il-ħajja
UM2154
Manwal għall-utent
STEVE-SPIN3201: kontrollur BLDC avvanzat b'bord ta 'evalwazzjoni STM32 MCU inkorporat
Introduzzjoni
Il-bord STEVAL-SPIN3201 huwa bord tas-sewwieq tal-mutur DC mingħajr brushes bi 3 fażijiet ibbażat fuq STSPIN32F0, kontrollur bi 3 fażijiet b'STM32 MCU integrat, u jimplimenta 3-shunt resistors bħala topoloġija tal-qari kurrenti.
Jipprovdi soluzzjoni faċli biex tintuża għall-evalwazzjoni tal-apparat f'applikazzjonijiet differenti bħall-apparat tad-dar, fannijiet, drones, u power tools.
Il-bord huwa ddisinjat għall-algoritmu ta 'kontroll orjentat lejn il-kamp sensored jew sensorless b'sensing 3-shunt.
Figura 1. Bord ta 'valutazzjoni STEVE-SPIN3201
Ħtiġiet ta' ħardwer u softwer
L-użu tal-bord ta 'evalwazzjoni STEVAL-SPIN3201 jeħtieġ is-softwer u l-ħardwer li ġejjin:
- PC Windows ® (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) biex tinstalla l-pakkett tas-softwer
- Kejbil USB mini-B biex jgħaqqad il-bord STEVAL-SPIN3201 mal-PC
- Il-Kit għall-Iżvilupp tas-Software tal-Kontroll tal-Mutur STM32 Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- Mutur DC mingħajr brushes bi 3 fażijiet b'vol kompatibblitage u klassifikazzjonijiet kurrenti
- Provvista ta 'enerġija DC esterna.
Nibdew
Il-klassifikazzjonijiet massimi tal-bord huma dawn li ġejjin:
- Qawwa stage provvista voltage (VS) minn 8 V sa 45 V
- Kurrent tal-fażi tal-mutur sa 15-il Arm
Biex tibda l-proġett tiegħek mal-bord:
Pass 1. Iċċekkja l-pożizzjoni tal-jumper skont il-konfigurazzjoni fil-mira (ara Taqsima 4.3 Sejbien ta’ kurrent żejjed
Pass 2. Qabbad il-mutur mal-konnettur J3 filwaqt li tieħu ħsieb is-sekwenza tal-fażijiet tal-mutur.
Pass 3. Ipprovdi l-bord permezz tal-input 1 u 2 tal-konnettur J2. L-LED DL1 (aħmar) se jixgħel.
Pass 4. Żviluppa l-applikazzjoni tiegħek billi tuża l-STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).
Deskrizzjoni tal-ħardwer u konfigurazzjoni
Figura 2. Il-komponenti ewlenin u l-pożizzjonijiet tal-konnetturi juru l-pożizzjoni tal-komponenti ewlenin u l-konnetturi fuq il-bord.
Figura 2. Komponenti ewlenin u pożizzjonijiet tal-konnetturi
Tabella 1. Jumpers tal-issettjar tal-ħardwer jipprovdu l-pinout dettaljat tal-konnetturi.
Tabella 1. Jumpers tal-issettjar tal-ħardwer
| Jumper | Konfigurazzjonijiet permessi | Kondizzjoni default |
| JP1 | Għażla ta' VREG konness mal-mutur V | Miftuħa |
| JP2 | Provvista ta 'enerġija bil-mutur ta' l-għażla konnessa ma 'provvista ta' enerġija DC | MAGĦLUQ |
| JP3 | Provvista tal-encoder tal-Awla tal-Għażla għal provvista tal-enerġija USB (1) / VDD (3). | 1 – 2 MAGĦLUQ |
| JP4 | Irrisettja l-għażla ta' ST-LINK (U4) | Miftuħa |
| JP5 | Selezzjoni PA2 konnessa mas-Sala 3 | MAGĦLUQ |
| JP6 | Selezzjoni PA1 konnessa mas-Sala 2 | MAGĦLUQ |
| JP7 | Selezzjoni PA0 konnessa mas-Sala 1 | MAGĦLUQ |
Tabella 2. Konnetturi oħra, jumper, u punti tat-test deskrizzjoni
|
Isem |
Pin | Tikketta |
Deskrizzjoni |
| J1 | 1 – 2 | J1 | Provvista ta 'enerġija bil-mutur |
| J2 | 1 – 2 | J2 | Provvista tal-enerġija ewlenija tal-apparat (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | U, V, W | Konnessjoni tal-fażijiet tal-mutur BLDC bi 3 fażijiet |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Konnettur tas-sensuri Hall/encoder |
| 4 – 5 | J4 | Provvista ta 'sensors/encoder tas-sala | |
| J5 | – | J5 | Input USB ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | Provvista ta 'enerġija ST-LINK |
| 2 | CLK | SWCLK ta' ST-LINK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | DIO | SWDIO ta' ST-LINK | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | CART |
| J8 | 1 – 2 | J8 | reset ST-LINK |
| TP1 | – | GREG | 12 V voltage output tar-regolatur |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | VELOĊITÀ | Ħruġ tal-potenzjometru tal-veloċità |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (op-amp sens 1) |
| TP6 | – | V-BUS | Feedback tal-VBus |
| TP7 | – | OUT_U | Output U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (op-amp sens 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (op-amp sens 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | Output V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Output W |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | USB voltage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Deskrizzjoni Circuit
L-STEVAL-SPIN3201 jipprovdi soluzzjoni sħiħa FOC 3-shunt komposta minn STSPIN32F0 - kontrollur BLDC avvanzat b'STM32 MCU inkorporat - u qawwa tripla ta' nofs pont.tage bl-NMOS STD140N6F7.
L-STSPIN32F0 b'mod awtonomu jiġġenera l-provvista kollha meħtieġa voltages: il-konvertitur buck intern DC/DC jipprovdi 3V3 u regolatur lineari intern jipprovdi 12 V għas-sewwieqa tal-bieb.
Il-kundizzjonament tas-sinjal tal-feedback attwali jitwettaq permezz ta 'tlieta mill-operattivi amplifiers inkorporati fl-apparat u komparatur intern iwettaq protezzjoni ta 'kurrent żejjed minn resistors shunt.
Żewġ buttuni ta 'l-utent, żewġ LEDs, u trimmer huma disponibbli biex jimplimentaw interfaces ta' l-utent sempliċi (eż., startjar/waqfien tal-mutur u ssettjar tal-veloċità fil-mira).
Il-bord STEVAL-SPIN3201 jappoġġja l-encoder tal-kwadratura u s-sensuri Hall diġitali bħala feedback tal-pożizzjoni tal-mutur.
Il-bord jinkludi ST-LINK-V2 li jippermetti lill-utent biex jiddebuggja u tniżżel il-firmware mingħajr ebda għodda ta 'hardware żejda.
4.1 Sensor tal-veloċità tal-mutur Hall/encoder
Il-bord ta 'evalwazzjoni STEVAL-SPIN3201 jappoġġja s-sensuri diġitali Hall u encoder quadrature bħala feedback tal-pożizzjoni tal-mutur.
Is-sensuri jistgħu jiġu konnessi mal-STSPIN32F0 permezz tal-konnettur J4 huwa elenkat fih
Tabella 3. Konnettur Hall/encoder (J4).
| Isem | Pin | Deskrizzjoni |
| Hall1/A+ | 1 | Hall sensor 1/encoder out A+ |
| Hall2/B+ | 2 | Sensor Hall 2/encoder out B+ |
| Hall3/Z+ | 3 | Sensor tas-sala 3/encoder żero feedback |
| Senser VDD | 4 | Provvista tas-sensuri voltage |
| GND | 5 | Art |
Resistor ta 'serje ta' protezzjoni ta '1 kΩ huwa mmuntat f'serje b'outputs tas-sensorju.
Għal sensuri li jeħtieġu pull-up estern, tliet resistors ta’ 10 kΩ huma diġà mmuntati fuq il-linji tal-ħruġ u konnessi mal-VDD voltage. Fuq l-istess linji, footprint għal resistors pull-down hija wkoll disponibbli.
Il-jumper JP3 jagħżel il-provvista tal-enerġija għall-provvista tas-sensorju voltage:
- Jumper bejn il-pin 1 – pin 2: Sensers Hall imħaddma minn VUSB (5 V)
- Jumper bejn il-pin 1 – pin 2: Sensers Hall imħaddma minn VDD (3.3 V)
L-utent jista 'skonnettja l-outputs tas-sensorju mill-jumpers tal-ftuħ tal-MCU GPIO JP5, JP6, u JP7.
4.2 Sensing tal-kurrent
Fil-bord STEVAL-SPIN3201, il-kundizzjonament tas-sinjal tas-sensing kurrenti jitwettaq permezz ta 'tlieta mill-operati. amplifiers inkorporati fl-apparat STSPIN32F0.
F'applikazzjoni FOC tipika, il-kurrenti fit-tliet nofs pontijiet jinħass bl-użu ta 'reżistenza shunt fuq is-sors ta' kull swiċċ tal-qawwa tal-ġenb baxx. Is-sens voltagIs-sinjali huma pprovduti lil konvertitur analogu għal diġitali sabiex iwettaq il-kalkolu tal-matriċi relatat ma 'ċerta teknika ta' kontroll. Dawk is-sinjali tas-sens huma ġeneralment imċaqalqa u amplifikat minn op-amps sabiex tisfrutta l-firxa sħiħa tal-ADC (irreferi għall-Figura 3. Skema ta 'sensing kurrenti example).
Figura 3. Skema ta' sensing kurrenti example
Is-sinjali tas-sens għandhom jiġu mċaqalqa u ċċentrata fuq VDD/2 voltage (madwar 1.65 V) u amplified mill-ġdid li jipprovdi t-tqabbil bejn il-valur massimu tas-sinjal sensat u l-firxa fuq skala sħiħa tal-ADC.
Il-voltage ċaqliq stage jintroduċi attenwazzjoni (1/Gp) tas-sinjal tal-feedback li, flimkien mal-gwadann tal-konfigurazzjoni li ma taqlebx (Gn, iffissat minn Rn u Rf), tikkontribwixxi għall-gwadann ġenerali (G). Kif diġà ssemma, l-għan huwa li jiġi stabbilit il-ġenerali ampgwadann tan-netwerk lifikazzjoni (G) sabiex il-voltage fuq ir-reżistenza tax-shunt li tikkorrispondi mal-kurrent massimu permess tal-mutur (ISmax valur massimu tal-kurrent nominali tal-mutur) taqbel mal-medda ta 'voltaghuwa jinqara mill-ADC.
Nota li, ladarba G jiġi ffissat, huwa aħjar li jiġi kkonfigurat billi titbaxxa l-attenwazzjoni inizjali 1/Gp kemm jista 'jkun u, għalhekk il-gwadann Gn. Dan huwa importanti mhux biss biex jiġi massimizzat is-sinjal bil-proporzjon tal-istorbju iżda wkoll biex jitnaqqas l-effett tal-op-amp offset intrinsiku fuq l-output (proporzjonali għal Gn).
Il-gwadann u l-polarizzazzjoni voltage (VOPout, pol) iddetermina l-firxa operattiva taċ-ċirkwiti tas-sensing tal-kurrent:
Fejn:
- IS- = kurrent massimu miksub
- IS+ = kurrent sink massimu li jista 'jiġi sensat miċ-ċirkwiti.
Tabella 4. STEVE-SPIN3201 op-amps polarizzazzjoni tan-netwerk
|
Parametru |
Referenza tal-parti | Rev 1 |
Rev 3 |
| Rp | R14, R24, R33 | 560 Ω | 1.78kΩ |
| Ra | R12, R20, R29 | 8.2kΩ | 27.4kΩ |
| Rb | R15, R25, R34 | 560 Ω | 27.4kΩ |
| Rn | R13, R21, R30 | 1kΩ | 1.78kΩ |
| Rf | R9, R19, R28 | 15kΩ | 13.7kΩ |
| Cf | C15, C19, C20 | 100 pF | NM |
| G | – | 7.74 | 7.70 |
| VOPout, pol | – | 1.74 V | 1.65 V |
4.3 Sejbien ta 'kurrent żejjed
Il-bord ta 'evalwazzjoni STEVAL-SPIN3201 jimplimenta protezzjoni ta' kurrent żejjed ibbażat fuq il-komparatur OC integrat STSPIN32F0. Shunt resistors ikejlu l-kurrent tat-tagħbija ta 'kull fażi. Ir-resistors R50, R51, u R52 iġibu l-voltage sinjali assoċjati ma 'kull kurrent ta' tagħbija għall-pin OC_COMP. Meta l-ogħla kurrent li jiċċirkola f'waħda mit-tliet fażijiet jaqbeż il-limitu magħżul, il-komparatur integrat jiġi attivat u l-iswiċċijiet tal-qawwa tal-ġenb għolja kollha huma diżattivati. Swiċċijiet ta 'l-enerġija tan-naħa għolja jerġgħu jiġu attivati meta l-kurrent jaqa' taħt il-limitu, u b'hekk tiġi implimentata protezzjoni ta 'kurrent żejjed.
Il-limiti attwali għall-bord ta 'evalwazzjoni STEVAL-SPIN3201 huma elenkati fi
Tabella 5. Limiti ta' kurrent żejjed.
| PF6 | PF7 | Kompl intern. limitu | OC threshold |
| 0 | 1 | 100 mV | 20 A |
| 1 | 0 | 250 mV | 65 A |
| 1 | 1 | 500 mV | 140 A |
Dawn il-limiti jistgħu jiġu modifikati billi tinbidel ir-reżistenza bias R43. Huwa rakkomandat li tagħżel R43 ogħla minn 30 kΩ. Sabiex jiġi kkalkulat il-valur tar-R43 għal limitu ta' kurrent fil-mira IOC, tista' tintuża l-formula li ġejja:
fejn OC_COMPth huwa l-voltagIl-limitu tal-komparatur intern (magħżul mill-PF6 u PF7), u VDD huwa l-provvista diġitali ta' 3.3 V voltage pprovduta mill-konvertitur buck DCDC intern.
Meta tneħħi l-R43, il-formula tal-limitu attwali hija ssimplifikata kif ġej:
4.4 Xarabank voltage ċirkwit
Il-bord ta 'evalwazzjoni STEVAL-SPIN3201 jipprovdi l-bus voltage sensing. Dan is-sinjal jintbagħat permezz ta 'voltage divider mill-provvista tal-mutur voltage (VBUS) (R10 u R16) u mibgħuta lill-PB1 GPIO (kanal 9 tal-ADC) tal-MCU inkorporat. Is-sinjal huwa wkoll disponibbli fuq it-TP6.
4.5 Interface tal-utent tal-ħardwer
Il-bord jinkludi l-oġġetti tal-interface tal-utent tal-ħardwer li ġejjin:
- Potenzjometru R6: jistabbilixxi l-veloċità fil-mira, pereżempjuample
- Swiċċ SW1: reset STSPIN32F0 MCU u ST-LINK V2
- Aqleb SW2: buttuna tal-utent 1
- Aqleb SW3: buttuna tal-utent 2
- LED DL3: LED tal-utent 1 (jinxtegħel ukoll meta tingħafas il-buttuna tal-utent 1)
- LED DL4: LED tal-utent 2 (jinxtegħel ukoll meta l-buttuni tal-utent 2 jiġu ppressati)
4.6 Debug
Il-bord ta 'evalwazzjoni STEVAL-SPIN3201 jinkorpora debugger/programmatur ST-LINK/V2-1. Il-karatteristiċi appoġġjati fuq l-ST-LINK huma:
- Enumerazzjoni mill-ġdid tas-softwer tal-USB
- Interfaċċja tal-port tal-com virtwali fuq USB konness mal-pinnijiet PB6/PB7 tal-STSPIN32F0 (UART1)
- Interface tal-ħażna tal-massa fuq USB
Il-provvista tal-enerġija għall-ST-LINK hija pprovduta mill-PC ospitanti permezz tal-kejbil USB konness mal-J5.
L-LED LD2 jipprovdi informazzjoni dwar l-istatus tal-komunikazzjoni ST-LINK: - LED aħmar li jteptep bil-mod: meta jinxtegħlu qabel l-inizjalizzazzjoni tal-USB
- LED aħmar jteptep malajr: wara l-ewwel komunikazzjoni korretta bejn il-PC u ST-LINK/V2-1 (enumerazzjoni)
- LED aħmar ON: l-inizjalizzazzjoni bejn il-PC u ST-LINK/V2-1 hija kompluta
- LED aħdar ON: inizjalizzazzjoni ta 'komunikazzjoni fil-mira b'suċċess
- LED aħmar/aħdar li jteptep: waqt il-komunikazzjoni mal-mira
- Green ON: komunikazzjoni lesta u b'suċċess
Il-funzjoni ta' reset tiġi skonnettjata mill-ST-LINK billi jitneħħa l-jumper J8.
Storja tar-reviżjoni
Tabella 6. Storja tar-reviżjoni tad-dokument
| Data | Reviżjoni | Bidliet |
| 12-Diċ-20161 | 1 | Rilaxx inizjali. |
| 23-Nov-2017 | 2 | Taqsima Miżjuda 4.2: Sensing tal-kurrent f'paġna 7. |
| 27-Frar-2018 | 3 | Modifiki żgħar fid-dokument kollu. |
| 18-Awissu-2021 | 4 | Korrezzjoni minuri tal-mudell. |
STMicroelectronics NV u s-sussidjarji tagħha (“ST”) jirriżervaw id-dritt li jagħmlu bidliet, korrezzjonijiet, titjib, modifiki, u titjib għall-prodotti ST u/jew għal dan id-dokument fi kwalunkwe ħin mingħajr avviż. Ix-xerrejja għandhom jiksbu l-aħħar informazzjoni rilevanti dwar il-prodotti ST qabel ma jagħmlu ordnijiet. Il-prodotti ST jinbiegħu skont it-termini u l-kundizzjonijiet tal-bejgħ ta' ST fis-seħħ fil-ħin tar-rikonoxximent tal-ordni. Ix-xerrejja huma unikament responsabbli għall-għażla, l-għażla u l-użu tal-prodotti ST u ST ma jassumi l-ebda responsabbiltà għall-assistenza tal-applikazzjoni jew id-disinn tal-prodotti tax-Xrejja.
AVVIŻ IMPORTANTI - JEKK JOGĦĠBOK AQRA B'attenzjoni
L-ebda liċenzja, espressa jew impliċita, għal xi dritt ta' proprjetà intellettwali ma tingħata minn ST hawnhekk.
Il-bejgħ mill-ġdid ta' prodotti ST b'dispożizzjonijiet differenti mill-informazzjoni stipulata hawnhekk għandu jħassar kwalunkwe garanzija mogħtija minn ST għal tali prodott.
ST u l-logo ST huma trademarks ta' ST. Għal informazzjoni addizzjonali dwar it-trademarks ST, jekk jogħġbok irreferi għal www.st.com/trademarks. L-ismijiet l-oħra kollha tal-prodott jew tas-servizz huma proprjetà tas-sidien rispettivi tagħhom.
L-informazzjoni f'dan id-dokument tieħu post u tissostitwixxi l-informazzjoni pprovduta qabel fi kwalunkwe verżjoni preċedenti ta' dan id-dokument.
© 2021 STMicroelectronics – Id-drittijiet kollha riżervati
Dokumenti / Riżorsi
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 Kontrollur BLDC Avvanzat b'Bord ta' Evalwazzjoni STM32 MCU Inkorporat [pdfManwal tal-Utent UM2154, STEVAL-SPIN3201 Kontrollur BLDC Avvanzat b'Bord ta' Evalwazzjoni STM32 MCU Inkorporat |
