UM2154 STEVAL-SPIN3201 háþróaður BLDC stjórnandi með innbyggðri STM32 MCU matstöflu notendahandbók

líf.augmented
UM2154

Notendahandbók

STEVE-SPIN3201: háþróaður BLDC stjórnandi með innbyggðu STM32 MCU matspjaldi

Innihald fela sig

1 Inngangur

2 Vélbúnaðar- og hugbúnaðarkröfur

3 Að byrja

4 Vélbúnaðarlýsing og stillingar

Inngangur

STEVAL-SPIN3201 borðið er 3-fasa burstalaust DC mótor drifborð byggt á STSPIN32F0, 3-fasa stjórnandi með innbyggðum STM32 MCU, og útfærir 3-shunt viðnám sem straumlestur.
Það veitir auðvelt í notkun til að meta tækið í mismunandi forritum eins og heimilistækjum, viftum, drónum og rafmagnsverkfærum.
Spjaldið er hannað fyrir skynjaða eða skynjaralausa sviðsmiðaða stjórnalgrím með 3-shunt skynjun.

Mynd 1. STEVE-SPIN3201 matsráð

Vélbúnaðar- og hugbúnaðarkröfur

Notkun STEVAL-SPIN3201 matstöflunnar krefst eftirfarandi hugbúnaðar og vélbúnaðar:

Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) til að setja upp hugbúnaðarpakkann
Mini-B USB snúru til að tengja STEVAL-SPIN3201 borðið við tölvuna

STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
3-fasa burstalaus DC mótor með samhæfu voltage og núverandi einkunnir

Ytri DC aflgjafi.

Að byrja

Hámarkseinkunnir stjórnar eru eftirfarandi:

Kraftur stage framboð binditage (VS) frá 8 V til 45 V
Mótorfasastraumur allt að 15 arma

Til að hefja verkefnið þitt með stjórninni:

Skref 1. Athugaðu stöðu stökkvarans í samræmi við markstillinguna (sjá kafla 4.3 Yfirstraumsgreining
Skref 2. Tengdu mótorinn við tengi J3 og sjáðu um röð mótorfasa.
Skref 3. Settu borðið í gegnum inntak 1 og 2 á tengi J2. DL1 (rauð) LED kviknar.
Skref 4. Þróaðu forritið þitt með því að nota STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).

Vélbúnaðarlýsing og stillingar

Mynd 2. Staðsetning aðalhluta og tengi sýna staðsetningu aðalhluta og tengi á töflunni.
Mynd 2. Staða helstu íhluta og tengi

Tafla 1. Stökkvarar fyrir vélbúnaðarstillingar veita nákvæma pinout tenginna.
Tafla 1. Stökkvarar fyrir vélbúnaðarstillingar

Jumper	Leyfilegar stillingar	Sjálfgefið ástand
JP1	Val á VREG tengdum V mótor	OPNA
JP2	Valmótor aflgjafi tengdur við DC aflgjafa	LOKAÐ
JP3	Vali Hall umrita kóðara til USB (1) / VDD (3) aflgjafa	1 – 2 LOKAÐ
JP4	Val endurstilla ST-LINK (U4)	OPNA
JP5	Val PA2 tengt sal 3	LOKAÐ
JP6	Val PA1 tengt sal 2	LOKAÐ
JP7	Val PA0 tengt sal 1	LOKAÐ

Tafla 2. Lýsing á öðrum tengjum, jumper og prófunarpunktum

Nafn	Pinna	Merki	Lýsing
J1	1 – 2	J1	Mótor aflgjafi
J2	1 – 2	J2	Aðalaflgjafi tækis (VM)
J3	1 – 2 – 3	U, V, W	3-fasa BLDC mótor fasa tenging
J4	1 – 2 – 3	J4	Hall/kóðara skynjara tengi
J4	4 – 5	J4	Hallskynjarar/kóðara framboð
J5	–	J5	USB inntak ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK aflgjafi
	2	CLK	SWCLK af ST-LINK
	3	GND	GND
	4	DÍÓ	SWDIO af ST-LINK
J7	1 – 2	J7	KERRA
J8	1 – 2	J8	ST-LINK endurstillt
TP1	–	GREG	12 V binditage framleiðsla þrýstijafnarans
TP2	–	GND	GND
TP3	–	VDD	VDD
TP4	–	HRAÐI	Hraða potentiometer framleiðsla
TP5	–	PA3	PA3 GPIO (úttak op-amp vit 1)
TP6	–	V-BUS	VBus endurgjöf
TP7	–	OUT_U	Úttak U
TP8	–	PA4	PA4 GPIO (úttak op-amp vit 2)
TP9	–	PA5	PA5 GPIO (úttak op-amp vit 3)
TP10	–	GND	GND
TP11	–	OUT_V	Framleiðsla V
TP12	–	PA7	PA7_3FG
TP13	–	OUT_W	Framleiðsla W
TP14	–	3V3	3V3 ST-LINK
TP15	–	5V	USB binditage
TP16	–	I/O	SWD_IO
TP17	–	CLK	SWD_CLK

Hringrás lýsing

STEVAL-SPIN3201 býður upp á fullkomna 3-shunt FOC lausn sem samanstendur af STSPIN32F0 – háþróaðri BLDC stjórnandi með innbyggðum STM32 MCU – og þrefaldri hálfbrúarafli.tage með NMOS STD140N6F7.
STSPIN32F0 framleiðir sjálfkrafa allar nauðsynlegar birgðirtages: innri DC/DC buck breytirinn veitir 3V3 og innri línulegur þrýstijafnari gefur 12 V fyrir hliðarstýringuna.
Núverandi endurgjöf merkja skilyrðingu er framkvæmd í gegnum þrjú af aðgerðum amplyftarar sem eru innbyggðir í tækið og innri samanburðarbúnaður sinnir yfirstraumsvörn gegn shuntviðnámum.
Tveir notendahnappar, tveir ljósdíóður og klippari eru fáanlegir til að útfæra einföld notendaviðmót (td ræsa/stöðva mótor og stilla markhraða).
STEVAL-SPIN3201 borðið styður ferningskóðarann og stafræna Hall skynjara sem endurgjöf mótorsstöðu.
Stjórnin inniheldur ST-LINK-V2 sem gerir notandanum kleift að kemba og hlaða niður fastbúnaði án aukabúnaðar.

4.1 Hall/kóðari hreyfihraðaskynjari
STEVAL-SPIN3201 matspjaldið styður stafræna Hall og ferninga kóðara skynjara sem endurgjöf mótorstöðu.
Hægt er að tengja skynjarana við STSPIN32F0 í gegnum J4 tengið sem er skráð í

Tafla 3. Hall/kóðunartengi (J4).

Nafn	Pinna	Lýsing
Salur 1/A+	1	Hallskynjari 1/kóðari út A+
Salur 2/B+	2	Hallskynjari 2/kóðari út B+
Hall3/Z+	3	Hallskynjari 3/kóðari núll endurgjöf
VDD skynjari	4	Sensor framboð voltage
GND	5	Jarðvegur

Röð verndarviðnám upp á 1 kΩ er sett upp í röð með skynjaraútgangi.
Fyrir skynjara sem krefjast utanaðkomandi uppdráttar, eru þrír 10 kΩ viðnám þegar festir á úttakslínurnar og tengdar við VDD voltage. Á sömu línum er einnig fáanlegt fótspor fyrir niðurdráttarviðnám.

Jumper JP3 velur aflgjafa fyrir skynjara framboð voltage:

Stökkvi á milli pinna 1 – pinna 2: Hallskynjarar knúnir af VUSB (5 V)

Stökkvi á milli pinna 1 – pinna 2: Hallskynjarar knúnir af VDD (3.3 V)
Notandinn getur aftengt skynjaraúttak frá MCU GPIO opnunarstökkunum JP5, JP6 og JP7.

4.2 Straumskynjun

Í STEVAL-SPIN3201 borðinu er straumskynjunarmerkjaaðlögun framkvæmd í gegnum þrjú af aðgerðunum amplyftara sem eru felld inn í STSPIN32F0 tækið.
Í dæmigerðu FOC forriti eru straumar í hálfbrýrunum þremur skynjaðar með því að nota shunt viðnám á upptökum hvers aflrofa á lágu hliðinni. The sense voltage-merki eru veitt hliðrænum-í-stafrænum breyti til að framkvæma fylkisútreikning sem tengist ákveðinni stýritækni. Þau skynmerki eru venjulega færð til og ampstyrkt af hollri op-amps til að nýta allt svið ADC (sjá mynd 3. Núverandi skynjunarkerfi td.ample).

Mynd 3. Núverandi skynjunarkerfi tdample

Skynmerkin verða að vera færð til og miðuð við VDD/2 binditage (um 1.65 V) og ampLified aftur sem veitir samsvörun á milli hámarksgildis skynjaða merkja og heildarsviðs ADC.
Binditage skipta stage kynnir deyfingu (1/Gp) á endurgjöfarmerkinu sem, ásamt ávinningi óbeygjanlegrar stillingar (Gn, fastur með Rn og Rf), stuðlar að heildaraukningu (G). Eins og áður hefur komið fram er markmiðið að koma á heildarmyndinni amplification network gain (G) þannig að binditage á shunt viðnáminu sem samsvarar hámarks leyfilegum mótorstraumi (ISmax hámarksgildi mótors málstraums) passar við rúmmálssviðiðtager læsilegt af ADC.

Athugið að þegar G er fastur er betra að stilla það með því að lækka upphafsdeyfinguna 1/Gp eins mikið og mögulegt er og þar af leiðandi ávinninginn Gn. Þetta er mikilvægt ekki aðeins til að hámarka merkið með hávaðahlutfalli heldur einnig til að draga úr áhrifum op-amp innri offset á framleiðslunni (í hlutfalli við Gn).

The gain and the polarization voltage (VOPout, pol) ákvarðar rekstrarsvið straumskynjunarrásarinnar:

Hvar:

IS- = hámarks straumur
IS+ = hámarks sokkinn straumur sem hægt er að skynja af rafrásunum.

Tafla 4. STEVE-SPIN3201 op-amps skautun net

Parameter	Hlutatilvísun	sr. 1	sr. 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, pól	–	1.74 V	1.65 V

4.3 Yfirstraumsgreining

STEVAL-SPIN3201 matsborðið útfærir yfirstraumsvörn sem byggist á STSPIN32F0 samþættum OC samanburðarbúnaði. Shunt resistors mæla álagsstraum hvers fasa. Viðnám R50, R51 og R52 koma með voltage merki sem tengjast hverjum hleðslustraumi á OC_COMP pinna. Þegar hámarksstraumurinn sem flæðir í einum af þremur áföngum fer yfir valinn þröskuld er innbyggður samanburðarbúnaður ræstur og allir aflrofar háhliðar eru óvirkir. Aflrofar á háum hliðum eru virkjaðir aftur þegar straumurinn fer niður fyrir viðmiðunarmörkin og innleiðir þannig yfirstraumsvörn.
Núverandi viðmiðunarmörk fyrir STEVAL-SPIN3201 matsráð eru skráð í

Tafla 5. Yfirstraumsþröskuldar.

PF6	PF7	Innri samþ. þröskuldur	OC þröskuldur
0	1	100 mV	20 A
1	0	250 mV	65 A
1	1	500 mV	140 A

Þessum þröskuldum er hægt að breyta með því að breyta R43 hlutdrægni viðnáminu. Mælt er með því að velja R43 hærri en 30 kΩ. Til að reikna út gildi R43 fyrir markstraumsmörk IOC er hægt að nota eftirfarandi formúlu:

þar sem OC_COMPth er binditage þröskuldur innri samanburðarins (valinn af PF6 og PF7), og VDD er 3.3 V stafræn framboðtage sem innri DCDC buck breytirinn veitir.
Með því að fjarlægja R43 er núverandi þröskuldsformúla einfölduð sem hér segir:

4.4 Strætó árgtage hringrás

STEVAL-SPIN3201 matsráðið útvegar rútuna binditage skynjun. Þetta merki er sent í gegnum voltage skilrúm frá mótor framboði voltage (VBUS) (R10 og R16) og send til PB1 GPIO (rás 9 í ADC) innbyggða MCU. Merkið er einnig fáanlegt á TP6.

4.5 Notendaviðmót vélbúnaðar

Stjórnin inniheldur eftirfarandi hluti fyrir notendaviðmót vélbúnaðar:

Potentiometer R6: stillir markhraðann, tdample
Rofi SW1: endurstillir STSPIN32F0 MCU og ST-LINK V2

Rofi SW2: notendahnappur 1
Rofi SW3: notendahnappur 2
LED DL3: notandi LED 1 (kviknar líka þegar ýtt er á notanda 1 hnappinn)

LED DL4: notandi LED 2 (kviknar einnig þegar ýtt er á notanda 2 hnappa)

4.6 Villuleit

STEVAL-SPIN3201 matsborðið fellir inn ST-LINK/V2-1 aflúsara/forritara. Eiginleikarnir sem studdir eru á ST-LINK eru:

Endurtalning USB hugbúnaðar
Sýndarsamskiptatengi á USB tengt við PB6/PB7 pinna á STSPIN32F0 (UART1)
Massageymsla tengi á USB
Aflgjafinn fyrir ST-LINK er veitt af hýsingartölvunni í gegnum USB snúruna sem tengdur er við J5.
LED LD2 veitir ST-LINK samskiptastöðu upplýsingar:

Rauð ljósdíóða blikkar hægt: þegar kveikt er á henni fyrir USB frumstillingu
Rauð ljósdíóða blikkar hratt: eftir fyrstu réttu samskiptin milli tölvunnar og ST-LINK/V2-1 (upptalning)
Kveikt er á rauðu LED: frumstillingu milli tölvunnar og ST-LINK/V2-1 er lokið

Kveikt er á grænum ljósdíóða: Vel heppnuð frumstilling miðasamskipta
Rauð/græn ljósdíóða blikkar: í samskiptum við skotmarkið
Grænn ON: Samskiptum lokið og tókst
Endurstillingaraðgerðin er aftengd ST-LINK með því að fjarlægja jumper J8.

Endurskoðunarsaga

Tafla 6. Endurskoðunarferill skjala

Dagsetning	Endurskoðun	Breytingar
12-des-20161	1	Upphafleg útgáfa.
23-nóv-2017	2	Hluti 4.2 bætt við: Straumskynjun á síðu 7.
27-febrúar-2018	3	Minniháttar breytingar á skjalinu.
18-ágúst-2021	4	Smá leiðrétting á sniðmáti.

STMicroelectronics NV og dótturfélög þess („ST“) áskilja sér rétt til að gera breytingar, leiðréttingar, endurbætur, breytingar og endurbætur á ST vörum og/eða þessu skjali hvenær sem er án fyrirvara. Kaupendur ættu að fá nýjustu viðeigandi upplýsingar um ST vörur áður en þeir leggja inn pantanir. ST vörur eru seldar í samræmi við söluskilmála ST sem eru í gildi þegar pöntun er staðfest. Kaupendur bera einir ábyrgð á vali, vali og notkun ST vara og ST tekur enga ábyrgð á umsóknaraðstoð eða hönnun vara kaupenda.

MIKILVÆGT TILKYNNING - VINSAMLEGA LESIÐ NÁGUR

Ekkert leyfi, óbeint eða óbeint, til nokkurs hugverkaréttar er veitt af ST hér.
Endursala á ST vörum með öðrum ákvæðum en upplýsingarnar sem settar eru fram hér ógilda alla ábyrgð sem ST veitir fyrir slíka vöru.
ST og ST merkið eru vörumerki ST. Fyrir frekari upplýsingar um ST vörumerki, vinsamlegast vísa til www.st.com/trademarks. Öll önnur vöru- eða þjónustuheiti eru eign viðkomandi eigenda.
Upplýsingar í þessu skjali koma í stað og koma í stað upplýsinga sem áður hafa verið gefnar í fyrri útgáfum þessa skjals.