hidup.bercakap
UM2154
Manual pengguna
STEVE-SPIN3201: pengawal BLDC lanjutan dengan papan penilaian STM32 MCU terbenam
pengenalan
Papan STEVAL-SPIN3201 ialah papan pemacu motor DC tanpa berus 3 fasa berdasarkan STSPIN32F0, pengawal 3 fasa dengan MCU STM32 bersepadu, dan melaksanakan perintang 3-shunt sebagai topologi bacaan semasa.
Ia menyediakan penyelesaian yang mudah digunakan untuk penilaian peranti dalam aplikasi yang berbeza seperti perkakas rumah, kipas, dron dan alatan kuasa.
Papan direka bentuk untuk algoritma kawalan berorientasikan medan penderia atau tanpa penderia dengan penderiaan 3-shunt.
Rajah 1. papan penilaian STEVE-SPIN3201
Keperluan perkakasan dan perisian
Menggunakan papan penilaian STEVAL-SPIN3201 memerlukan perisian dan perkakasan berikut:
- PC Windows ® (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) untuk memasang pakej perisian
- Kabel USB mini-B untuk menyambungkan papan STEVAL-SPIN3201 ke PC
- Kit Pembangunan Perisian Kawalan Motor STM32 Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- Motor DC tanpa berus 3 fasa dengan voltan yang serasitage dan penilaian semasa
- Bekalan kuasa DC luaran.
Bermula
Penarafan maksimum lembaga adalah seperti berikut:
- Kuasa stage bekalan voltage (VS) daripada 8 V hingga 45 V
- Arus fasa motor sehingga 15 Arms
Untuk memulakan projek anda dengan papan:
Langkah 1. Periksa kedudukan pelompat mengikut konfigurasi sasaran (lihat Bahagian 4.3 Pengesanan lebihan arus
Langkah 2. Sambungkan motor ke penyambung J3 dengan menjaga urutan fasa motor.
Langkah 3. Bekalkan papan melalui input 1 dan 2 penyambung J2. LED DL1 (merah) akan dihidupkan.
Langkah 4. Bangunkan aplikasi anda menggunakan Kit Pembangunan Perisian Kawalan Motor STM32 Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).
Penerangan dan konfigurasi perkakasan
Rajah 2. Komponen utama dan kedudukan penyambung menunjukkan kedudukan komponen utama dan penyambung pada papan.
Rajah 2. Kedudukan komponen utama dan penyambung
Jadual 1. Pelompat tetapan perkakasan menyediakan pinout terperinci penyambung.
Jadual 1. Pelompat tetapan perkakasan
| Pelompat | Konfigurasi yang dibenarkan | Keadaan lalai |
| JP1 | Pemilihan VREG yang disambungkan kepada motor V | TERBUKA |
| JP2 | Bekalan kuasa motor pilihan disambungkan kepada bekalan kuasa DC | DITUTUP |
| JP3 | Bekalan pengekod Dewan Pemilihan kepada bekalan kuasa USB (1) / VDD (3). | 1 – 2 DITUTUP |
| JP4 | Tetapan semula pilihan ST-LINK (U4) | TERBUKA |
| JP5 | Pilihan PA2 disambungkan ke Dewan 3 | DITUTUP |
| JP6 | Pilihan PA1 disambungkan ke Dewan 2 | DITUTUP |
| JP7 | Pilihan PA0 disambungkan ke Dewan 1 | DITUTUP |
Jadual 2. Penerangan penyambung, pelompat dan mata ujian lain
|
Nama |
Pin | Label |
Penerangan |
| J1 | 1 – 2 | J1 | Bekalan kuasa motor |
| J2 | 1 – 2 | J2 | Bekalan kuasa utama peranti (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | U, V, W | Sambungan fasa motor BLDC 3 fasa |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Penyambung penderia dewan/pengekod |
| 4 – 5 | J4 | Penderia dewan/bekalan pengekod | |
| J5 | – | J5 | Masukan USB ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | Bekalan kuasa ST-LINK |
| 2 | CLK | SWCLK daripada ST-LINK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | DIO | SWIDIO daripada ST-LINK | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | KERETA |
| J8 | 1 – 2 | J8 | ST-LINK set semula |
| TP1 | – | GREG | 12 V jilidtage keluaran pengawal selia |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | LAJU | Keluaran potensiometer kelajuan |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (op-amp rasa 1) |
| TP6 | – | V-BUS | Maklum balas VBus |
| TP7 | – | OUT_U | Output U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (op-amp rasa 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (op-amp rasa 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | Keluaran V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Keluaran W |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | Jilid USBtage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Penerangan Litar
STEVAL-SPIN3201 menyediakan penyelesaian FOC 3-shunt lengkap yang terdiri daripada STSPIN32F0 – pengawal BLDC termaju dengan MCU STM32 tertanam – dan kuasa tiga jambatan separuh stage dengan NMOS STD140N6F7.
STSPIN32F0 menjana secara autonomi semua bekalan voltages: penukar buck DC/DC dalaman menyediakan 3V3 dan pengawal selia linear dalaman menyediakan 12 V untuk pemacu get.
Pengkondisian isyarat maklum balas semasa dilakukan melalui tiga daripada operasi amppengangkat tertanam ke dalam peranti dan pembanding dalaman melakukan perlindungan arus lebih daripada perintang shunt.
Dua butang pengguna, dua LED dan perapi tersedia untuk melaksanakan antara muka pengguna yang mudah (cth, memulakan/memberhentikan motor dan menetapkan kelajuan sasaran).
Papan STEVAL-SPIN3201 menyokong pengekod kuadratur dan penderia Dewan digital sebagai maklum balas kedudukan motor.
Papan ini termasuk ST-LINK-V2 yang membolehkan pengguna menyahpepijat dan memuat turun perisian tegar tanpa sebarang alat perkakasan tambahan.
4.1 Pengesan kelajuan motor dewan/pengekod
Papan penilaian STEVAL-SPIN3201 menyokong penderia pengekod Dewan digital dan kuadratur sebagai maklum balas kedudukan motor.
Penderia boleh disambungkan ke STSPIN32F0 melalui penyambung J4 yang disenaraikan dalam
Jadual 3. Penyambung dewan/pengekod (J4).
| Nama | Pin | Penerangan |
| Dewan1/A+ | 1 | Penderia dewan 1/pengekod keluar A+ |
| Dewan2/B+ | 2 | Penderia dewan 2/pengekod keluar B+ |
| Dewan3/Z+ | 3 | Maklum balas sifar sensor Hall 3/pengekod |
| Penderia VDD | 4 | Bekalan sensor voltage |
| GND | 5 | tanah |
Perintang siri perlindungan 1 kΩ dipasang dalam satu siri dengan output sensor.
Untuk penderia yang memerlukan tarikan luar, tiga perintang 10 kΩ telah dipasang pada saluran keluaran dan disambungkan kepada voltan VDDtage. Pada baris yang sama, jejak untuk perintang tarik-turun juga tersedia.
Pelompat JP3 memilih bekalan kuasa untuk vol bekalan sensortage:
- Pelompat antara pin 1 – pin 2: Penderia Hall dikuasakan oleh VUSB (5 V)
- Pelompat antara pin 1 – pin 2: Penderia Hall dikuasakan oleh VDD (3.3 V)
Pengguna boleh memutuskan sambungan output sensor daripada pelompat pembukaan MCU GPIO JP5, JP6 dan JP7.
4.2 Penderiaan semasa
Dalam papan STEVAL-SPIN3201, penyaman isyarat penderiaan semasa dilakukan melalui tiga daripada amppengangkat dibenamkan ke dalam peranti STSPIN32F0.
Dalam aplikasi FOC biasa, arus dalam tiga separuh jambatan dirasai menggunakan perintang shunt pada punca setiap suis kuasa sisi rendah. The sense voltagisyarat e disediakan kepada penukar analog-ke-digital untuk melaksanakan pengiraan matriks yang berkaitan dengan teknik kawalan tertentu. Isyarat deria itu biasanya beralih dan ampdikuatkuasakan oleh op-amps untuk mengeksploitasi julat penuh ADC (rujuk Rajah 3. Skim penderiaan semasa example).
Rajah 3. Skim penderiaan semasa cthample
Isyarat deria perlu dialihkan dan berpusat pada VDD/2 voltage (kira-kira 1.65 V) dan ampdihidupkan semula yang menyediakan padanan antara nilai maksimum isyarat deria dan julat skala penuh ADC.
Jilidtage peralihan stage memperkenalkan pengecilan (1/Gp) isyarat maklum balas yang, bersama-sama dengan keuntungan konfigurasi bukan penyongsangan (Gn, ditetapkan oleh Rn dan Rf), menyumbang kepada keuntungan keseluruhan (G). Seperti yang telah disebutkan, matlamatnya adalah untuk mewujudkan keseluruhan ampkeuntungan rangkaian lifikasi (G) supaya voltage pada perintang shunt sepadan dengan arus maksimum motor yang dibenarkan (nilai puncak IS maksimum arus undian motor) sesuai dengan julat voltagboleh dibaca oleh ADC.
Nota bahawa, setelah G ditetapkan, adalah lebih baik untuk mengkonfigurasinya dengan menurunkan pengecilan awal 1/Gp sebanyak mungkin dan, oleh itu keuntungan Gn. Ini penting bukan sahaja untuk memaksimumkan isyarat dengan nisbah hingar tetapi juga untuk mengurangkan kesan op-amp mengimbangi intrinsik pada output (berkadar dengan Gn).
Keuntungan dan polarisasi voltage (VOPout, pol) tentukan julat kendalian litar pengesan semasa:
di mana:
- IS- = arus sumber maksimum
- IS+ = arus tenggelam maksimum yang boleh dirasai oleh litar.
Jadual 4. STEVE-SPIN3201 op-amps rangkaian polarisasi
|
Parameter |
Rujukan bahagian | Wahyu 1 |
Wahyu 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, pol | – | 1.74 V | 1.65 V |
4.3 Pengesanan lebihan arus
Papan penilaian STEVAL-SPIN3201 melaksanakan perlindungan lebihan arus berdasarkan pembanding OC bersepadu STSPIN32F0. Perintang Shunt mengukur arus beban setiap fasa. Perintang R50, R51, dan R52 membawa voltage isyarat yang dikaitkan dengan setiap arus beban ke pin OC_COMP. Apabila arus puncak yang mengalir dalam salah satu daripada tiga fasa melebihi ambang yang dipilih, pembanding bersepadu dicetuskan dan semua suis kuasa sisi tinggi dinyahdayakan. Suis kuasa sisi tinggi didayakan semula apabila arus jatuh di bawah ambang, sekali gus melaksanakan perlindungan lebihan arus.
Ambang semasa untuk papan penilaian STEVAL-SPIN3201 disenaraikan dalam
Jadual 5. Ambang lebihan arus.
| PF6 | PF7 | Komp dalaman ambang | ambang OC |
| 0 | 1 | 100 mV | 20 A |
| 1 | 0 | 250 mV | 65 A |
| 1 | 1 | 500 mV | 140 A |
Ambang ini boleh diubah suai dengan menukar perintang pincang R43. Adalah disyorkan untuk memilih R43 lebih tinggi daripada 30 kΩ. Untuk mengira nilai R43 untuk had semasa sasaran IOC, formula berikut boleh digunakan:
di mana OC_COMPth ialah voltagambang pembanding dalaman (dipilih oleh PF6 dan PF7), dan VDD ialah vol bekalan digital 3.3 Vtage disediakan oleh penukar buck DCDC dalaman.
Mengalih keluar R43, formula ambang semasa dipermudahkan seperti berikut:
4.4 Bas voltage litar
Papan penilaian STEVAL-SPIN3201 menyediakan voltage penderiaan. Isyarat ini dihantar melalui voltage pembahagi daripada bekalan motor voltage (VBUS) (R10 dan R16) dan dihantar ke PB1 GPIO (saluran 9 ADC) MCU terbenam. Isyarat juga tersedia pada TP6.
4.5 Antara muka pengguna perkakasan
Papan termasuk item antara muka pengguna perkakasan berikut:
- Potensiometer R6: menetapkan kelajuan sasaran, contohnyaample
- Suis SW1: menetapkan semula STSPIN32F0 MCU dan ST-LINK V2
- Suis SW2: butang pengguna 1
- Suis SW3: butang pengguna 2
- LED DL3: LED pengguna 1 (juga dihidupkan apabila butang pengguna 1 ditekan)
- LED DL4: LED pengguna 2 (juga dihidupkan apabila butang pengguna 2 ditekan)
4.6 Nyahpepijat
Papan penilaian STEVAL-SPIN3201 membenamkan penyahpepijat/pengaturcara ST-LINK/V2-1. Ciri-ciri yang disokong pada ST-LINK ialah:
- Pengiraan semula perisian USB
- Antara muka port com maya pada USB yang disambungkan ke pin PB6/PB7 STSPIN32F0 (UART1)
- Antara muka storan besar-besaran pada USB
Bekalan kuasa untuk ST-LINK disediakan oleh PC hos melalui kabel USB yang disambungkan ke J5.
LD2 LED menyediakan maklumat status komunikasi ST-LINK: - LED merah berkelip perlahan: semasa dihidupkan sebelum pemula USB
- LED merah berkelip dengan cepat: berikutan komunikasi pertama yang betul antara PC dan ST-LINK/V2-1 (penghitungan)
- LED Merah HIDUP: permulaan antara PC dan ST-LINK/V2-1 selesai
- LED Hijau HIDUP: pemulaan komunikasi sasaran yang berjaya
- LED merah/hijau berkelip: semasa komunikasi dengan sasaran
- Hijau HIDUP: komunikasi selesai dan berjaya
Fungsi set semula diputuskan sambungan daripada ST-LINK dengan mengeluarkan pelompat J8.
Sejarah semakan
Jadual 6. Sejarah semakan dokumen
| tarikh | Semakan | Perubahan |
| 12-Dis-20161 | 1 | Keluaran awal. |
| 23-Nov-2017 | 2 | Bahagian 4.2 Ditambah: Penderiaan semasa pada halaman 7. |
| 27-Feb-2018 | 3 | Pengubahsuaian kecil di seluruh dokumen. |
| 18-2021 Ogos | 4 | Pembetulan templat kecil. |
STMicroelectronics NV dan anak syarikatnya (“ST”) berhak untuk membuat perubahan, pembetulan, penambahbaikan, pengubahsuaian dan penambahbaikan pada produk ST dan/atau pada dokumen ini pada bila-bila masa tanpa notis. Pembeli hendaklah mendapatkan maklumat terkini berkaitan produk ST sebelum membuat pesanan. Produk ST dijual menurut terma dan syarat jualan ST yang sedia ada pada masa penerimaan pesanan. Pembeli bertanggungjawab sepenuhnya untuk pilihan, pemilihan dan penggunaan produk ST dan ST tidak bertanggungjawab untuk bantuan permohonan atau reka bentuk produk Pembeli.
NOTIS PENTING – SILA BACA DENGAN TELITI
Tiada lesen, nyata atau tersirat, kepada mana-mana hak harta intelek diberikan oleh ST di sini.
Jualan semula produk ST dengan peruntukan yang berbeza daripada maklumat yang dinyatakan di sini akan membatalkan sebarang waranti yang diberikan oleh ST untuk produk tersebut.
ST dan logo ST adalah tanda dagangan ST. Untuk maklumat tambahan tentang tanda dagangan ST, sila rujuk www.st.com/trademarks. Semua nama produk atau perkhidmatan lain adalah hak milik pemilik masing-masing.
Maklumat dalam dokumen ini menggantikan dan menggantikan maklumat yang dibekalkan sebelum ini dalam mana-mana versi terdahulu dokumen ini.
© 2021 STMicroelectronics – Hak cipta terpelihara
Dokumen / Sumber
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 Pengawal BLDC Lanjutan dengan Papan Penilaian MCU STM32 Terbenam [pdf] Manual Pengguna UM2154, STEVAL-SPIN3201 Pengawal BLDC Lanjutan dengan Papan Penilaian MCU STM32 Terbenam |
