живот.аогментиран
UM2154
Упатство за употреба
STEVE-SPIN3201: напреден BLDC контролер со вградена табла за оценување STM32 MCU
Вовед
Плочката STEVAL-SPIN3201 е 3-фазна плочка за двигател на DC мотор без четки, базирана на STSPIN32F0, 3-фазен контролер со интегриран STM32 MCU и имплементира 3-шант отпорници како тековна топологија за читање.
Обезбедува лесно за користење решение за евалуација на уредот во различни апликации како што се домашниот апарат, вентилаторите, дронови и електричните алати.
Плочката е дизајнирана за контролен алгоритам ориентиран кон поле со сензори или без сензори со сензори со 3 шунти.
Слика 1. табла за оценување STEVE-SPIN3201
Барања за хардвер и софтвер
Користењето на таблата за оценување STEVAL-SPIN3201 бара следниов софтвер и хардвер:
- Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) за инсталирање на софтверскиот пакет
- Мини-Б USB-кабел за поврзување на плочата STEVAL-SPIN3201 со компјутерот
- Комплет за развој на софтвер за контрола на моторот STM32 Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- 3-фазен DC мотор без четкички со компатибилен волуменtagе и тековните оценки
- Надворешно еднонасочно напојување.
Почеток
Максималните оценки на таблата се следните:
- Моќ stage снабдување voltage (VS) од 8 V до 45 V
- Моторна фаза струја до 15 краци
За да го започнете вашиот проект со таблата:
Чекор 1. Проверете ја позицијата на скокачот според целната конфигурација (види Дел 4.3 Откривање на прекумерна струја
Чекор 2. Поврзете го моторот со конекторот J3 внимавајќи на редоследот на фазите на моторот.
Чекор 3. Напојувајте ја плочата преку влезот 1 и 2 на конекторот J2. Ќе се вклучи сијаличката DL1 (црвена).
Чекор 4. Развијте ја вашата апликација користејќи го комплетот за развој на софтвер за контрола на моторот STM32 Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).
Опис и конфигурација на хардверот
Слика 2. Главните компоненти и позициите на конекторите ја покажуваат положбата на главните компоненти и конекторите на таблата.
Слика 2. Положби на главните компоненти и конектори
Табела 1. Скокачите за подесување на хардверот обезбедуваат детален пинут на конекторите.
Табела 1. Скокачи за поставување на хардвер
| Скокач | Дозволени конфигурации | Стандардна состојба |
| JP1 | Избор на VREG поврзан со V мотор | ОТВОРЕНО |
| JP2 | Изборен мотор за напојување поврзан со напојување со еднонасочна струја | ЗАТВОРЕНО |
| JP3 | Напојување со енкодер за избор на сала за USB (1) / VDD (3) напојување | 1 – 2 ЗАТВОРЕНИ |
| JP4 | Ресетирање на изборот на ST-LINK (U4) | ОТВОРЕНО |
| JP5 | Изборот PA2 поврзан со сала 3 | ЗАТВОРЕНО |
| JP6 | Изборот PA1 поврзан со сала 2 | ЗАТВОРЕНО |
| JP7 | Изборот PA0 поврзан со сала 1 | ЗАТВОРЕНО |
Табела 2. Опис на други конектори, скокач и точки за тестирање
|
Име |
Пин | Етикета |
Опис |
| J1 | 1 – 2 | J1 | Напојување на моторот |
| J2 | 1 – 2 | J2 | Главно напојување на уредот (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | У, В, В | Поврзување на фазите на моторот со 3 фази BLDC |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Приклучок за сензори за сала/енкодер |
| 4 – 5 | J4 | Снабдување со сензори/енкодер на сала | |
| J5 | – | J5 | USB влез ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | ST-LINK напојување |
| 2 | CLK | SWCLK на ST-LINK | |
| 3 | ГНД | ГНД | |
| 4 | ДИО | SWDIO на ST-LINK | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | КОЛИЧКА |
| J8 | 1 – 2 | J8 | ST-LINK ресетирање |
| TP1 | – | ГРЕГ | 12 V волtage излез на регулаторот |
| TP2 | – | ГНД | ГНД |
| TP3 | – | ВДД | ВДД |
| TP4 | – | БРЗИНА | Излез на потенциометар за брзина |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (излезен оп-amp смисла 1) |
| TP6 | – | ВБУС | VBus повратни информации |
| TP7 | – | OUT_U | Излез U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (излезен оп-amp смисла 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (излезен оп-amp смисла 3) |
| TP10 | – | ГНД | ГНД |
| TP11 | – | OUT_V | Излез V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Излез W |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | USB волtage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Коло опис
STEVAL-SPIN3201 обезбедува комплетно решение FOC со 3 шунти, составено од STSPIN32F0 – напреден BLDC контролер со вграден STM32 MCU – и тројна полумост моќност stage со NMOS STD140N6F7.
STSPIN32F0 автономно ги генерира сите потребни напојувања voltages: внатрешниот DC/DC бак конвертор обезбедува 3V3 и внатрешен линеарен регулатор обезбедува 12 V за двигателите на портата.
Кондиционирањето на тековниот сигнал за повратни информации се изведува преку три од оперативните ampлајфикатори вградени во уредот и внатрешен компаратор врши заштита од прекумерна струја од шант отпорници.
Две кориснички копчиња, две LED диоди и тример се достапни за имплементација на едноставни кориснички интерфејси (на пр. палење/запирање на моторот и поставување на целната брзина).
Плочката STEVAL-SPIN3201 го поддржува квадратурниот енкодер и дигиталните сензори Hall како повратна информација за положбата на моторот.
Плочката вклучува ST-LINK-V2 што му овозможува на корисникот да дебагира и презема фирмвер без дополнителна хардверска алатка.
4.1 Сензор за брзина на моторот во сала/енкодер
Таблата за проценка STEVAL-SPIN3201 ги поддржува дигиталните сензори на Хол и квадратурниот енкодер како повратна информација за положбата на моторот.
Сензорите може да се поврзат со STSPIN32F0 преку J4 конекторот е наведен во
Табела 3. Приклучок за сала/енкодер (J4).
| Име | Пин | Опис |
| Сала 1/А+ | 1 | Холен сензор 1/енкодер од A+ |
| Сала 2/Б+ | 2 | Холен сензор 2/енкодер од Б+ |
| Сала 3/Z+ | 3 | Хол сензор 3/енкодер нулта повратна информација |
| VDD сензор | 4 | Снабдување со сензор волtage |
| ГНД | 5 | Земјата |
Отпорник од заштитна серија од 1 kΩ е монтиран во серија со излези на сензори.
За сензорите за кои е потребно надворешно повлекување, три отпорници од 10 kΩ се веќе монтирани на излезните линии и се поврзани со VDD voltagд. На истите линии, достапен е и отпечаток за отпорници што се спуштаат.
Скокачот JP3 го избира напојувањето за напојувањето на сензорот voltage:
- Скокач помеѓу иглата 1 – иглата 2: сензори за сала напојувани од VUSB (5 V)
- Скокач помеѓу иглата 1 – иглата 2: сензори во сала напојувани од VDD (3.3 V)
Корисникот може да ги исклучи излезите на сензорот од џемперите за отворање MCU GPIO JP5, JP6 и JP7.
4.2 Сензор за струја
Во плочката STEVAL-SPIN3201, уредувањето на тековниот сигнал за сензори се изведува преку три од оперативните ampлајфикатори вградени во уредот STSPIN32F0.
Во типична апликација FOC, струите во трите полу-мостови се чувствуваат со помош на отпорник за шант на изворот на секој прекинувач со мала страна. Сетилото томtage сигнали се обезбедуваат на аналогно-дигитален конвертор со цел да се изврши пресметката на матрицата поврзана со одредена контролна техника. Тие сетилни сигнали обично се поместуваат и ampпотврдено од посветено оп-amps со цел да се искористи целиот опсег на ADC (видете на Слика 3. Шема за тековно сензорирање пр.ampле).
Слика 3. Шема на тековни сензори прample
Сетилните сигнали треба да се поместат и да се центрираат на VDD/2 voltage (околу 1.65 V) и amplified повторно што обезбедува совпаѓање помеѓу максималната вредност на чувствениот сигнал и опсегот на целосниот размер на ADC.
Волtage поместување stage воведува слабеење (1/Gp) на сигналот за повратна врска што, заедно со засилувањето на неинвертирачката конфигурација (Gn, фиксирана со Rn и Rf), придонесува за целокупното засилување (G). Како што веќе споменавме, целта е да се воспостави целокупната ampдобивка на лификациската мрежа (G) така што волtage на шантскиот отпорник што одговара на максималната дозволена струја на моторот (ISmax врвна вредност на номиналната струја на моторот) одговара на опсегот на јачинаtagе читлив од ADC.
Забелешка дека, штом ќе се поправи G, подобро е да се конфигурира со намалување на почетното слабеење 1/Gp што е можно повеќе, а со тоа и засилувањето Gn. Ова е важно не само за да се максимизира сигналот според односот на бучавата, туку и да се намали ефектот на оп-amp внатрешно поместување на излезот (пропорционално на Gn).
Добивката и поларизацијата волtage (VOPout, pol) го одредува оперативниот опсег на струјното сензорско коло:
Каде:
- IS- = максимална изворна струја
- IS+ = максимална потопена струја што може да се насети од колото.
Табела 4. STEVE-SPIN3201 op-amps поларизациска мрежа
|
Параметар |
Референца за дел | Рев. 1 година |
Рев. 3 година |
| 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 | НМ |
| G | – | 7.74 | 7.70 |
| VOPout, пол | – | 1.74 В | 1.65 В |
4.3 Откривање на прекумерна струја
Проценувачката табла STEVAL-SPIN3201 имплементира заштита од прекумерна струја базирана на интегрираниот компаратор на OC STSPIN32F0. Шантските отпорници ја мерат струјата на оптоварување на секоја фаза. Отпорниците R50, R51 и R52 го носат волtage сигнали поврзани со секоја струја на оптоварување на пинот OC_COMP. Кога врвната струја што тече во една од трите фази ќе го надмине избраниот праг, интегрираниот компаратор се активира и сите странични прекинувачи со голема моќност се оневозможени. Прекинувачите за напојување од високата страна се повторно овозможени кога струјата паѓа под прагот, со што се спроведува заштита од прекумерна струја.
Тековните прагови за таблата за оценување STEVAL-SPIN3201 се наведени во
Табела 5. Прагови на прекумерна струја.
| PF6 | PF7 | Внатрешна ком. праг | OC праг |
| 0 | 1 | 100 mV | 20 А |
| 1 | 0 | 250 mV | 65 А |
| 1 | 1 | 500 mV | 140 А |
Овие прагови може да се изменат со менување на отпорникот на пристрасност R43. Се препорачува да изберете R43 повисок од 30 kΩ. Со цел да се пресмета вредноста на R43 за целната граница на струја IOC, може да се користи следнава формула:
каде што OC_COMPth е томtagпраг на внатрешниот компаратор (избран од PF6 и PF7), а VDD е дигитално напојување од 3.3 Vtagе обезбеден од внатрешниот DCDC бак конвертор.
Отстранувајќи го R43, формулата за тековниот праг е поедноставена на следниов начин:
4.4 Bus voltagи коло
Одборот за оценување STEVAL-SPIN3201 го обезбедува автобусот voltagе чувството. Овој сигнал се испраќа преку волtage делител од напојувањето на моторот волtage (VBUS) (R10 и R16) и испратено до PB1 GPIO (канал 9 на ADC) на вградениот MCU. Сигналот е достапен и на TP6.
4.5 Хардверски кориснички интерфејс
Таблата ги вклучува следните ставки за хардверски кориснички интерфејс:
- Потенциометар R6: ја поставува целната брзина, на прample
- Прекинувач SW1: ги ресетира STSPIN32F0 MCU и ST-LINK V2
- Префрли SW2: корисничко копче 1
- Префрли SW3: корисничко копче 2
- LED DL3: корисничка LED 1 (исто така се вклучува кога ќе се притисне копчето корисник 1)
- LED DL4: корисничка LED 2 (исто така се вклучува кога се притиснати копчињата на корисникот 2)
4.6 Отстранување грешки
Таблата за оценување STEVAL-SPIN3201 вградува дебагер/програмер ST-LINK/V2-1. Функциите поддржани на ST-LINK се:
- Повторно набројување на USB софтвер
- Виртуелен интерфејс за приклучок на USB поврзан со пиновите PB6/PB7 на STSPIN32F0 (UART1)
- Интерфејс за масовно складирање на USB
Напојувањето за ST-LINK го обезбедува компјутерот домаќин преку USB-кабелот поврзан на J5.
LED LD2 обезбедува ST-LINK информации за статусот на комуникација: - Црвената сијаличка трепка бавно: при вклучување пред иницијализацијата на USB
- Црвената сијаличка трепка брзо: по првата правилна комуникација помеѓу компјутерот и ST-LINK/V2-1 (набројување)
- ВКЛУЧЕНО Црвено LED: иницијализацијата помеѓу компјутерот и ST-LINK/V2-1 е завршена
- Вклучено зелено LED: успешна иницијализација на целната комуникација
- Црвено/зелено LED трепка: за време на комуникација со целта
- Зелено ВКЛУЧЕНО: комуникацијата е завршена и успешна
Функцијата за ресетирање се исклучува од ST-LINK со отстранување на скокачот J8.
Историја на ревизии
Табела 6. Историја на ревизија на документ
| Датум | Ревизија | Промени |
| 12-Дек-20161 | 1 | Почетно ослободување. |
| 23-ноември-2017 | 2 | Додадено е дел 4.2: Тековно сензорирање на страница 7. |
| 27-февруари 2018 година | 3 | Мали измени низ целиот документ. |
| 18-авг-2021 година | 4 | Мала корекција на шаблонот. |
STMicroelectronics NV и нејзините подружници („ST“) го задржуваат правото да прават промени, корекции, подобрувања, модификации и подобрувања на производите на ST и/или на овој документ во секое време без најава. Купувачите треба да ги добијат најновите релевантни информации за производите на ST пред да направат нарачки. Производите на ST се продаваат во согласност со одредбите и условите за продажба на ST кои се на сила во моментот на потврдата на нарачката. Набавувачите се единствено одговорни за изборот, изборот и употребата на производите на ST и ST не презема никаква одговорност за помош при апликација или дизајнирање на производите на купувачите.
ВАORTНО ИЗВЕСТУВА --Е - ВЕ СЛЕДНО ПРОЧИТАЈТЕ ВНИМАВАЕ
Ниту една лиценца, експлицитна или имплицитна, за кое било право на интелектуална сопственост не е дадена од страна на ST овде.
Препродажбата на производите на ST со одредби различни од информациите наведени овде ќе ја поништи секоја гаранција дадена од ST за таков производ.
ST и логото ST се заштитни знаци на ST. За дополнителни информации за ST заштитните знаци, ве молиме погледнете www.st.com/trademarks. Сите други имиња на производи или услуги се сопственост на нивните соодветни сопственици.
Информациите во овој документ ги заменуваат и заменуваат информациите претходно доставени во која било претходна верзија на овој документ.
© 2021 STMicroelectronics – Сите права се задржани
Документи / ресурси
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 Напреден BLDC контролер со вградена табла за оценување STM32 MCU [pdf] Упатство за користење UM2154, STEVAL-SPIN3201 Напреден BLDC контролер со вградена табла за оценување STM32 MCU |
