կյանք. բաժանված
UM2154
Օգտագործողի ձեռնարկ
STEVE-SPIN3201. առաջադեմ BLDC վերահսկիչ՝ ներկառուցված STM32 MCU գնահատման տախտակով
Ներածություն
STEVAL-SPIN3201 տախտակը եռաֆազ առանց խոզանակի DC շարժիչի վարորդի տախտակ է, որը հիմնված է STSPIN3F32-ի վրա՝ ինտեգրված STM0 MCU-ով եռաֆազ կարգավորիչ, և որպես ընթացիկ ընթերցման տոպոլոգիա ներդնում է 3-շունտ դիմադրություն:
Այն ապահովում է հեշտ օգտագործման լուծում սարքի գնահատման համար տարբեր ծրագրերում, ինչպիսիք են կենցաղային տեխնիկան, օդափոխիչները, դրոնները և էլեկտրական գործիքները:
Տախտակը նախատեսված է սենսորային կամ առանց սենսորային դաշտի վրա հիմնված կառավարման ալգորիթմի համար՝ 3-շանթային զգայությամբ:
Նկար 1. STEVE-SPIN3201 գնահատման տախտակ
Սարքավորումների և ծրագրային ապահովման պահանջներ
STEVAL-SPIN3201 գնահատման տախտակի օգտագործումը պահանջում է հետևյալ ծրագրաշարը և սարքավորումը.
- Windows ® համակարգիչ (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) ծրագրային փաթեթը տեղադրելու համար
- Մինի-B USB մալուխ STEVAL-SPIN3201 տախտակը համակարգչին միացնելու համար
- STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- Եռաֆազ առանց խոզանակի DC շարժիչ՝ համատեղելի ծավալովtage և ընթացիկ վարկանիշները
- Արտաքին DC սնուցման աղբյուր:
Սկսում ենք
Խորհրդի առավելագույն վարկանիշները հետևյալն են.
- Իշխանության սtage մատակարարման հատtage (VS) 8 Վ-ից մինչև 45 Վ
- Շարժիչի փուլային հոսանք մինչև 15 Արմ
Նախագիծը տախտակի հետ սկսելու համար.
Քայլ 1. Ստուգեք ցատկի դիրքը՝ ըստ թիրախային կազմաձևման (տես Բաժին 4.3 Գերհոսանքի հայտնաբերումը
Քայլ 2. Շարժիչը միացրեք J3 միակցիչին՝ հոգալով շարժիչի փուլերի հաջորդականությունը:
Քայլ 3. Տախտակը մատակարարեք J1 միակցիչի 2-ին և 2-րդ մուտքի միջոցով: DL1 (կարմիր) LED-ը կմիանա:
Քայլ 4. Մշակեք ձեր հավելվածը՝ օգտագործելով STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y):
Սարքավորումների նկարագրություն և կազմաձևում
Նկար 2. Հիմնական բաղադրիչները և միակցիչների դիրքերը ցույց են տալիս հիմնական բաղադրիչների և միակցիչների դիրքը տախտակի վրա:
Նկար 2. Հիմնական բաղադրիչների և միակցիչների դիրքերը
Աղյուսակ 1. Սարքավորումների կարգավորիչ ցատկերները ապահովում են միակցիչների մանրակրկիտ տեղադրումը:
Աղյուսակ 1. Սարքավորումների տեղադրման ցատկերներ
| Թռիչք | Թույլատրված կոնֆիգուրացիաներ | Կանխադրված պայման |
| JP1 | VREG-ի ընտրություն, որը միացված է V շարժիչին | ԲԱՑ |
| JP2 | Ընտրովի շարժիչի սնուցման աղբյուր, որը միացված է DC էլեկտրամատակարարմանը | ՓԱԿ |
| JP3 | Ընտրության սրահի կոդավորիչի մատակարարում USB (1) / VDD (3) սնուցման աղբյուրին | 1 – 2 ՓԱԿ |
| JP4 | ST-LINK-ի ընտրության վերակայում (U4) | ԲԱՑ |
| JP5 | Ընտրություն PA2, որը միացված է 3-րդ դահլիճին | ՓԱԿ |
| JP6 | Ընտրություն PA1, որը միացված է 2-րդ դահլիճին | ՓԱԿ |
| JP7 | Ընտրություն PA0, որը միացված է 1-րդ դահլիճին | ՓԱԿ |
Աղյուսակ 2. Այլ միակցիչների, ցատկի և փորձարկման կետերի նկարագրություն
|
Անուն |
Փին | Պիտակ |
Նկարագրություն |
| J1 | 1-2 | J1 | Շարժիչի էլեկտրամատակարարում |
| J2 | 1-2 | J2 | Սարքի հիմնական սնուցման աղբյուր (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | U, V, W | 3-փուլ BLDC շարժիչի փուլերի միացում |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Hall/encoder սենսորների միակցիչ |
| 4-5 | J4 | Դահլիճի սենսորների/կոդավորիչի մատակարարում | |
| J5 | – | J5 | USB մուտք ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | ST-LINK էլեկտրամատակարարում |
| 2 | CLK | ST-LINK-ի SWCLK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | ԴԻՈ | ST-LINK-ի SWDIO | |
| J7 | 1-2 | J7 | ՍԱՌԹ |
| J8 | 1-2 | J8 | ST-LINK-ի վերակայում |
| TP1 | – | ԳՐԵԳ | 12 V հատորtage կարգավորիչի ելք |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | ԱՐԱԳՈՒԹՅՈՒՆ | Արագության պոտենցիոմետրի ելք |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (ելքային օպ-amp իմաստ 1) |
| TP6 | – | V-BUS | VBus արձագանք |
| TP7 | – | OUT_U | Արդյունք U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (ելքային օպ-amp իմաստ 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (ելքային օպ-amp իմաստ 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | Ելք V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Արդյունք Վ |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | USB հատtage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Circuit նկարագրությունը
STEVAL-SPIN3201-ը ապահովում է ամբողջական 3-շունտային FOC լուծում, որը բաղկացած է STSPIN32F0- առաջադեմ BLDC կարգավորիչից՝ ներկառուցված STM32 MCU-ով և եռակի կիսակամուրջի հզորությամբ:tage NMOS STD140N6F7-ով:
STSPIN32F0-ն ինքնավար կերպով ստեղծում է անհրաժեշտ մատակարարման ծավալըtages. ներքին DC/DC բաք փոխարկիչն ապահովում է 3V3, իսկ ներքին գծային կարգավորիչը ապահովում է 12 Վ դարպասի դրայվերների համար:
Ընթացիկ հետադարձ կապի ազդանշանի պայմանավորումն իրականացվում է գործառնական երեքի միջոցով ampՍարքի մեջ ներկառուցված ամրացուցիչները և ներքին համեմատիչը ապահովում են գերհոսանքից պաշտպանություն շունտային ռեզիստորներից:
Օգտվողի երկու կոճակ, երկու LED և հարմարվողական հարմարանք հասանելի են օգտատիրոջ պարզ ինտերֆեյսներ կիրառելու համար (օրինակ՝ շարժիչը գործարկել/դադարեցնել և սահմանել թիրախային արագությունը):
STEVAL-SPIN3201 տախտակն աջակցում է քառակուսի կոդավորիչին և Hall թվային սենսորներին՝ որպես շարժիչի դիրքի հետադարձ կապ:
Տախտակը ներառում է ST-LINK-V2, որը թույլ է տալիս օգտվողին վրիպազերծել և ներբեռնել որոնվածը առանց որևէ լրացուցիչ ապարատային գործիքի:
4.1 Դահլիճի/կոդավորիչի շարժիչի արագության սենսոր
STEVAL-SPIN3201 գնահատման տախտակն աջակցում է թվային Hall-ի և քառակուսի կոդավորման սենսորներին՝ որպես շարժիչի դիրքի հետադարձ կապ:
Սենսորները կարելի է միացնել STSPIN32F0-ին J4 միակցիչի միջոցով, որը նշված է
Աղյուսակ 3. Hall/encoder միակցիչ (J4):
| Անուն | Փին | Նկարագրություն |
| Hall1/A+ | 1 | Դահլիճի սենսոր 1/կոդավորիչ դուրս A+ |
| Hall2/B+ | 2 | Hall սենսոր 2/կոդավորիչ դուրս B+ |
| Hall3/Z+ | 3 | Hall սենսոր 3/encoder զրոյական արձագանք |
| VDD սենսոր | 4 | Սենսորի մատակարարման ծավալtage |
| GND | 5 | Գետնին |
Պաշտպանական շարքի դիմադրություն 1 կΩ տեղադրված է մի շարք սենսորային ելքերով:
Արտաքին ձգում պահանջող սենսորների համար ելքային գծերի վրա արդեն տեղադրված են երեք 10 կՕմ ռեզիստորներ և միացված են VDD vol-ին։tagե. Նույն գծերի վրա հասանելի է նաև ներքևի դիմադրիչների ոտնահետք:
Jumper JP3-ը ընտրում է սնուցման աղբյուրը սենսորային մատակարարման ծավալի համարtage:
- Թռիչք 1-ին պտուտակի միջև – 2-րդ. Սրահի սենսորներ, որոնք սնուցվում են VUSB-ով (5 Վ)
- Թռիչք 1-ին պին 2-ի միջև: Դահլիճի սենսորները սնուցվում են VDD-ով (3.3 Վ)
Օգտագործողը կարող է անջատել սենսորային ելքերը MCU GPIO բացվող ցատկերներից JP5, JP6 և JP7:
4.2 Ընթացքի ընկալում
STEVAL-SPIN3201 տախտակում ընթացիկ զգայական ազդանշանի կարգավորումն իրականացվում է երեք գործառնական ampSTSPIN32F0 սարքի մեջ ներկառուցված լարիչներ:
Տիպիկ FOC հավելվածում երեք կիսակամուրջներում հոսանքները ընկալվում են՝ օգտագործելով շունտային ռեզիստոր յուրաքանչյուր ցածր հոսանքի անջատիչի աղբյուրի վրա: Զգացմունքը հատtagԷլեկտրոնային ազդանշանները տրամադրվում են անալոգային-թվային փոխարկիչին՝ որոշակի կառավարման տեխնիկայի հետ կապված մատրիցային հաշվարկը կատարելու համար: Այդ զգայական ազդանշանները սովորաբար տեղաշարժվում են և ampհիմնված է նվիրված օպ-amps՝ ADC-ի ողջ տիրույթն օգտագործելու համար (տե՛ս Նկար 3. Ընթացիկ զգայական սխեման նախկինampլե):
Նկար 3. Ընթացիկ զգայական սխեման, օրինակample
Զգայական ազդանշանները պետք է տեղաշարժվեն և կենտրոնացվեն VDD/2 voltage (մոտ 1.65 Վ) և ampկրկին ամրացված, որն ապահովում է ընկալվող ազդանշանի առավելագույն արժեքի և ADC-ի լայնածավալ տիրույթի համընկնում:
Հատորըtagե տեղաշարժվող սtage-ն ներկայացնում է հետադարձ ազդանշանի թուլացումը (1/Gp), որը, ոչ շրջվող կոնֆիգուրացիայի ավելացման հետ միասին (Gn, ամրագրված է Rn-ով և Rf-ով), նպաստում է ընդհանուր շահույթին (G): Ինչպես արդեն նշվեց, նպատակը ընդհանուրի հաստատումն է ampլիցքավորման ցանցի շահույթ (G) այնպես, որ ծավալըtagՇանթային ռեզիստորի վրա, որը համապատասխանում է շարժիչի առավելագույն թույլատրելի հոսանքին (շարժիչի անվանական հոսանքի ISmax գագաթնակետային արժեքը) համապատասխանում է ծավալների միջակայքինtagընթեռնելի է ADC-ի կողմից:
Նշում որ, երբ G-ն ֆիքսված է, ավելի լավ է այն կարգավորել՝ հնարավորինս նվազեցնելով նախնական թուլացումը 1/Gp և, հետևաբար, Gn շահույթը: Սա կարևոր է ոչ միայն ազդանշանը աղմուկի հարաբերակցությամբ առավելագույնի հասցնելու, այլ նաև օպերատիվ ազդեցությունը նվազեցնելու համար:amp ելքի վրա ներքին օֆսեթ (Gn-ին համաչափ):
Շահույթը և բևեռացումը voltage (VOPout, pol) որոշում է հոսանքի տվիչ սխեմայի օպերատիվ տիրույթը.
Որտեղ:
- IS- = առավելագույն աղբյուրի հոսանք
- IS+ = մաքսիմալ խորտակված հոսանք, որը կարող է զգալ սխեմաները:
Աղյուսակ 4. STEVE-SPIN3201 op-amps բևեռացման ցանց
|
Պարամետր |
Մասի հղում | Վեր. 1 |
Վեր. 3 |
| Rp | R14, R24, R33 | 560 Ω | 1.78 կΩ |
| Ra | R12, R20, R29 | 8.2 կΩ | 27.4 կΩ |
| Rb | R15, R25, R34 | 560 Ω | 27.4 կΩ |
| Rn | R13, R21, R30 | 1 կΩ | 1.78 կΩ |
| Rf | R9, R19, R28 | 15 կΩ | 13.7 կΩ |
| Cf | C15, C19, C20 | 100 pF | Ն.Մ |
| G | – | 7.74 | 7.70 |
| VOPout, pol | – | 1.74 Վ | 1.65 Վ |
4.3 Գերհոսանքի հայտնաբերում
STEVAL-SPIN3201 գնահատման տախտակն իրականացնում է գերհոսանքից պաշտպանություն՝ հիմնված STSPIN32F0 ինտեգրված OC համեմատիչի վրա: Շանթային ռեզիստորները չափում են յուրաքանչյուր փուլի բեռի հոսանքը: R50, R51 և R52 ռեզիստորները բերում են հատtage ազդանշաններ, որոնք կապված են յուրաքանչյուր բեռնման հոսանքի հետ OC_COMP փին: Երբ երեք փուլերից մեկում հոսող գագաթնակետային հոսանքը գերազանցում է ընտրված շեմը, ինտեգրված համեմատիչը գործարկվում է և բոլոր բարձր կողային հոսանքի անջատիչները անջատված են: Բարձր կողմի հոսանքի անջատիչները կրկին միացված են, երբ հոսանքն իջնում է շեմից ցածր՝ այդպիսով ապահովելով գերհոսանքից պաշտպանություն:
STEVAL-SPIN3201 գնահատման տախտակի ընթացիկ շեմերը թվարկված են
Աղյուսակ 5. Գերհոսանքի շեմեր:
| PF6 | PF7 | Ներքին կոմպ. շեմը | OC շեմը |
| 0 | 1 | 100 մՎ | 20 Ա |
| 1 | 0 | 250 մՎ | 65 Ա |
| 1 | 1 | 500 մՎ | 140 Ա |
Այս շեմերը կարող են փոփոխվել՝ փոխելով R43 կողմնակալության դիմադրությունը: Խորհուրդ է տրվում ընտրել 43 կՕմ-ից բարձր R30: Նպատակային ընթացիկ սահմանային ՄՕԿ-ի համար R43-ի արժեքը հաշվարկելու համար կարող է օգտագործվել հետևյալ բանաձևը.
որտեղ OC_COMPth-ը հատորն էtagՆերքին համեմատիչի e շեմը (ընտրված է PF6-ի և PF7-ի կողմից), իսկ VDD-ն 3.3 Վ թվային մատակարարման ծավալն էtage տրամադրված ներքին DCDC բաք փոխարկիչով:
Հեռացնելով R43-ը, ընթացիկ շեմի բանաձևը պարզեցվում է հետևյալ կերպ.
4.4 Bus voltage միացում
STEVAL-SPIN3201 գնահատման տախտակն ապահովում է ավտոբուսի հատtagզգալով. Այս ազդանշանն ուղարկվում է հատtagԷլեկտրոնային բաժանիչ շարժիչի մատակարարման ծավալիցtage (VBUS) (R10 և R16) և ուղարկվել ներկառուցված MCU-ի PB1 GPIO (ADC-ի 9-րդ ալիք): Ազդանշանը հասանելի է նաև TP6-ում:
4.5 Սարքավորումների օգտագործողի միջերես
Տախտակը ներառում է հետևյալ ապարատային ինտերֆեյսի տարրերը.
- Պոտենցիոմետր R6. սահմանում է թիրախային արագությունը, օրինակample
- Անջատիչ SW1. վերակայում է STSPIN32F0 MCU-ն և ST-LINK V2-ը
- Անջատիչ SW2. օգտագործողի կոճակ 1
- Անջատիչ SW3. օգտագործողի կոճակ 2
- LED DL3. օգտագործողի LED 1 (նաև միանում է, երբ օգտագործողի 1 կոճակը սեղմված է)
- LED DL4. օգտագործողի LED 2 (նաև միանում է, երբ սեղմված է օգտագործողի 2 կոճակը)
4.6 Վրիպազերծում
STEVAL-SPIN3201 գնահատման տախտակը ներառում է ST-LINK/V2-1 վրիպազերծիչ/ծրագրավորող: ST-LINK-ում աջակցվող հատկանիշներն են.
- USB ծրագրային ապահովման վերահաշվարկում
- Վիրտուալ com port ինտերֆեյս USB-ի վրա, որը միացված է STSPIN6F7 (UART32) PB0/PB1 կապին
- Զանգվածային պահեստավորման ինտերֆեյս USB-ով
ST-LINK-ի էլեկտրամատակարարումն ապահովվում է հյուրընկալող համակարգչի կողմից J5-ին միացված USB մալուխի միջոցով:
LED LD2-ը տրամադրում է ST-LINK կապի կարգավիճակի տեղեկատվություն. - Կարմիր լուսադիոդը դանդաղ է թարթում. USB սկզբնավորումից առաջ միացված է
- Կարմիր լուսադիոդը արագ թարթում է. համակարգչի և ST-LINK/V2-1-ի միջև առաջին ճիշտ հաղորդակցությունից հետո (թվարկում)
- Կարմիր լուսադիոդը միացված է. ԱՀ-ի և ST-LINK/V2-1-ի միջև սկզբնավորումն ավարտված է
- Կանաչ լուսադիոդը միացված է՝ թիրախային հաղորդակցության հաջող մեկնարկը
- Կարմիր/կանաչ LED թարթում՝ թիրախի հետ շփման ժամանակ
- Կանաչ ՄԻԱՑ. հաղորդակցությունն ավարտված և հաջողված
Վերականգնման ֆունկցիան անջատված է ST-LINK-ից՝ հեռացնելով J8-ը:
Վերանայման պատմություն
Աղյուսակ 6. Փաստաթղթերի վերանայման պատմություն
| Ամսաթիվ | Վերանայման | Փոփոխություններ |
| 12-Դեկ-20161 | 1 | Նախնական թողարկում. |
| 23-Նոյ-2017 | 2 | Ավելացվեց Բաժին 4.2. Ընթացիկ զգայարան 7-րդ էջում: |
| 27-Փետրվար-2018 | 3 | Փոքր փոփոխություններ ամբողջ փաստաթղթում: |
| 18-օգոստոս-2021 | 4 | Կաղապարի փոքր ուղղում: |
STMicroelectronics NV-ն և նրա դուստր ձեռնարկությունները («ST») իրավունք են վերապահում ցանկացած պահի առանց նախազգուշացման փոփոխություններ, ուղղումներ, բարելավումներ, փոփոխություններ և բարելավումներ կատարել ST արտադրանքներում և/կամ այս փաստաթղթում: Գնորդները պետք է ստանան ST ապրանքների վերաբերյալ վերջին համապատասխան տեղեկատվությունը, նախքան պատվերներ տեղադրելը: ST ապրանքները վաճառվում են ST-ի վաճառքի պայմանների և պայմանների համաձայն, որոնք գործում են պատվերի հաստատման պահին: Գնորդները բացառապես պատասխանատու են ST արտադրանքի ընտրության, ընտրության և օգտագործման համար, իսկ ST-ն պատասխանատվություն չի կրում դիմումի աջակցության կամ Գնորդների արտադրանքի նախագծման համար:
ԿԱՐԵՎՈՐ NOTԱՆԳԱԳԻՐ. - Խնդրում ենք ուշադիր կարդալ
Սույնով ST-ի կողմից որևէ մտավոր սեփականության իրավունքի բացահայտ կամ ենթադրյալ լիցենզիա չի տրվում:
ST արտադրանքի վերավաճառք՝ սույն հոդվածում նշված տեղեկատվությունից տարբերվող դրույթներով, անվավեր է դարձնում ST-ի կողմից նման արտադրանքի համար տրված ցանկացած երաշխիք:
ST-ը և ST լոգոն ST-ի ապրանքային նշաններն են: ST ապրանքանիշերի մասին հավելյալ տեղեկությունների համար խնդրում ենք այցելել www.st.com/trademarks. Բոլոր այլ ապրանքների կամ ծառայությունների անվանումները իրենց համապատասխան սեփականատերերի սեփականությունն են:
Այս փաստաթղթի տեղեկատվությունը փոխարինում և փոխարինում է այս փաստաթղթի ցանկացած նախկին տարբերակներում նախկինում տրված տեղեկատվությանը:
© 2021 STMicroelectronics – Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են
Փաստաթղթեր / ռեսուրսներ
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 Ընդլայնված BLDC վերահսկիչ՝ ներկառուցված STM32 MCU գնահատման տախտակով [pdf] Օգտագործողի ձեռնարկ UM2154, STEVAL-SPIN3201 Ընդլայնված BLDC վերահսկիչ՝ ներկառուցված STM32 MCU գնահատման տախտակով |
