noi noi a i ʻole ka hoʻolālā ʻana i nā huahana a nā mea kūʻai aku.

OLELO HOOLAHA - E HELUHELU ANA

ʻAʻole hāʻawi ʻia ka laikini, hōʻike a i ʻole ka manaʻo, i kekahi kuleana waiwai naʻauao e ST ma ʻaneʻi.
ʻO ke kūʻai hou ʻana i nā huahana ST me nā mea ʻokoʻa mai ka ʻike i hōʻike ʻia ma ʻaneʻi e hoʻopau i kekahi palapala hōʻoia i hāʻawi ʻia e ST no ia huahana.
ʻO ST a me ka ST logo nā hōʻailona o ST. No ka ʻike hou aku e pili ana i nā hōʻailona ST, e ʻoluʻolu e nānā www.st.com/trademarks. ʻO nā inoa huahana ʻē aʻe a i ʻole nā inoa lawelawe ʻo ia ka waiwai o ko lākou mau mea nona.
Hoʻololi a hoʻololi ka ʻike i loko o kēia palapala i ka ʻike i hāʻawi mua ʻia ma nā mana mua o kēia palapala.