STM32 コターコントロールパック

導入

の P-核-IHM03 パックは、 X-NUCLEO-IHM16M1 そして ヌクレオ-G431RB ボード。STモルフォコネクタを介してSTM32 Nucleoボードで使用される電源ボード（ STSPIN830 STPINファミリーのドライバーは、三相低電圧モーター制御ソリューションを提供します。tage、PMSM モーター。これは、提供されている電源とともに図 1 に示されています。

パワーボード上のSTSPIN830デバイスは、XNUMX相モーター用のコンパクトで多用途なFOC対応ドライバです。シングルシャントとXNUMXシャントアーキテクチャの両方をサポートし、ユーザーが設定可能な基準電圧値を備えたPWM電流コントローラを内蔵しています。tagオフタイムとオフタイムを制御できます。専用のモード入力ピンにより、6つの入力（各電源スイッチに1つ）を介して駆動するか、より一般的な3つのPWM直接駆動入力を介して駆動するかを自由に決定できます。さらに、制御ロジックと完全に保護された低RDS（オン）のトリプルハーフブリッジ電源の両方を統合しています。tage。 NS ヌクレオ-G431RB 制御ボードは、ユーザーが新しいコンセプトを試したり、STM32G4 マイクロコントローラを使用してプロトタイプを構築したりするための、手頃で柔軟な方法を提供します。STLINK-V3E デバッガとプログラマが統合されているため、別のプローブは必要ありません。

このモーター制御評価キットは、閉ループ制御 (FOC のみ) をサポートするように完全に構​​成可能です。速度センサー モード (ホールまたはエンコーダー) または速度センサーレス モードのいずれかで使用できます。シングル シャントと 3 シャントの両方の電流センス トポロジと互換性があります。

特徴

• X-NUCLEO-IHM16M1
  – BLDC/PMSMモーター用3相ドライバボード STSPIN830
  – 名目営業利益tag7 V DCから45 V DCまでの範囲
  – 出力電流最大1.5 A rms
  – 過電流、短絡、インターロック保護
  – サーマルシャットダウンと電圧低下tageロックアウト
  – BEMF検知回路
  – 3シャントまたは1シャントのモーター電流検出をサポート
  – ホール効果ベースのセンサーまたはエンコーダ入力コネクタ
  – 速度調整用のポテンショメータが利用可能
  – STモルフォコネクタ搭載
• ヌクレオ-G431RB
  – STM32G431RB 32 KB のフラッシュ メモリと 4 KB の SRAM を搭載した LQFP170 パッケージの 64 MHz の Arm® Cortex®-M128 コアに基づく 32 ビット マイクロコントローラ
  – 拡張リソースには 2 つの種類があります。
  ◦ ARDUINO® Uno V3拡張コネクタ
  ◦ すべてのSTM32 I/Oに完全にアクセスできるST morpho拡張ピンヘッダー
  – USB再列挙機能を備えたオンボードSTLINK-V3Eデバッガ/プログラマ：マスストレージ、仮想COMポート、デバッグポート
  – ユーザー用プッシュボタン 1 個とリセット用プッシュボタン 1 個
• 三相モーター:
  – ジンバルモーター: GBM2804H-100T
  – 最大DC電圧tage：14.8 V
  – 最大回転速度: 2180 rpm
  – 最大トルク: 0.981 N·m
  – 最大DC電流: 5 A
  – 極対数: 7
• DC電源:
  – 公称出力tage：DC12V
  – 最大出力電流: 2 A
  –入力ボリュームtag範囲: 100 V ac ～ 240 V ac
  – 周波数範囲: 50 Hz ～ 60 Hz
  STM32 32 ビット マイクロコントローラは、Arm® Cortex®-M プロセッサをベースにしています。
  注: Arm は、米国およびその他の国における Arm Limited (またはその子会社) の登録商標です。

注文情報

P-NUCLEO-IHM03 Nucleo パックを注文するには、表 1 を参照してください。追加情報は、対象の STM32 のデータシートとリファレンス マニュアルから入手できます。

表 1. 利用可能な製品のリスト

1. パワーボード
2. 制御盤

成文化

Nucleo ボードのコード化の意味は表 4 で説明されています。
表2. 核パックのコード化の説明

表3. 電力盤のコード化の説明

表4. Nucleoボードのコード化の説明

開発環境

システム要件

• マルチ OS サポート: Windows® 10、Linux® 64 ビット、または macOS®
• USB Type-A または USB Type-C® - Micro-B ケーブル

注記： macOS® は、米国およびその他の国と地域で登録された Apple Inc. の商標です。 Linux® は Linus Torvalds の登録商標です。
Windowsは、Microsoftグループ企業の商標です。

開発ツールチェーン

• IAR Systems® – IAR Embedded Workbench®(1)
• Keil® – MDK-ARM(1)
• STマイクロエレクトロニクス – STM32CubeIDE

1. Windows® のみ。

デモンストレーションソフトウェア

デモソフトウェアは、 X-CUBE-MCSDK STM32Cube拡張パッケージは、STM32フラッシュメモリにプリロードされており、スタンドアロンモードでデバイス周辺機器を簡単にデモンストレーションできます。最新バージョンのデモンストレーションソースコードと関連ドキュメントは、以下からダウンロードできます。 詳しくはこちら.

コンベンション

表 5 は、本書の ON および OFF 設定に使用される規則を示しています。

表5. ON/OFF規則

はじめに（基本ユーザー）

システムアーキテクチャー

の P-核-IHM03 このキットは、モーター制御システムの通常の 4 ブロック アーキテクチャに基づいています。

• 制御ブロック: モーターを駆動するためのユーザー コマンドと構成パラメータをインターフェイスします。PNUCLEO IHM03 キットは、適切なモーター駆動制御アルゴリズム (FOC など) を実行するために必要なすべての信号を提供する NUCLEO-G431RB 制御ボードに基づいています。
• パワーブロック：P-NUCLEO-IHM03パワーボードは、830相インバータトポロジに基づいています。ボード上のコアは、低電圧動作に必要なすべてのアクティブ電源とアナログコンポーネントを組み込んだSTSPINXNUMXドライバです。tage PMSM モーター制御。
• PMSMモーター：低電圧tage、三相ブラシレスDCモーター。
• DC 電源ユニット: 他のブロックに電力を供給します (12 V、2 A)。
  図2. P-NUCLEO-IHM03パックのXNUMXブロックアーキテクチャ
  

STM32 Nucleoモーター制御パックからモーター制御を構成して実行する

の P-核-IHM03 Nucleo パックは、単一のモーターを使用したモーター制御ソリューションを評価するための、STM32 Nucleo エコシステム向けの完全なハードウェア開発プラットフォームです。

標準パックを操作するには、次のハードウェア構成手順に従います。

1. X-NUCLEO-IHM16M1 は、CN431 および CN7 ST モルフォ コネクタを介して NUCLEO-G10RB ボード上にスタックする必要があります。この接続に使用できる位置は 431 つだけです。特に、図 1 に示すように、NUCLEO-G2RB ボード上の 3 つのボタン (青いユーザー ボタン BXNUMX と黒いリセット ボタン BXNUMX) はカバーされていない状態にしておく必要があります。
   図3. X-NUCLEO-IHM16M1とNUCLEO-G431RBの組み立て
   
   X-NUCLEO-IHM16M1 と NUCLEO-G431RB ボード間の相互接続は、多くの制御ボードとの完全な互換性を実現するように設計されています。FOC アルゴリズムを使用するために、はんだブリッジを変更する必要はありません。
2. 図 1 に示すように、4 本のモーター ワイヤ U、V、W を CNXNUMX コネクタに接続します。
   図4. X-NUCLEO-IHM16M1とのモーター接続
3. 電源ボード上のジャンパー構成を選択して、以下に示すように、目的の制御アルゴリズム (FOC) を選択します。
   a. NUCLEO-G431RBボードでジャンパー設定を確認します。5V_STLKソースの場合はJP1を[2-5]の位置に設定し、JP8（VREF）を[1-2]の位置に設定し、JP6（IDD）をオンに設定します。（1）
   b. X-NUCLEO-IHM16M1ボード(2)の場合：
   ◦ ジャンパー設定を確認します: J5 ON、J6 ON
   ◦ FOC制御の場合、ジャンパー設定を次のように設定します: JP4とJP7のはんだブリッジをOFF、J2を位置[2-3]でON、J3を位置[1-2]でON
4. 図 1 に示すように、DC 電源 (パックに付属の電源または同等の電源を使用) を CN4 または J12 コネクタに接続し、電源をオンにします (P-NUCLEO-IHM03 パックに含まれるジンバル モーターの場合は最大 5 V DC)。
   図5. X-NUCLEO-IHM16M1の電源接続
   
5. NUCLEO-G431RB (B1) の青いユーザーボタンを押して、モーターの回転を開始します。
6. X-NUCLEO-IHM16M1 のポテンショメータを回してモーターの速度を調整します。
   1. NUCLEO-G431RBにUSBから電力を供給するには、ジャンパーJP5をピン1とピン2の間に接続する必要があります。Nucleo設定の詳細については、[3]を参照してください。
   2.供給量tag制御モードを変更する前に、e をオフにする必要があります。

ハードウェア設定

表 6 は、図 16 に示す X-NUCLEO-IHM1M6 ボードのジャンパー構成を示しています。ジャンパーの選択に応じて、シングル シャントまたは 431 シャント電流検出モード、プルアップ付きホール センサーまたはエンコーダー、または NUCLEO-GXNUMXRB ボードの外部電源を選択できます。

表6.ジャンパー設定

1. JP4 と JP7 は両方とも同じ構成にする必要があります。XNUMX シャント構成の場合は両方とも開いたままにし、単一シャント構成の場合は両方とも閉じます。シルクスクリーンには、XNUMX シャントまたは単一シャントの正しい位置がデフォルトの位置とともに示されています。

表 7 に、P-NUCLEO-IHM03 ボード上の主なコネクタを示します。

表7. ネジ端子表

P-NUCLEO-IHM03はSTモルフォコネクタ上に積み重ねられており、オスピンヘッダー（CN7とCN10）はボードの両側からアクセスできます。これらを使用して、X-NUCLEO-IHM16M1電源ボードをNUCLEO-G431RB制御ボードに接続できます。MCUのすべての信号と電源ピンはSTモルフォコネクタで利用できます。詳細については、[3]の「STモルフォコネクタ」セクションを参照してください。

表8. コネクタの説明

図6. X-NUCLEO-IHM16M1コネクタ

ファームウェアをアップロードする例ample

元ampモーター制御アプリケーションの例ampleはNUCLEO-G431RBコントロールボードにプリロードされています。このexample は FOC (フィールド指向制御) アルゴリズムを使用しています。このセクションでは、NUCLEO-G431RB 内のファームウェア デモを再ロードし、デフォルト状態で再起動する手順について説明します。これを行うには、XNUMX つの方法があります。

• ドラッグアンドドロップ手順（推奨）（セクション5.4.1で詳述）
• STM32CubeProgrammer（STM32キューブプログ）ツール（STMicroelectronicsから無料でダウンロード可能） webサイト 詳しくはこちら（セクション5.4.2に示されているように）

ドラッグアンドドロップ手順

1. ST-LINKドライバを以下からインストールします。 詳しくはこちら webサイト。
2. NUCLEO-G431RB ボードで、JP5 ジャンパーを U5V の位置に設定します。
3. USB Type-C® または Type-A - Micro-B ケーブルを使用して、NUCLEO-G431RB ボードをホスト PC に接続します。ST-LINK ドライバーが正しくインストールされている場合、ボードは「Nucleo」または同様の名前の外部メモリ デバイスとして認識されます。
4. バイナリをドラッグアンドドロップ file ファームウェア デモ (XCUBE-SPN003 拡張パッケージに含まれる P-NUCLEO-IHM7.out) を、ディスク ドライブにリストされている「Nucleo」デバイスにコピーします (Windows® の [スタート] ボタンをクリックします)。
5. プログラミングが完了するまでお待ちください。

STM32Cubeプログラマーツール

1. STM32CubeProgrammerツールを開きます（STM32キューブプログ).
2. NUCLEO-G431RB ボードの USB コネクタ (CN1) を介して USB Type-C® または Type-A - Micro-B ケーブルを使用して NUCLEO-G431RB ボードを PC に接続します。
3. Potentiometer.outまたはPotentiometer.hexを開きます。 file ダウンロードするコードとして選択します。図 7 に示すように、対応するウィンドウが表示されます。
   図7. STM32CubeProgrammerツール
   
4. [ダウンロード]ボタンをクリックします（図8参照）。
   図8. STM32CubeProgrammerのダウンロード
   
5. NUCLEO-G2RB ボードのリセット ボタン (B431) を押して、モーターの使用を開始します。

デモ使用法

このセクションでは、セットアップを使用してモーターを回転させる方法について説明します。

1. リセットボタン（黒）を押します（NUCLEO-G431RBボード）
2. ユーザーボタン（青）を押してモーターを起動します（NUCLEO-G431RBボード）
3. モーターが回転し、LED D8、D9、D10が点灯していることを確認します（X-NUCLEO-IHM16M1ボード）
4. ユーザーロータリーノブ（青）を時計回りに最大まで回します（X-NUCLEO-IHM16M1ボード）
5. モーターが停止し、LED D8、D9、D10が消灯していることを確認します（X-NUCLEO-IHM16M1ボード）
6. ユーザーロータリーノブ（青）を反時計回りに最大まで回します（X-NUCLEO-IHM16M1ボード）
7. モーターがステップ 3 と比較して高速で回転していること、および LED D8、D9、および D10 が点灯していることを確認します (X-NUCLEO-IHM16M1 ボード)
8. ユーザーロータリーノブ（青）を最大値の16分の1まで回します（X-NUCLEO-IHMXNUMXMXNUMXボード）
9. モーターの回転速度がステップ 7 と比べて低く、LED D8、D9、D10 が点灯していることを確認します (X-NUCLEO-IHM16M1 ボード)
10. ユーザーボタン（青）を押してモーターを停止します（NUCLEO-G431RBボード）
11. モーターが停止し、LED D8、D9、D10が消灯していることを確認します（X-NUCLEO-IHM16M1ボード）

FOC制御アルゴリズム設定（上級ユーザー）

の P-核-IHM03 パックはST FOCライブラリをサポートしています。3シャント電流検出モードで提供されるモーターを実行するためにハードウェアを変更する必要はありません。FOCをシングルシャント構成で使用するには、ユーザーは X-NUCLEO-IHM16M1 ボードは、表 6 に示すジャンパー設定に従って、シングルシャント電流検知機能と電流リミッター機能を選択できます。ジャンパー設定。シングルシャント電流検知、生成、および使用のために P-NUCLEO-IHM03 プロジェクトを再構成するには、MC SDK のインストールが必要です。
MC SDKの詳細については[5]を参照してください。

参考文献

表9は、STMicroelectronicsの関連文書の一覧です。 詳しくはこちら 補足情報については。

表9. STマイクロエレクトロニクスの参考資料

P-NUCLEO-IHM03 Nucleoパック製品情報

製品のマーキング

すべての PCB の上面または下面にあるステッカーには、製品情報が記載されています。

• 最初のステッカー: 製品注文コードと製品 ID。通常、ターゲット デバイスを備えたメイン ボードに貼られます。
  Examp上：
  MBxxxx-バリアント-yzz syywwxxxxx
  
• 2番目のステッカー: 各PCBにリビジョンとシリアル番号が記載されたボードリファレンス。例:amp上：

最初のステッカーの XNUMX 行目は製品注文コードを示し、XNUMX 行目は製品 ID を示します。
2 番目のステッカーの最初の行の形式は次のとおりです。「MBxxxx-Variant-yzz」、「MBxxxx」はボード参照、「Variant」（オプション）は実装バリアントが複数存在する場合に識別します、「y」は PCB ですリビジョン、「zz」はアセンブリ リビジョンです。たとえば、ampルB01。 XNUMX 行目は、トレーサビリティに使用されるボードのシリアル番号を示します。
「ES」または「E」とマークされた部品はまだ認定されていないため、生産での使用は承認されていません。 ST は、そのような使用によって生じるいかなる結果についても責任を負いません。いかなる場合においても、ST はこれらのエンジニアリングのいずれかを使用する顧客に対して責任を負いません。amp本番中です。 これらのエンジニアリング製品の使用を決定する前に、ST の品質部門に連絡する必要があります。amp資格取得アクティビティを実行します。
「ES」または「E」マーキング例amp場所のファイル:

• 基板にはんだ付けされた対象の STM32 上 (STM32 マーキングの図については、STM32 データシートのパッケージ情報の段落を参照してください) 詳しくはこちら web地点）。
• 評価ツールの注文部品番号の横に貼られている、または基板にシルクスクリーン印刷されています。

一部のボードは特定の STM32 デバイス バージョンを備えており、バンドルされている市販のスタック/ライブラリを操作できます。 この STM32 デバイスには、標準部品番号の末尾に「U」マークのオプションが表示されており、販売されていません。

アプリケーションで同じ商用スタックを使用するには、開発者はこのスタック/ライブラリに固有の部品番号を購入する必要がある場合があります。 これらの部品番号の価格には、スタック/ライブラリのロイヤルティが含まれています。

P-NUCLEO-IHM03 製品履歴

表 10. 製品の歴史

ボード改訂履歴

表 11. ボードの改訂履歴

連邦通信委員会 (FCC) および ISED カナダのコンプライアンスに関する声明

FCC コンプライアンス声明

パート15.19
このデバイスは、FCC 規則のパート 15 に準拠しています。操作には次の 1 つの条件が適用されます: (2) このデバイスは有害な干渉を引き起こしてはなりません。(XNUMX) このデバイスは、望ましくない操作を引き起こす可能性のある干渉を含め、受信した干渉をすべて受け入れる必要があります。

パート15.21
STMicroelectronicsによって明示的に承認されていないこの機器への変更または修正は、有害な干渉を引き起こし、この機器を操作するユーザーの権限を無効にする可能性があります。

パート15.105
この機器はテスト済みであり、FCC規則のパート15に準拠したクラスBデジタルデバイスの制限に準拠していることが確認されています。 これらの制限は、住宅設備での有害な干渉に対する合理的な保護を提供するように設計されています。 この装置は用途を生み出し、無線周波数エネルギーを放射する可能性があり、指示に従って設置および使用しない場合、無線通信に有害な干渉を引き起こす可能性があります。 ただし、特定の設置で干渉が発生しないという保証はありません。 この機器がラジオやテレビの受信に有害な干渉を引き起こす場合は、機器の電源をオフにしてからオンにすることで判断できます。ユーザーは、次のXNUMXつ以上の方法で干渉を修正することをお勧めします。

• 受信アンテナの向きを変えるか、場所を変えます。
• 機器と受信機の距離を広げます。
• 受信機が接続されている回路とは別の回路のコンセントに機器を接続します。
• 販売店または経験豊富なラジオ/テレビ技術者にご相談ください。

注記： シールドされたケーブルのみを使用してください。
責任者（米国）
テリー・ブランチャード
アメリカ地域法務 | STMicroelectronics, Inc. アメリカ地域グループ副社長兼地域法務顧問
750 キャニオン ドライブ | スイート 300 | コッペル、テキサス州 75019 米国
電話: +1 972-466-7845

ISEDコンプライアンスステートメント

このデバイスは、モバイル用途 (制御されていない暴露) に関して一般住民に対して定められた FCC および ISED カナダの RF 放射線暴露制限に準拠しています。 このデバイスを他のアンテナや送信機と併置したり、一緒に動作させたりしてはなりません。

コンプライアンスステートメント
注意: このデバイスは、ISED カナダのライセンス免除 RSS 標準に準拠しています。動作には、次の 1 つの条件が適用されます。(2) このデバイスは干渉を引き起こしてはいけない、(XNUMX) このデバイスは、デバイスの望ましくない動作を引き起こす可能性のある干渉を含む、あらゆる干渉を受け入れなければなりません。
ISED カナダ ICES-003 準拠ラベル: CAN ICES-3 (B) / NMB-3 (B)。

改訂履歴

表12. 文書の改訂履歴

重要なお知らせ – よくお読みください

STMicroelectronics NV およびその子会社 (以下「ST」) は、ST 製品および/またはこのドキュメントを予告なしにいつでも変更、修正、拡張、修正、および改善する権利を留保します。購入者は、注文を行う前に ST 製品に関する最新の関連情報を入手する必要があります。ST 製品は、注文確認時に適用される ST の販売条件に従って販売されます。
ST 製品の選択、選択、使用については購入者が単独で責任を負い、ST は購入者の製品の適用支援や設計については一切責任を負いません。
ST は、明示的か黙示的かを問わず、いかなる知的財産権のライセンスも付与しません。
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ドキュメント / リソース

ST STM32 コターコントロールパック [pdf] ユーザーマニュアル STM32 Cotor コントロール パック、STM32、Cotor コントロール パック、コントロール パック

参考文献

• ユーザーマニュアル