UM2154 STEVAL-SPIN3201 उन्नत BLDC नियन्त्रक इम्बेडेड STM32 MCU मूल्याङ्कन बोर्ड प्रयोगकर्ता म्यानुअलको साथ

Life.augmented
UM2154

प्रयोगकर्ता पुस्तिका

STEVE-SPIN3201: एम्बेडेड STM32 MCU मूल्याङ्कन बोर्डको साथ उन्नत BLDC नियन्त्रक

सामग्री लुकाउनुहोस्

1 परिचय

2 हार्डवेयर र सफ्टवेयर आवश्यकताहरू

3 सुरु गर्दै

4 हार्डवेयर विवरण र कन्फिगरेसन

5 सर्किट विवरण

6 संशोधन इतिहास

7 कागजातहरू / स्रोतहरू

7.1 सन्दर्भहरू

8 सम्बन्धित पोस्टहरू

परिचय

STEVAL-SPIN3201 बोर्ड STSPIN3F32 मा आधारित 0-फेज ब्रशलेस DC मोटर ड्राइभर बोर्ड हो, एक एकीकृत STM3 MCU भएको 32-फेज नियन्त्रक, र हालको पठन टोपोलोजीको रूपमा 3-शन्ट प्रतिरोधकहरू लागू गर्दछ।
यसले घरेलु उपकरण, फ्यान, ड्रोन, र पावर औजारहरू जस्ता विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा यन्त्रको मूल्याङ्कनका लागि प्रयोग गर्न सजिलो समाधान प्रदान गर्दछ।
बोर्ड सेन्सर वा सेन्सररहित क्षेत्र-उन्मुख नियन्त्रण एल्गोरिदम 3-शन्ट सेन्सिङको लागि डिजाइन गरिएको हो।

चित्र 1. STEVE-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्ड

हार्डवेयर र सफ्टवेयर आवश्यकताहरू

STEVAL-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्ड प्रयोग गर्न निम्न सफ्टवेयर र हार्डवेयर आवश्यक छ:

सफ्टवेयर प्याकेज स्थापना गर्न Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10)
STEVAL-SPIN3201 बोर्डलाई PC मा जडान गर्न एउटा मिनी-B USB केबल

STM32 मोटर नियन्त्रण सफ्टवेयर विकास किट Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
एक मिल्दो भोल्युम संग 3-चरण ब्रशलेस DC मोटरtage र हालको मूल्याङ्कनहरू

एक बाह्य DC पावर आपूर्ति।

सुरु गर्दै

बोर्डको अधिकतम मूल्याङ्कनहरू निम्न हुन्:

पावर stage आपूर्ति भोल्युमtage (VS) 8 V देखि 45 V सम्म
मोटर चरण 15 आर्म्स सम्म वर्तमान

बोर्डको साथ आफ्नो परियोजना सुरु गर्न:

चरण 1. लक्ष्य कन्फिगरेसन अनुसार जम्पर स्थिति जाँच गर्नुहोस् (सेक्शन 4.3 ओभरकरेन्ट पत्ता लगाउनुहोस्
चरण 2. मोटर चरणहरूको अनुक्रमको ख्याल राख्दै कनेक्टर J3 मा मोटर जडान गर्नुहोस्।
चरण 3. कनेक्टर J1 को इनपुट 2 र 2 मार्फत बोर्ड आपूर्ति गर्नुहोस्। DL1 (रातो) LED सक्रिय हुनेछ।
चरण 4. STM32 मोटर कन्ट्रोल सफ्टवेयर डेभलपमेन्ट किट रेभ वाई प्रयोग गरेर आफ्नो अनुप्रयोग विकास गर्नुहोस् (X-CUBEMCSDK-Y)।

हार्डवेयर विवरण र कन्फिगरेसन

चित्र 2. मुख्य कम्पोनेन्टहरू र कनेक्टरहरूको स्थितिले बोर्डमा मुख्य कम्पोनेन्टहरू र कनेक्टरहरूको स्थिति देखाउँदछ।
चित्र 2. मुख्य घटक र कनेक्टर स्थिति

तालिका १। हार्डवेयर सेटिङ जम्परहरूले कनेक्टरहरूको विस्तृत पिनआउट प्रदान गर्दछ।
तालिका १। हार्डवेयर सेटिङ जम्परहरू

जम्पर	अनुमति दिइएको कन्फिगरेसनहरू	पूर्वनिर्धारित अवस्था
JP1	V मोटरमा जडान भएको VREG को चयन	खोल्नुहोस्
JP2	चयन मोटर बिजुली आपूर्ति DC पावर आपूर्ति जडान	बन्द
JP3	USB (1) / VDD (3) पावर आपूर्तिमा चयन हल इन्कोडर आपूर्ति	१ – २ बन्द
JP4	ST-LINK (U4) को चयन रिसेट	खोल्नुहोस्
JP5	चयन PA2 हल 3 मा जडान भयो	बन्द
JP6	चयन PA1 हल 2 मा जडान भयो	बन्द
JP7	चयन PA0 हल 1 मा जडान भयो	बन्द

तालिका १। अन्य जडानकर्ता, जम्पर, र परीक्षण अंक विवरण

नाम	पिन	लेबल	विवरण
J1	० - ८	J1	मोटर पावर आपूर्ति
J2	० - ८	J2	उपकरण मुख्य पावर आपूर्ति (VM)
J3	1 - 2 - 3	U, V, W	3-चरण BLDC मोटर चरणहरू जडान
J4	1 - 2 - 3	J4	हल/इन्कोडर सेन्सर कनेक्टर
J4	० - ८	J4	हल सेन्सर/इन्कोडर आपूर्ति
J5	–	J5	USB इनपुट ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK बिजुली आपूर्ति
	2	CLK	ST-LINK को SWCLK
	3	GND	GND
	4	DIO	ST-LINK को SWDIO
J7	० - ८	J7	कार्ट
J8	० - ८	J8	ST-LINK रिसेट
TP1	–	ग्रेग	12 वी भोल्युमtage नियामक आउटपुट
TP2	–	GND	GND
TP3	–	VDD	VDD
TP4	–	गति	स्पीड पोटेन्टियोमीटर आउटपुट
TP5	–	PA3	PA3 GPIO (आउटपुट op-amp अर्थ १)
TP6	–	V-BUS	VBus प्रतिक्रिया
TP7	–	OUT_U	आउटपुट U
TP8	–	PA4	PA4 GPIO (आउटपुट op-amp अर्थ १)
TP9	–	PA5	PA5 GPIO (आउटपुट op-amp अर्थ १)
TP10	–	GND	GND
TP11	–	OUT_V	आउटपुट V
TP12	–	PA7	PA7_3FG
TP13	–	OUT_W	आउटपुट W
TP14	–	3V3	3V3 ST-LINK
TP15	–	5V	USB भोल्युमtage
TP16	–	I/O	SWD_IO
TP17	–	CLK	SWD_CLK

सर्किट विवरण

STEVAL-SPIN3201 ले STSPIN3F32 - एम्बेडेड STM0 MCU - र ट्रिपल हाफ-ब्रिज पावरको साथ उन्नत BLDC नियन्त्रक - मिलेर बनेको पूर्ण 32-शन्ट FOC समाधान प्रदान गर्दछ।tage NMOS STD140N6F7 सँग।
STSPIN32F0 स्वायत्त रूपमा सबै आवश्यक आपूर्ति भोल्युम उत्पन्न गर्दछtages: आन्तरिक DC/DC बक कन्भर्टरले 3V3 प्रदान गर्दछ र आन्तरिक रैखिक नियामकले गेट चालकहरूको लागि 12 V प्रदान गर्दछ।
हालको प्रतिक्रिया संकेत कन्डिसन तीनवटा परिचालन मार्फत गरिन्छ ampयन्त्रमा इम्बेड गरिएका lifiers र आन्तरिक तुलनाकर्ताले शन्ट प्रतिरोधकहरूबाट ओभरकरेन्ट सुरक्षा प्रदर्शन गर्दछ।
दुई प्रयोगकर्ता बटनहरू, दुई LEDs, र एक ट्रिमर साधारण प्रयोगकर्ता इन्टरफेसहरू लागू गर्न उपलब्ध छन् (जस्तै, मोटर सुरु गर्ने/रोक्ने र लक्ष्य गति सेट गर्ने)।
STEVAL-SPIN3201 बोर्डले quadrature encoder र डिजिटल हल सेन्सरहरूलाई मोटर स्थिति प्रतिक्रियाको रूपमा समर्थन गर्दछ।
बोर्डमा ST-LINK-V2 समावेश छ जसले प्रयोगकर्तालाई कुनै अतिरिक्त हार्डवेयर उपकरण बिना नै फर्मवेयर डिबग गर्न र डाउनलोड गर्न अनुमति दिन्छ।

4.1 हल/इन्कोडर मोटर गति सेन्सर
STEVAL-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्डले डिजिटल हल र क्वाड्राचर एन्कोडर सेन्सरहरूलाई मोटर स्थिति प्रतिक्रियाको रूपमा समर्थन गर्दछ।
सेन्सरहरू STSPIN32F0 मा J4 कनेक्टर मार्फत जडान गर्न सकिन्छ।

तालिका ३. हल/इन्कोडर कनेक्टर (J3)।

नाम	पिन	विवरण
हल १/ए+	1	हल सेन्सर 1/ए + एन्कोडर बाहिर
हल2/B+	2	हल सेन्सर २/एन्कोडर B+ बाहिर
हल३/Z+	3	हल सेन्सर 3/इन्कोडर शून्य प्रतिक्रिया
VDD सेन्सर	4	सेन्सर आपूर्ति भोल्युमtage
GND	5	जमिन

1 k को एक सुरक्षा श्रृंखला प्रतिरोधकΩ सेन्सर आउटपुटहरूको साथ श्रृंखलामा माउन्ट गरिएको छ।
बाहिरी पुल-अप आवश्यक पर्ने सेन्सरहरूको लागि, तीन 10 kΩ प्रतिरोधकहरू पहिले नै आउटपुट लाइनहरूमा माउन्ट गरिएका छन् र VDD भोल्युममा जडान भएका छन्।tage उही लाइनहरूमा, पुल-डाउन प्रतिरोधकहरूको लागि पदचिह्न पनि उपलब्ध छ।

जम्पर JP3 ले सेन्सर आपूर्ति भोल्युमको लागि पावर आपूर्ति चयन गर्दछtage:

पिन 1 - पिन 2 बीचको जम्पर: VUSB (5 V) द्वारा संचालित हल सेन्सरहरू

पिन 1 - पिन 2 बीचको जम्पर: VDD (3.3 V) द्वारा संचालित हल सेन्सरहरू
प्रयोगकर्ताले MCU GPIO खोल्ने जम्पर JP5, JP6, र JP7 बाट सेन्सर आउटपुटहरू विच्छेद गर्न सक्छन्।

4.2 वर्तमान सेन्सिङ

STEVAL-SPIN3201 बोर्डमा, हालको सेन्सिङ सिग्नल कन्डिसन तीनवटा परिचालन मार्फत गरिन्छ। ampSTSPIN32F0 उपकरणमा इम्बेड गरिएको lifiers।
एक सामान्य FOC अनुप्रयोगमा, तीन आधा-पुलहरूमा धाराहरू प्रत्येक कम साइड पावर स्विचको स्रोतमा शन्ट प्रतिरोधक प्रयोग गरेर महसुस गरिन्छ। अर्थ भोल्युमtage संकेतहरू एनालॉग-देखि-डिजिटल कन्भर्टरलाई निश्चित नियन्त्रण प्रविधिसँग सम्बन्धित म्याट्रिक्स गणना गर्न प्रदान गरिन्छ। ती इन्द्रिय संकेतहरू सामान्यतया सारियो र ampसमर्पित op- द्वारा लिइएकोampADC को पूर्ण दायराको शोषण गर्नको लागि (चित्र 3 हेर्नुहोस्। वर्तमान सेन्सिङ योजना पूर्वampले)।

चित्र 3. वर्तमान सेन्सिङ योजना पूर्वample

इन्द्रिय संकेतहरू सार्न र VDD/2 vol मा केन्द्रित हुनुपर्छtage (लगभग 1.65 V) र ampफेरि लाइफाइड गरियो जसले सेन्स्ड सिग्नलको अधिकतम मान र ADC को पूर्ण-स्केल दायरा बीच मिल्दोजुल्दो प्रदान गर्दछ।
भोल्युमtage शिफ्टिङ stage ले प्रतिक्रिया संकेतको एटेन्युएशन (1/Gp) परिचय गराउँछ जसले, गैर-इन्भर्टिङ कन्फिगरेसन (Gn, Rn र Rf द्वारा निश्चित गरिएको) को लाभसँगै समग्र लाभ (G) मा योगदान गर्दछ। पहिले नै उल्लेख गरिएझैं, लक्ष्य समग्र स्थापना गर्न हो ampलाइफिकेशन नेटवर्क गेन (G) ताकि भोल्युमtagअधिकतम मोटर स्वीकृत वर्तमान (मोटर मूल्याङ्कन गरिएको वर्तमानको ISmax शिखर मान) सँग सम्बन्धित शन्ट रेसिस्टरमा भोलको दायरा फिट हुन्छtagएडीसी द्वारा पढ्न योग्य छ।

नोट कि, एक पटक G फिक्स गरिसकेपछि, प्रारम्भिक क्षीणता 1/Gp लाई सकेसम्म कम गरेर यसलाई कन्फिगर गर्नु राम्रो हुन्छ र त्यसैले Gn प्राप्त हुन्छ। यो केवल आवाज अनुपात द्वारा संकेत अधिकतम गर्न को लागी मात्र होइन तर op- को प्रभाव को कम गर्न को लागी महत्वपूर्ण छ।amp आउटपुटमा भित्री अफसेट (Gn को समानुपातिक)।

लाभ र ध्रुवीकरण भोल्युमtage (VOPout, pol) हालको सेन्सिङ सर्किटरीको अपरेटिभ दायरा निर्धारण गर्नुहोस्:

कहाँ:

IS- = अधिकतम स्रोत वर्तमान
IS+ = अधिकतम डूबिएको प्रवाह जुन सर्किटरीद्वारा महसुस गर्न सकिन्छ।

तालिका 4. STEVE-SPIN3201 op-ampध्रुवीकरण नेटवर्क

प्यारामिटर	अंश सन्दर्भ	Rev. 1	Rev. 3
Rp	R14, R24, R33	५० Ω	१Ω किलोमिटर
Ra	R12, R20, R29	१Ω किलोमिटर	१Ω किलोमिटर
Rb	R15, R25, R34	५० Ω	१Ω किलोमिटर
Rn	R13, R21, R30	१Ω किलोमिटर	१Ω किलोमिटर
Rf	R9, R19, R28	१Ω किलोमिटर	१Ω किलोमिटर
Cf	C15, C19, C20	100 pF	NM
G	–	7.74	7.70
VOPout, pol	–	१२ वी	१२ वी

४.३ ओभरकरेन्ट पत्ता लगाउने

STEVAL-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्डले STSPIN32F0 एकीकृत OC तुलनाकर्तामा आधारित ओभरकरेन्ट सुरक्षा लागू गर्दछ। शन्ट प्रतिरोधकहरूले प्रत्येक चरणको लोड वर्तमान मापन गर्दछ। प्रतिरोधकहरू R50, R51, र R52 ले भोल्युम ल्याउँछन्tagOC_COMP पिनमा प्रत्येक लोड वर्तमानसँग सम्बन्धित e संकेतहरू। जब तीन चरणहरू मध्ये कुनै एकमा चुचुरो प्रवाहले चयन गरिएको थ्रेसहोल्ड नाघ्यो, एकीकृत तुलनाकर्ता ट्रिगर हुन्छ र सबै उच्च पक्ष पावर स्विचहरू असक्षम हुन्छन्। हाई-साइड पावर स्विचहरू पुन: सक्षम हुन्छन् जब वर्तमान थ्रेसहोल्ड भन्दा तल झर्छ, यसरी ओभरकरेन्ट सुरक्षा लागू गर्दछ।
STEVAL-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्डका लागि हालको थ्रेसहोल्डहरू सूचीबद्ध छन्

तालिका ५. ओभरकरेन्ट थ्रेसहोल्डहरू।

PF6	PF7	आन्तरिक कम्प। थ्रेसहोल्ड	OC थ्रेसहोल्ड
0	1	०.०१ mV	४ ए
1	0	०.०१ mV	४ ए
1	1	०.०१ mV	४ ए

यी थ्रेसहोल्डहरू R43 पूर्वाग्रह प्रतिरोधक परिवर्तन गरेर परिमार्जन गर्न सकिन्छ। यो 43 kΩ भन्दा उच्च R30 छनोट गर्न सिफारिस गरिएको छ। लक्षित वर्तमान सीमा IOC को लागि R43 को मान गणना गर्न, निम्न सूत्र प्रयोग गर्न सकिन्छ:

जहाँ OC_COMPth भोल्युम होtagआन्तरिक तुलनाकर्ताको ई थ्रेसहोल्ड (PF6 र PF7 द्वारा चयन गरिएको), र VDD 3.3 V डिजिटल आपूर्ति भोल्युम हो।tagई आन्तरिक DCDC बक कन्भर्टर द्वारा प्रदान गरिएको।
R43 हटाउँदै, हालको थ्रेसहोल्ड सूत्र निम्नानुसार सरलीकृत गरिएको छ:

4.4 बस भोल्युमtagई सर्किट

STEVAL-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्डले बस भोल्युम प्रदान गर्दछtagई सेन्सिङ। यो संकेत भोल्युम मार्फत पठाइएको छtagमोटर आपूर्ति भोल्युमबाट ई डिभाइडरtage (VBUS) (R10 र R16) र इम्बेडेड MCU को PB1 GPIO (ADC को च्यानल 9) मा पठाइयो। संकेत TP6 मा पनि उपलब्ध छ।

4.5 हार्डवेयर प्रयोगकर्ता इन्टरफेस

बोर्डले निम्न हार्डवेयर प्रयोगकर्ता इन्टरफेस वस्तुहरू समावेश गर्दछ:

Potentiometer R6: लक्ष्य गति सेट गर्दछ, उदाहरणका लागिample
SW1 स्विच गर्नुहोस्: STSPIN32F0 MCU र ST-LINK V2 रिसेट गर्नुहोस्

SW2 स्विच गर्नुहोस्: प्रयोगकर्ता बटन 1
SW3 स्विच गर्नुहोस्: प्रयोगकर्ता बटन 2
LED DL3: प्रयोगकर्ता LED 1 (प्रयोगकर्ता 1 बटन थिच्दा पनि सक्रिय हुन्छ)

LED DL4: प्रयोगकर्ता LED 2 (प्रयोगकर्ता 2 बटन थिच्दा पनि सक्रिय हुन्छ)

4.6 डिबग

STEVAL-SPIN3201 मूल्याङ्कन बोर्डले ST-LINK/V2-1 डिबगर/प्रोग्रामर इम्बेड गर्दछ। ST-LINK मा समर्थित सुविधाहरू हुन्:

USB सफ्टवेयर पुन: गणना
USB मा भर्चुअल com पोर्ट इन्टरफेस STSPIN6F7 (UART32) को PB0/PB1 पिनसँग जोडिएको छ।
USB मा ठूलो भण्डारण इन्टरफेस
ST-LINK को लागि बिजुली आपूर्ति होस्ट PC द्वारा J5 मा जडान गरिएको USB केबल मार्फत प्रदान गरिएको छ।
LED LD2 ले ST-LINK संचार स्थिति जानकारी प्रदान गर्दछ:

रातो LED बिस्तारै फ्ल्यास: USB प्रारम्भ गर्नु अघि पावर-अनमा
रातो LED चाँडै फ्ल्यास: PC र ST-LINK/V2-1 (गणना) बीचको पहिलो सही संचार निम्न
रातो LED अन: PC र ST-LINK/V2-1 बीच प्रारम्भिकता पूरा भयो

हरियो एलईडी अन: सफल लक्ष्य संचार प्रारम्भिकरण
रातो/हरियो एलईडी चमक: लक्ष्य संग संचार को समयमा
हरियो अन: संचार समाप्त र सफल
रिसेट प्रकार्य जम्पर J8 हटाएर ST-LINK बाट विच्छेद गरिएको छ।

संशोधन इतिहास

तालिका 6. कागजात संशोधन इतिहास

मिति	संशोधन	परिवर्तनहरू
12-डिसेम्बर-20161	1	प्रारम्भिक रिलीज।
23-नोभेम्बर-2017	2	खण्ड 4.2 थपियो: पृष्ठ 7 मा वर्तमान संवेदन।
०८-फेब्रुअरी-२०२४	3	कागजात भर मा सानो परिमार्जन।
18-अगस्ट-2021	4	सानो टेम्प्लेट सुधार।

STMicroelectronics NV र यसका सहायक कम्पनीहरू ("ST") ले बिना सूचना कुनै पनि समयमा ST उत्पादनहरू र/वा यस कागजातमा परिवर्तनहरू, सुधारहरू, परिमार्जनहरू, परिमार्जनहरू र सुधारहरू गर्ने अधिकार सुरक्षित राख्छन्। खरिदकर्ताहरूले अर्डर राख्नु अघि ST उत्पादनहरूमा नवीनतम सान्दर्भिक जानकारी प्राप्त गर्नुपर्छ। ST उत्पादनहरू अर्डर स्वीकृतिको समयमा ST को बिक्रीका सर्तहरू र सर्तहरू अनुसार बेचिन्छन्। ST उत्पादनहरूको छनोट, छनोट र प्रयोगको लागि खरिदकर्ताहरू मात्र जिम्मेवार हुन्छन् र ST ले आवेदन सहायता वा खरिदकर्ताहरूको उत्पादनहरूको डिजाइनको लागि कुनै दायित्व मान्दैन।

महत्वपूर्ण सूचना - कृपया ध्यानपूर्वक पढ्नुहोस्

कुनै लाइसेन्स, एक्सप्रेस वा निहित, कुनै पनि बौद्धिक सम्पत्ति अधिकार यहाँ ST द्वारा प्रदान गरिएको छैन।
यहाँ उल्लेख गरिएको जानकारी भन्दा फरक प्रावधानहरू सहित ST उत्पादनहरूको पुन: बिक्रीले त्यस्तो उत्पादनको लागि ST द्वारा प्रदान गरिएको कुनै पनि वारेन्टी रद्द हुनेछ।
ST र ST लोगो ST को ट्रेडमार्क हो। ST ट्रेडमार्क बारे थप जानकारीको लागि, कृपया सन्दर्भ गर्नुहोस् www.st.com/trademarks। अन्य सबै उत्पादन वा सेवा नामहरू तिनीहरूका सम्बन्धित मालिकहरूको सम्पत्ति हुन्।
यस कागजातमा भएको जानकारीले यस कागजातको कुनै पनि अघिल्लो संस्करणहरूमा पहिले प्रदान गरिएको जानकारीलाई हटाउँछ र प्रतिस्थापन गर्दछ।