სიცოცხლე.გააოხრეს
UM2154
მომხმარებლის სახელმძღვანელო
STEVE-SPIN3201: მოწინავე BLDC კონტროლერი ჩაშენებული STM32 MCU შეფასების დაფით
შესავალი
STEVAL-SPIN3201 დაფა არის 3-ფაზიანი უხეშობა DC ძრავის დრაივერის დაფა, რომელიც დაფუძნებულია STSPIN32F0-ზე, 3-ფაზიან კონტროლერზე ინტეგრირებული STM32 MCU და ახორციელებს 3-შუნტირებულ რეზისტორებს, როგორც მიმდინარე წაკითხვის ტოპოლოგიას.
ის უზრუნველყოფს ადვილად გამოსაყენებელ გადაწყვეტას მოწყობილობის შესაფასებლად სხვადასხვა აპლიკაციებში, როგორიცაა საყოფაცხოვრებო ტექნიკა, ვენტილატორები, დრონები და ელექტრო ხელსაწყოები.
დაფა განკუთვნილია სენსორული ან სენსორული ველზე ორიენტირებული მართვის ალგორითმისთვის 3-შუნტიანი სენსორით.
სურათი 1. STEVE-SPIN3201 შეფასების დაფა
ტექნიკისა და პროგრამული უზრუნველყოფის მოთხოვნები
STEVAL-SPIN3201 შეფასების დაფის გამოყენება მოითხოვს შემდეგ პროგრამულ უზრუნველყოფას და აპარატურას:
- Windows ® კომპიუტერი (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) პროგრამული პაკეტის დასაყენებლად
- mini-B USB კაბელი STEVAL-SPIN3201 დაფის კომპიუტერთან დასაკავშირებლად
- STM32 ძრავის მართვის პროგრამული უზრუნველყოფის განვითარების ნაკრები Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- 3-ფაზიანი ჯაგრისების DC ძრავა თავსებადი მოცულობითtage და მიმდინარე რეიტინგები
- გარე DC კვების წყარო.
დაწყება
საბჭოს მაქსიმალური რეიტინგი შემდეგია:
- სიმძლავრე სtage მიწოდება ტtage (VS) 8 ვ-დან 45 ვ-მდე
- ძრავის ფაზის დენი 15 მკლავამდე
თქვენი პროექტის დასაწყებად დაფთან ერთად:
ნაბიჯი 1. შეამოწმეთ ჯუმპერის პოზიცია სამიზნე კონფიგურაციის მიხედვით (იხ. განყოფილება 4.3 ჭარბი დენის გამოვლენა
ნაბიჯი 2. შეაერთეთ ძრავა J3 კონექტორთან, იზრუნეთ ძრავის ფაზების თანმიმდევრობაზე.
ნაბიჯი 3. მიაწოდეთ დაფა J1 კონექტორის 2 და 2 შეყვანის საშუალებით. DL1 (წითელი) LED ჩაირთვება.
ნაბიჯი 4. განავითარეთ თქვენი აპლიკაცია STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y-ის გამოყენებით (X-CUBEMCSDK-Y).
აპარატურის აღწერა და კონფიგურაცია
ფიგურა 2. ძირითადი კომპონენტები და კონექტორების პოზიციები აჩვენებს ძირითადი კომპონენტების და კონექტორების პოზიციას დაფაზე.
ფიგურა 2. ძირითადი კომპონენტები და კონექტორები პოზიციები
ცხრილი 1. ტექნიკის დაყენების მხტუნავები უზრუნველყოფენ კონექტორების დეტალურ პინინგს.
ცხრილი 1. ტექნიკის დაყენების მხტუნავები
| ჯემპერი | ნებადართული კონფიგურაციები | ნაგულისხმევი მდგომარეობა |
| JP1 | VREG-ის შერჩევა, რომელიც დაკავშირებულია V ძრავთან | გახსენით |
| JP2 | შერჩეული ძრავის კვების წყარო, რომელიც დაკავშირებულია DC კვების წყაროსთან | დახურულია |
| JP3 | Selection Hall შიფრატორის მიწოდება USB (1) / VDD (3) კვების წყაროზე | 1 – 2 დახურული |
| JP4 | ST-LINK (U4) არჩევის გადატვირთვა | გახსენით |
| JP5 | შერჩევა PA2 დაკავშირებულია მე-3 დარბაზთან | დახურულია |
| JP6 | შერჩევა PA1 დაკავშირებულია მე-2 დარბაზთან | დახურულია |
| JP7 | შერჩევა PA0 დაკავშირებულია მე-1 დარბაზთან | დახურულია |
ცხრილი 2. სხვა კონექტორები, ჯუმპერი და ტესტის წერტილების აღწერა
|
სახელი |
პინი | ლეიბლი |
აღწერა |
| J1 | 1 – 2 | J1 | ძრავის კვების წყარო |
| J2 | 1 – 2 | J2 | მოწყობილობის ძირითადი კვების წყარო (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 წ | U, V, W | 3-ფაზიანი BLDC ძრავის ფაზების კავშირი |
| J4 | 1 – 2 – 3 წ | J4 | ჰოლის/კოდერის სენსორების კონექტორი |
| 4 – 5 | J4 | ჰოლის სენსორების/კოდერის მიწოდება | |
| J5 | – | J5 | USB შეყვანა ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | ST-LINK კვების ბლოკი |
| 2 | CLK | ST-LINK-ის SWCLK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | დიო | ST-LINK-ის SWDIO | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | კალათა |
| J8 | 1 – 2 | J8 | ST-LINK გადატვირთვა |
| TP1 | – | გრიგ | 12 V ტtagრეგულატორის გამომავალი |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | სიჩქარე | სიჩქარის პოტენციომეტრის გამომავალი |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (გამომავალი ოპ-amp გრძნობა 1) |
| TP6 | – | V-BUS | VBus გამოხმაურება |
| TP7 | – | OUT_U | გამომავალი U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (გამომავალი ოპ-amp გრძნობა 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (გამომავალი ოპ-amp გრძნობა 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | გამომავალი V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | გამომავალი W |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | USB ტომიtage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Circuit აღწერა
STEVAL-SPIN3201 უზრუნველყოფს სრულ 3-შუნტიანი FOC გადაწყვეტას, რომელიც შედგება STSPIN32F0 - მოწინავე BLDC კონტროლერი ჩაშენებული STM32 MCU - და სამმაგი ნახევარხიდის სიმძლავრე s.tage NMOS STD140N6F7-ით.
STSPIN32F0 ავტონომიურად წარმოქმნის ყველა საჭირო მიწოდებას ტომიtages: შიდა DC/DC buck კონვერტორი უზრუნველყოფს 3V3 და შიდა ხაზოვანი რეგულატორი უზრუნველყოფს 12 V-ს კარიბჭის დრაივერებისთვის.
მიმდინარე უკუკავშირის სიგნალის კონდიცირება ხორციელდება სამი ოპერაციულიდან ampმოწყობილობაში ჩამონტაჟებული ლიფიერები და შიდა შედარებითი ახორციელებს ჭარბი დენის დაცვას შუნტის რეზისტორებისგან.
მომხმარებლის ორი ღილაკი, ორი LED და ტრიმერი ხელმისაწვდომია მარტივი მომხმარებლის ინტერფეისის დასანერგად (მაგ., ძრავის გაშვება/შეჩერება და სამიზნე სიჩქარის დაყენება).
STEVAL-SPIN3201 დაფა მხარს უჭერს კვადრატულ ენკოდერს და ციფრულ ჰოლის სენსორებს, როგორც ძრავის პოზიციის უკუკავშირს.
დაფა შეიცავს ST-LINK-V2, რომელიც მომხმარებელს საშუალებას აძლევს გამართოს და ჩამოტვირთოს firmware დამატებითი აპარატურის გარეშე.
4.1 ჰოლის/კოდერის ძრავის სიჩქარის სენსორი
STEVAL-SPIN3201 შეფასების დაფა მხარს უჭერს ციფრულ Hall-ის და კვადრატული ენკოდერის სენსორებს, როგორც ძრავის პოზიციის უკუკავშირს.
სენსორების დაკავშირება შესაძლებელია STSPIN32F0-ში J4 კონექტორის მეშვეობით, რომელიც ჩამოთვლილია
ცხრილი 3. ჰოლის/კოდერის კონექტორი (J4).
| სახელი | პინი | აღწერა |
| დარბაზი 1/A+ | 1 | ჰოლის სენსორი 1/კოდერი A+ |
| დარბაზი2/B+ | 2 | ჰოლის სენსორი 2/კოდერი B+ |
| დარბაზი 3/Z+ | 3 | ჰოლის სენსორი 3/ენკოდერი ნულოვანი გამოხმაურება |
| VDD სენსორი | 4 | სენსორის მიწოდება მოცtage |
| GND | 5 | ადგილზე |
დამცავი სერიის რეზისტორი 1 კΩ დამონტაჟებულია სენსორის გამომავალი სერიებით.
სენსორებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ გარე აწევას, სამი 10 kΩ რეზისტორები უკვე დამონტაჟებულია გამომავალ ხაზებზე და დაკავშირებულია VDD vol.tagე. იმავე ხაზებზე, ასევე ხელმისაწვდომია ჩამოსაშლელი რეზისტორების ნაკვალევი.
ჯუმპერი JP3 ირჩევს ელექტრომომარაგებას სენსორის მიწოდების მოცtage:
- ჯუმპერი 1 პინს შორის – პინი 2: ჰოლის სენსორები იკვებება VUSB-ით (5 V)
- ჯუმპერი 1 პინს შორის – პინი 2: ჰოლის სენსორები იკვებება VDD-ით (3.3 ვ)
მომხმარებელს შეუძლია გამორთოს სენსორის გამომავალი MCU GPIO გახსნის ჯემპერებიდან JP5, JP6 და JP7.
4.2 დენის შეგრძნება
STEVAL-SPIN3201 დაფაზე, მიმდინარე სენსორული სიგნალის კონდიცირება ხორციელდება სამი ოპერაციულიდან ampSTSPIN32F0 მოწყობილობაში ჩაშენებული გამხსნელები.
ტიპიური FOC აპლიკაციაში, სამი ნახევარხიდის დენები იგრძნობა შუნტის რეზისტორის გამოყენებით დაბალი გვერდითი გადამრთველის წყაროზე. გრძნობა ტtage სიგნალები მიეწოდება ანალოგურ ციფრულ გადამყვანს, რათა შეასრულოს მატრიცის გაანგარიშება, რომელიც დაკავშირებულია კონტროლის გარკვეულ ტექნიკასთან. ის გრძნობის სიგნალები ჩვეულებრივ გადაინაცვლებს და ampშესრულებულია თავდადებული ოპ-amps ADC-ის სრული დიაპაზონის გამოსაყენებლად (იხილეთ სურათი 3. მიმდინარე ზონდირების სქემა exampლე).
სურათი 3. მიმდინარე ზონდირების სქემა მაგample
გრძნობათა სიგნალები უნდა გადაიტანოს და კონცენტრირებული იყოს VDD/2 voltage (დაახლოებით 1.65 ვ) და ampკვლავ გააქტიურებულია, რაც უზრუნველყოფს შესატყვისი სიგნალის მაქსიმალურ მნიშვნელობასა და ADC-ის სრულმასშტაბიან დიაპაზონს შორის.
ტომიtage shifting stage შემოაქვს უკუკავშირის სიგნალის შესუსტება (1/Gp), რომელიც, არაინვერსიული კონფიგურაციის მომატებასთან ერთად (Gn, დაფიქსირდა Rn და Rf-ით), ხელს უწყობს საერთო მომატებას (G). როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მიზანი საერთოს ჩამოყალიბებაა ampლიფიკაციის ქსელის მომატება (G) ისე, რომ ტtage შუნტის რეზისტორზე, რომელიც შეესაბამება ძრავის მაქსიმალურ დასაშვებ დენს (ძრავის ნომინალური დენის ISmax პიკური მნიშვნელობა) შეესაბამება მოცულობის დიაპაზონსtagის იკითხება ADC-ის მიერ.
შენიშვნა რომ, როგორც კი G დაფიქსირდა, უმჯობესია მისი კონფიგურაცია შემცირებით საწყისი შესუსტება 1/Gp რაც შეიძლება მეტი და, შესაბამისად, მომატება Gn. ეს მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ სიგნალის მაქსიმიზაციისთვის ხმაურის თანაფარდობით, არამედ ოპტიმალური ეფექტის შესამცირებლად.amp შიდა ოფსეტი გამომავალზე (Gn-ის პროპორციულად).
მოგება და პოლარიზაცია ტtage (VOPout, pol) განსაზღვრავს დენის სენსორული მიკროსქემის ოპერატიულ დიაპაზონს:
სად:
- IS- = მაქსიმალური წყაროს დენი
- IS+ = მაქსიმალური ჩაძირული დენი, რომელიც შეიძლება შეიგრძნოს მიკროსქემით.
ცხრილი 4. STEVE-SPIN3201 op-ampპოლარიზაციის ქსელი
|
პარამეტრი |
ნაწილის მითითება | რევ 1 |
რევ 3 |
| Rp | R14, R24, R33 | 560 Ω | 1.78 კვ |
| Ra | R12, R20, R29 | 8.2 კვ | 27.4 კვ |
| Rb | R15, R25, R34 | 560 Ω | 27.4 კვ |
| Rn | R13, R21, R30 | 1 კვ | 1.78 კვ |
| Rf | R9, R19, R28 | 15 კვ | 13.7 კვ |
| Cf | C15, C19, C20 | 100 pF | ნმ |
| G | – | 7.74 | 7.70 |
| VOPout, პოლ | – | 1.74 ვ | 1.65 ვ |
4.3 ჭარბი დენის გამოვლენა
STEVAL-SPIN3201 შეფასების დაფა ახორციელებს ჭარბი დენის დაცვას STSPIN32F0 ინტეგრირებული OC შედარების საფუძველზე. შუნტის რეზისტორები ზომავენ თითოეული ფაზის დატვირთვის დენს. რეზისტორებს R50, R51 და R52 მოაქვს მოცtage სიგნალები, რომლებიც დაკავშირებულია დატვირთვის თითოეულ დენთან OC_COMP პინთან. როდესაც სამი ფაზადან ერთ-ერთში გამავალი პიკური დენი აჭარბებს არჩეულ ზღვარს, ჩართულია ინტეგრირებული შედარებითი და ყველა მაღალი გვერდითი დენის გადამრთველი გამორთულია. მაღალი მხარის დენის გადამრთველები კვლავ ჩართულია, როდესაც დენი ეცემა ზღურბლს ქვემოთ, რითაც ახორციელებს დაცვას ჭარბი დენისგან.
STEVAL-SPIN3201 შეფასების დაფის ამჟამინდელი ზღვრები ჩამოთვლილია
ცხრილი 5. დენის ზღვრები.
| PF6 | PF7 | შიდა კომპ. ბარიერი | OC ბარიერი |
| 0 | 1 | 100 მვ | 20 ა |
| 1 | 0 | 250 მვ | 65 ა |
| 1 | 1 | 500 მვ | 140 ა |
ეს ზღურბლები შეიძლება შეიცვალოს R43 მიკერძოებული რეზისტორის შეცვლით. რეკომენდირებულია აირჩიოთ R43 30 kΩ-ზე მაღალი. R43-ის მნიშვნელობის გამოსათვლელად სამიზნე დენის ლიმიტი IOC-ისთვის, შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგი ფორმულა:
სადაც OC_COMPth არის ტომიtagშიდა შედარების ბარიერი (არჩეულია PF6 და PF7) და VDD არის 3.3 ვ ციფრული მიწოდების მოცულობაtage მოწოდებული შიდა DCDC buck კონვერტორით.
R43-ის ამოღებით, მიმდინარე ბარიერის ფორმულა გამარტივებულია შემდეგნაირად:
4.4 ავტობუსი ტtagდა წრე
STEVAL-SPIN3201 შეფასების დაფა უზრუნველყოფს ავტობუსის ტომსtagგრძნობა. ეს სიგნალი იგზავნება ტომის საშუალებითtagგამყოფი ძრავის მიწოდებიდან მოცtage (VBUS) (R10 და R16) და გაიგზავნება PB1 GPIO-ში (ADC-ის მე-9 არხი) ჩაშენებული MCU-ში. სიგნალი ასევე ხელმისაწვდომია TP6-ზე.
4.5 აპარატურის მომხმარებლის ინტერფეისი
დაფა მოიცავს შემდეგ ტექნიკის მომხმარებლის ინტერფეისის ელემენტებს:
- პოტენციომეტრი R6: ადგენს სამიზნე სიჩქარეს, მაგample
- გადართვა SW1: აღადგენს STSPIN32F0 MCU და ST-LINK V2
- გადართვა SW2: მომხმარებლის ღილაკი 1
- გადართვა SW3: მომხმარებლის ღილაკი 2
- LED DL3: მომხმარებლის LED 1 (ასევე ირთვება მომხმარებლის 1 ღილაკის დაჭერისას)
- LED DL4: მომხმარებლის LED 2 (ასევე ირთვება მომხმარებლის 2 ღილაკების დაჭერისას)
4.6 გამართვა
STEVAL-SPIN3201 შეფასების დაფაში ჩაშენებულია ST-LINK/V2-1 გამართვა/პროგრამერი. ST-LINK-ზე მხარდაჭერილი ფუნქციებია:
- USB პროგრამული უზრუნველყოფის ხელახალი ჩამოთვლა
- ვირტუალური კომპორტის ინტერფეისი USB-ზე, რომელიც დაკავშირებულია STSPIN6F7 (UART32) PB0/PB1 პინებთან
- მასობრივი შენახვის ინტერფეისი USB-ზე
ST-LINK-ის ელექტრომომარაგებას მასპინძელი კომპიუტერი უზრუნველყოფს J5-თან დაკავშირებული USB კაბელის მეშვეობით.
LED LD2 უზრუნველყოფს ST-LINK კომუნიკაციის სტატუსის ინფორმაციას: - წითელი LED ციმციმებს ნელა: ჩართვისას USB ინიციალიზაციამდე
- წითელი LED სწრაფად ციმციმებს: პირველი სწორი კომუნიკაციის შემდეგ კომპიუტერსა და ST-LINK/V2-1-ს შორის (აღრიცხვა)
- წითელი LED ჩართულია: ინიციალიზაცია კომპიუტერსა და ST-LINK/V2-1-ს შორის დასრულებულია
- მწვანე LED ჩართვა: წარმატებული სამიზნე კომუნიკაციის ინიციალიზაცია
- წითელ/მწვანე LED ციმციმებს: მიზანთან კომუნიკაციის დროს
- მწვანე ჩართულია: კომუნიკაცია დასრულდა და წარმატებული
გადატვირთვის ფუნქცია გამორთულია ST-LINK-დან ჯუმპერი J8-ის ამოღებით.
გადასინჯვის ისტორია
ცხრილი 6. დოკუმენტის გადასინჯვის ისტორია
| თარიღი | რევიზია | ცვლილებები |
| 12-დეკ-20161 | 1 | თავდაპირველი გამოშვება. |
| 23-ნოე-2017 | 2 | დამატებულია განყოფილება 4.2: მიმდინარე ზონდირება მე-7 გვერდზე. |
| 27-თებ-2018 | 3 | მცირე ცვლილებები მთელ დოკუმენტში. |
| 18-აგვ-2021 | 4 | შაბლონის მცირე შესწორება. |
STMicroelectronics NV და მისი შვილობილი კომპანიები ("ST") იტოვებენ უფლებას ნებისმიერ დროს განახორციელონ ცვლილებები, შესწორებები, გაუმჯობესებები, მოდიფიკაციები და გაუმჯობესებები ST პროდუქტებში და/ან ამ დოკუმენტში შეტყობინების გარეშე. შემსყიდველებმა უნდა მიიღონ უახლესი შესაბამისი ინფორმაცია ST პროდუქტების შესახებ შეკვეთების განთავსებამდე. ST პროდუქტები იყიდება ST-ის გაყიდვის პირობებისა და პირობების შესაბამისად, რომლებიც შეკვეთის დადასტურების მომენტშია. მყიდველები არიან მხოლოდ პასუხისმგებელი ST პროდუქტების არჩევანზე, შერჩევასა და გამოყენებაზე და ST არ იღებს პასუხისმგებლობას განაცხადის დახმარებაზე ან შემსყიდველთა პროდუქტების დიზაინზე.
მნიშვნელოვანი შეტყობინება - გთხოვთ, ყურადღებით წაიკითხოთ
არავითარი ლიცენზია, გამოხატული თუ ნაგულისხმევი, რაიმე ინტელექტუალური საკუთრების უფლებაზე არ არის გაცემული ST-ის მიერ აქ.
ST პროდუქტების ხელახალი გაყიდვა წინამდებარე ინფორმაციისგან განსხვავებული დებულებებით გააუქმებს ST-ის მიერ ასეთ პროდუქტზე გაცემულ ნებისმიერ გარანტიას.
ST და ST ლოგო ST-ის სავაჭრო ნიშნებია. ST სავაჭრო ნიშნების შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ www.st.com/trademarks. ყველა სხვა პროდუქტის ან სერვისის სახელი მათი შესაბამისი მფლობელების საკუთრებაა.
ამ დოკუმენტის ინფორმაცია ანაცვლებს და ცვლის ადრე მოწოდებულ ინფორმაციას ამ დოკუმენტის ნებისმიერ წინა ვერსიაში.
© 2021 STMicroelectronics – ყველა უფლება დაცულია
დოკუმენტები / რესურსები
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 გაფართოებული BLDC კონტროლერი ჩაშენებული STM32 MCU შეფასების დაფით [pdf] მომხმარებლის სახელმძღვანელო UM2154, STEVAL-SPIN3201 გაფართოებული BLDC კონტროლერი ჩაშენებული STM32 MCU შეფასების დაფით |
