жашоо.күчөтүлдү
UM2154
Колдонуучунун колдонмосу
STEVE-SPIN3201: камтылган STM32 MCU баалоо тактасы менен өркүндөтүлгөн BLDC контроллери
Introduction
STEVAL-SPIN3201 тактасы STSPIN3F32 негизиндеги 0 фазалуу щеткасыз DC кыймылдаткычынын драйвердик тактасы, интеграцияланган STM3 MCU менен 32 фазалуу контроллер жана учурдагы окуу топологиясы катары 3 шунттук резисторлорду ишке ашырат.
Бул тиричилик техникасы, желдеткичтер, дрондор жана электр шаймандары сыяктуу ар кандай колдонмолордо аспапты баалоо үчүн колдонууга оңой чечимди камсыз кылат.
Башкарма 3-шунттук сезүү менен сенсордук же сенсорсуз талаага багытталган башкаруу алгоритми үчүн иштелип чыккан.
Сүрөт 1. STEVE-SPIN3201 баалоо кеңеши
Аппараттык жана программалык камсыздоо талаптары
STEVAL-SPIN3201 баалоо тактасын колдонуу төмөнкү программалык камсыздоону жана аппаратты талап кылат:
- Программа пакетин орнотуу үчүн Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10)
- STEVAL-SPIN3201 тактасын компьютерге туташтыруу үчүн мини-B USB кабели
- STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- 3 фазалуу щеткасыз туруктуу ток кыймылдаткычы туура келген томtage жана учурдагы рейтингдер
- тышкы туруктуу ток менен камсыздоо.
Баштоо
Башкармалыктын максималдуу рейтингдери төмөнкүдөй:
- Power сtagэлектрондук камсыздоо томtage (VS) 8 В дан 45 В чейин
- Мотор фазасынын агымы 15 куралга чейин
Долбооруңузду такта менен баштоо үчүн:
Кадам 1. Секирүүнүн абалын максаттуу конфигурацияга ылайык текшериңиз (4.3 Ашыкча токту аныктоо бөлүмүн караңыз
Кадам 2. Мотор фазаларынын ырааттуулугун сактоо менен моторду J3 туташтыргычына туташтырыңыз.
Кадам 3. Тактаны J1 туташтыргычынын 2 жана 2 кириши аркылуу бериңиз. DL1 (кызыл) LED күйөт.
Кадам 4. STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y аркылуу тиркемеңизди иштеп чыкыңыз (X-CUBEMCSDK-Y).
Аппараттык камсыздоонун сүрөттөлүшү жана конфигурациясы
Сүрөт 2. Негизги тетиктердин жана туташтыргычтардын позициялары тактадагы негизги компоненттердин жана туташтыргычтардын абалын көрсөтөт.
Сүрөт 2. Негизги тетиктер жана туташтыргычтар
Таблица 1. Аппараттык орнотуу секиргичтери туташтыргычтардын деталдаштырылышын камсыз кылат.
Таблица 1. Аппараттык орнотуу секиргичтери
| Jumper | Уруксат берилген конфигурациялар | Демейки шарт |
| JP1 | V моторуна туташтырылган VREG тандоо | АЧУУ |
| JP2 | Туруктуу кубат булагына туташтырылган мотордун электр булагы | ЖАБЫК |
| JP3 | Selection Hall коддорун USB (1) / VDD (3) кубат менен камсыздоо | 1 – 2 ЖАБЫК |
| JP4 | ST-LINK (U4) тандоосун баштапкы абалга келтирүү | АЧУУ |
| JP5 | Тандоо PA2 3-залга туташтырылган | ЖАБЫК |
| JP6 | Тандоо PA1 2-залга туташтырылган | ЖАБЫК |
| JP7 | Тандоо PA0 1-залга туташтырылган | ЖАБЫК |
Таблица 2. Башка туташтыргычтар, секирүү жана сыноо чекиттеринин сүрөттөлүшү
|
аты |
Pin | Белги |
Description |
| J1 | 1 – 2 | J1 | Мотор энергиясы |
| J2 | 1 – 2 | J2 | Түзмөктүн негизги кубаттуулугу (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | У, В, В | 3-фазалуу BLDC мотор фазаларынын байланышы |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Холл/кодер сенсорлор туташтыргычы |
| 4 – 5 | J4 | Холл сенсорлору/кодер менен камсыздоо | |
| J5 | – | J5 | USB кириши ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | ST-LINK электр менен камсыздоо |
| 2 | CLK | ST-LINK SWCLK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | DIO | ST-LINK SWDIO | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | CART |
| J8 | 1 – 2 | J8 | ST-LINK баштапкы абалга келтирилди |
| TP1 | – | GREG | 12 V томtage жөнгө салгычтын чыгышы |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | ЫЛДАМ | Ылдамдык потенциометринин чыгышы |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (чыгаруу оп-amp сезим 1) |
| TP6 | – | V-BUS | VBus пикири |
| TP7 | – | OUT_U | Чыгуу U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (чыгаруу оп-amp сезим 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (чыгаруу оп-amp сезим 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | Чыгуу V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Чыгуу В |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | USB томtage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Райондук сүрөттөлүшү
STEVAL-SPIN3201 STSPIN3F32 – камтылган STM0 MCU менен өркүндөтүлгөн BLDC контроллерден жана үч жарым көпүрө кубаттуулугунан турган толук 32-шунттук FOC чечими менен камсыз кылат.tage NMOS STD140N6F7 менен.
STSPIN32F0 автономдуу түрдө бардык керектүү камсыздоо көлөмүн түзөтtages: ички DC/DC бак конвертер 3V3 камсыз кылат жана ички сызыктуу жөнгө салуучу дарбаза айдоочулар үчүн 12 V камсыз кылат.
Учурдагы кайтарым байланыш сигналын кондициялоо операциялык үч аркылуу ишке ашырылат ampаспапка орнотулган көтөргүчтөр жана ички компаратор шунттук резисторлордон ашыкча ток коргоону аткарат.
Жөнөкөй колдонуучу интерфейстерин ишке ашыруу үчүн эки колдонуучу баскычы, эки LED жана триммер жеткиликтүү (мисалы, моторду ишке киргизүү/токтоо жана максаттуу ылдамдыкты орнотуу).
STEVAL-SPIN3201 тактасы мотордун абалы боюнча пикир катары квадратуралык коддогучту жана санариптик Холл сенсорлорун колдойт.
Башкармада ST-LINK-V2 бар, ал колдонуучуга эч кандай кошумча аппараттык куралсыз микропрограмманы оңдоого жана жүктөп алууга мүмкүндүк берет.
4.1 Холл/кодер мотор ылдамдыгы сенсору
STEVAL-SPIN3201 баалоо кеңеши мотор абалынын пикири катары санариптик Холлду жана квадратуралык коддогуч сенсорлорду колдойт.
Сенсорлор тизмеленген J32 туташтыргычы аркылуу STSPIN0F4 туташтырылышы мүмкүн
Таблица 3. Холл/кодер туташтыргычы (J4).
| аты | Pin | Description |
| Hall1/A+ | 1 | Холл сенсор 1/кодер чыгып A+ |
| Hall2/B+ | 2 | Холл сенсор 2/кодер чыгуу B+ |
| Hall3/Z+ | 3 | Холл сенсор 3/кодер нөл пикир |
| VDD сенсор | 4 | Сенсор менен камсыздоо томtage |
| GND | 5 | Жер |
1 к коргоо сериясындагы резисторΩ сенсор чыгуулары менен катар орнотулган.
Сырткы тартылууну талап кылган сенсорлор үчүн 10 кОм үч резистор чыгуучу линияларга орнотулган жана VDD Vol.tagд. Ошол эле линияларда ылдый түшүүчү резисторлор үчүн изи да бар.
JP3 секиргичи сенсор менен камсыз кылуу Voltage:
- 1 - пин 2 ортосундагы секирүү: VUSB (5 V) менен иштеген Холл сенсорлору
- 1 - пин 2 ортосундагы секирүү: VDD (3.3 V) менен иштеген Холл сенсорлору
Колдонуучу сенсорлордун чыгышын MCU GPIO ачуу секирүүчүлөрүнөн JP5, JP6 жана JP7 ажырата алат.
4.2 Токту сезүү
STEVAL-SPIN3201 тактасында учурдагы сезүүчү сигналды кондициялоо үч операциялык система аркылуу ишке ашырылат. ampSTSPIN32F0 түзмөгүнө орнотулган көтөргүчтөр.
Кадимки FOC тиркемесинде үч жарым көпүрөдөгү токтар ар бир аз капталдагы электр өчүргүчтүн булагындагы шунттук резистордун жардамы менен сезилет. Сезим томtagБелгилүү бир башкаруу техникасына тиешелүү матрицалык эсептөөлөрдү жүргүзүү үчүн электрондук сигналдар аналогдук-санариптик өзгөрткүчкө берилет. Бул сезүү сигналдары, адатта, жылдырылат жана ampарналган оп-ampADC толук спектрин пайдалануу үчүн (3-сүрөттү караңыз. Учурдагы сезүү схемасы мурункуampле).
Сүрөт 3. Учурдагы сезүү схемасы эксample
Сезүү сигналдары VDD/2 томго которулуп, борборлошуусу керекtage (болжол менен 1.65 В) жана ampсезилген сигналдын максималдуу мааниси менен ADCнин толук масштабдуу диапазонуна дал келүүнү камсыз кылган кайра көтөрүлөт.
Томtagд которуу сtage инвертивдүү эмес конфигурациянын (Gn, Rn жана Rf тарабынан бекитилген) пайдасы менен бирге жалпы пайдага (G) салым кошкон кайтарым байланыш сигналынын начарлашын (1/Gp) киргизет. Жогоруда айтылгандай, максат жалпы түзүү болуп саналат amplification тармагын пайда (G) ошондуктан тtage шунттук резистордогу максималдуу кыймылдаткычтын уруксат берилген токуна (мотордун номиналдык токунун ISmax чокусу) туура келет.tagADC тарабынан окулат.
Эскертүү бул, G белгиленгенден кийин, аны баштапкы алсызданууну 1/Gp мүмкүн болушунча төмөндөтүү жолу менен конфигурациялоо жакшы, демек Gn пайда болот. Бул ызы-чуу катышы боюнча сигналды максималдуу түрдө көбөйтүү үчүн гана эмес, ошондой эле оптималдаштыруунун таасирин азайтуу үчүн да маанилүү.amp чыгаруу боюнча ички офсет (Gn пропорционалдуу).
Пайда жана поляризация тtage (VOPout, pol) ток сезүү схемасынын оперативдүү диапазонун аныктайт:
Кайда:
- IS- = максималдуу булактан алынган ток
- IS+ = схема аркылуу сезиле турган максималдуу чөгүп кеткен ток.
Таблица 4. STEVE-SPIN3201 оп-ampполяризация тармагы
|
Параметр |
Бөлүк шилтемеси | Аян 1 |
Аян 3 |
| Rp | R14, R24, R33 | 560 Ом | 1.78 кОм |
| Ra | R12, R20, R29 | 8.2 кОм | 27.4 кОм |
| Rb | R15, R25, R34 | 560 Ом | 27.4 кОм |
| Rn | R13, R21, R30 | 1 кОм | 1.78 кОм |
| Rf | R9, R19, R28 | 15 кОм | 13.7 кОм |
| Cf | C15, C19, C20 | 100 пФ | НМ |
| G | – | 7.74 | 7.70 |
| VOPout, пол | – | 1.74 V | 1.65 V |
4.3 Ашыкча токту аныктоо
STEVAL-SPIN3201 баалоо кеңеши STSPIN32F0 интеграцияланган OC компараторунун негизинде ашыкча ток коргоону ишке ашырат. Шунттук резисторлор ар бир фазадагы жүк агымын өлчөйт. R50, R51 жана R52 резисторлору т.бtagOC_COMP пинине ар бир жүктөө агымы менен байланышкан e сигналдары. Үч фазанын биринде агып жаткан эң жогорку ток тандалган босогодон ашканда, интегралдык компаратор ишке киргизилет жана бардык жогорку тараптагы электр өчүргүчтөр иштен чыгат. Ток босогодон ылдый түшкөндө жогорку тараптагы электр өчүргүчтөрү кайра иштетилет, ошентип ашыкча ток коргоону ишке ашырат.
STEVAL-SPIN3201 баалоо кеңешинин учурдагы босоголору төмөнкү тизмеде келтирилген
Таблица 5. Ашыкча токтун босоголору.
| PF6 | PF7 | Ички комп. босого | OC босогосу |
| 0 | 1 | 100 мВ | 20 А |
| 1 | 0 | 250 мВ | 65 А |
| 1 | 1 | 500 мВ | 140 А |
Бул босоголорду R43 кыйшаюучу резисторду өзгөртүү менен өзгөртүүгө болот. R43 30 кОмдон жогору тандоо сунушталат. Максаттуу токтун чеги IOC үчүн R43 маанисин эсептөө үчүн төмөнкү формуланы колдонсо болот:
мында OC_COMPth - томtagИчки салыштыргычтын босогосу (PF6 жана PF7 тарабынан тандалат) жана VDD 3.3 В санариптик камсыздоо көлөмүtagд ички DCDC бак конвертер тарабынан камсыз кылынат.
R43 алып салуу менен, учурдагы босого формула төмөнкүдөй жөнөкөйлөтүлгөн:
4.4 Автобус томtage схемасы
STEVAL-SPIN3201 баалоо кеңеши автобустун көлөмүн камсыз кылатtagэ сезүү. Бул сигнал том аркылуу жөнөтүлөтtagмотор менен камсыздоо Voltage (VBUS) (R10 жана R16) жана камтылган MCUнын PB1 GPIO (ADC 9-каналы) жөнөтүлдү. Сигнал TP6да да бар.
4.5 Аппараттык колдонуучу интерфейси
Башкарма төмөнкү аппараттык колдонуучу интерфейсин камтыйт:
- Потенциометр R6: максаттуу ылдамдыкты белгилейт, мисалыample
- SW1 которуштуруу: STSPIN32F0 MCU жана ST-LINK V2 баштапкы абалга келтирет
- Switch SW2: колдонуучу баскычы 1
- Switch SW3: колдонуучу баскычы 2
- LED DL3: колдонуучунун LED 1 (ошондой эле колдонуучу 1 баскычы басылганда күйөт)
- LED DL4: колдонуучунун LED 2 (колдонуучунун 2 баскычтары басылганда да күйөт)
4.6 Мүчүлүштүктөрдү оңдоо
STEVAL-SPIN3201 баалоо кеңешинде ST-LINK/V2-1 мүчүлүштүктөрдү оңдоочу/программист орнотулган. ST-LINKде колдоого алынган функциялар:
- USB программалык камсыздоону кайра санап чыгуу
- STSPIN6F7 (UART32) PB0/PB1 пиндерине туташкан USBдеги виртуалдык ком-порт интерфейси
- USB'деги массалык сактагыч интерфейси
ST-LINK үчүн электр энергиясы J5 туташкан USB кабели аркылуу хост PC тарабынан камсыз кылынат.
LED LD2 ST-LINK байланыш абалынын маалыматын камсыз кылат: - Кызыл LED жай күйүп турат: USB инициализациялоодон мурун күйгүзүлгөндө
- Кызыл диод тез күйүп турат: PC менен ST-LINK/V2-1 ортосундагы биринчи туура байланыштан кийин (саналуу)
- Кызыл LED ON: PC жана ST-LINK/V2-1 ортосунда инициализация аяктады
- Жашыл LED ON: ийгиликтүү максаттуу байланышты баштоо
- Кызыл/жашыл LED жарк этип күйүп турат: максаттуу байланыш учурунда
- Жашыл ON: байланыш бүттү жана ийгиликтүү
Баштапкы абалга келтирүү функциясы J8 секиргичти алып салуу менен ST-LINKден ажыратылат.
Ревизия тарыхы
Таблица 6. Документти кайра карап чыгуу тарыхы
| Дата | Ревизия | Өзгөрүүлөр |
| 12-дек-20161 | 1 | Алгачкы чыгаруу. |
| 23-ноябрь-2017 | 2 | Кошулган бөлүм 4.2: Учурдагы сезүү 7-бетте. |
| 27-февраль, 2018-ж | 3 | Документ боюнча майда өзгөртүүлөр. |
| 18-август-2021 | 4 | Кичинекей калыпты оңдоо. |
STMicroelectronics NV жана анын туунду компаниялары («СТ») ST өнүмдөрүнө жана/же бул документке каалаган убакта эскертүүсүз өзгөртүүлөрдү, оңдоолорду, жакшыртууларды, модификацияларды жана жакшыртууларды киргизүү укугун өзүнө калтырат. Сатып алуучулар буйрутмаларды берүүдөн мурун ST продуктулары боюнча акыркы тиешелүү маалыматты алышы керек. СТ продукциялары СТтин сатуунун шарттарына ылайык, буйрутманы ырастоо учурундагы жерде сатылат. Сатып алуучулар ST өнүмдөрүн тандоо, тандоо жана колдонуу үчүн жалгыз жооп берет жана ST колдонууга жардам берүү же Сатып алуучулардын продуктуларынын дизайны үчүн эч кандай жоопкерчиликти өзүнө албайт.
МААНИЛҮҮ БИЛДИРҮҮ - ОРУН БОЛГУЛА
Бул жерде ST тарабынан эч кандай интеллектуалдык менчик укугуна ачык же кыйыр түрдө эч кандай лицензия берилбейт.
Бул жерде баяндалган маалыматтан башкача жоболор менен СТ продукциясын кайра сатуу СТ тарабынан мындай продукт үчүн берилген кепилдикти жокко чыгарат.
ST жана ST логотиби ST соода белгилери болуп саналат. ST соода белгилери жөнүндө кошумча маалымат алуу үчүн, караңыз www.st.com/trademarks. Бардык башка өнүм же кызмат аттары тиешелүү ээлеринин менчиги болуп саналат.
Бул документтеги маалымат бул документтин бардык мурунку версияларында мурда берилген маалыматтын ордун басат жана алмаштырат.
© 2021 STMicroelectronics – Бардык укуктар корголгон
Документтер / Ресурстар
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 өнүккөн BLDC контроллери камтылган STM32 MCU баалоо кеңеши менен [pdf] Колдонуучунун колдонмосу UM2154, STEVAL-SPIN3201 өркүндөтүлгөн BLDC контроллери камтылган STM32 MCU баалоо кеңеши менен |
