hirup.diagulkeun
UM2154
Buku pituduh
STEVE-SPIN3201: pengontrol BLDC canggih sareng papan evaluasi STM32 MCU anu dipasang
Bubuka
STEVAL-SPIN3201 dewan mangrupakeun 3-fase brushless DC motor supir dewan dumasar kana STSPIN32F0, a 3-fase controller kalawan STM32 MCU terpadu, sarta implements 3-shunt résistor salaku topology bacaan ayeuna.
Éta nyayogikeun solusi anu gampang dianggo pikeun meunteun alat dina aplikasi anu béda sapertos alat bumi, kipas, drone, sareng alat listrik.
Papan dirancang pikeun algoritma kontrol berorientasi lapangan sensored atanapi sensorless sareng 3-shunt sensing.
angka 1. STEVE-SPIN3201 dewan evaluasi
Hardware jeung software syarat
Ngagunakeun dewan evaluasi STEVAL-SPIN3201 merlukeun software jeung hardware handap:
- A Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) pikeun masang paket software
- Kabel USB mini-B pikeun nyambungkeun papan STEVAL-SPIN3201 ka PC
- Kit Pangembangan Perangkat Lunak Kontrol Motor STM32 Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- Motor DC brushless 3-fase sareng vol cocogtage jeung ratings ayeuna
- Hiji catu daya DC éksternal.
Ngamimitian
The ratings maksimum dewan nyaéta kieu:
- Kakuatan stage suplai voltage (VS) ti 8 V nepi ka 45 V
- Fase motor ayeuna nepi ka 15 Arms
Pikeun ngamimitian proyék anjeun sareng dewan:
Lengkah 1. Pariksa posisi jumper nurutkeun konfigurasi target (tingali Bagéan 4.3 Deteksi arus leuwih
Lengkah 2. Sambungkeun motor ka konektor J3 ngurus runtuyan fase motor.
Lengkah 3. Suplai dewan ngaliwatan input 1 jeung 2 konektor J2. LED DL1 (beureum) bakal hurung.
Lengkah 4. Kembangkeun aplikasi anjeun nganggo STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).
Katerangan sareng konfigurasi hardware
Angka 2. Komponén utama sareng posisi konektor nunjukkeun posisi komponén utama sareng konektor dina papan.
Angka 2. Komponén utama sareng posisi konektor
Tabél 1. Jumpers setelan hardware nyadiakeun pinout detil rupa panyambungna.
Tabél 1. Jumpers setelan hardware
| Jumper | Konfigurasi anu diidinan | Kaayaan standar |
| JP1 | Pamilihan VREG disambungkeun ka motor V | BUKA |
| JP2 | Pamilihan catu daya motor disambungkeun ka catu daya DC | DITUTUP |
| JP3 | Pamilihan Aula encoder suplai ka USB (1) / VDD (3) catu daya | 1 – 2 TUTUP |
| JP4 | Reset pilihan ST-LINK (U4) | BUKA |
| JP5 | Pilihan PA2 disambungkeun ka Aula 3 | DITUTUP |
| JP6 | Pilihan PA1 disambungkeun ka Aula 2 | DITUTUP |
| JP7 | Pilihan PA0 disambungkeun ka Aula 1 | DITUTUP |
Tabél 2. Panyambung séjén, jumper, sareng pedaran titik uji
|
Ngaran |
Pin | Label |
Katerangan |
| J1 | 1 – 2 | J1 | catu daya motor |
| J2 | 1 – 2 | J2 | Catu daya utama alat (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | U, V, W | 3-fase BLDC motor fase sambungan |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Aula / konektor sensor encoder |
| 4 – 5 | J4 | Aula sensor / suplai encoder | |
| J5 | – | J5 | input USB ST-link |
| J6 | 1 | 3V3 | suplai kakuatan ST-link |
| 2 | CLK | SWCLK tina ST-LINK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | DIO | SWDIO tina ST-LINK | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | gorobag |
| J8 | 1 – 2 | J8 | ST-link reset |
| TP1 | – | GREG | 12 V voltagkaluaran régulator |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | LAJU | Kaluaran potentiometer laju |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (kaluaran op-amp rasa 1) |
| TP6 | – | V-BUS | eupan balik VBus |
| TP7 | – | OUT_U | Kaluaran U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (kaluaran op-amp rasa 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (kaluaran op-amp rasa 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | Kaluaran V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Kaluaran W |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-link |
| TP15 | – | 5V | USB voltage |
| TP16 | – | Abdi / O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Déskripsi sirkuit
STEVAL-SPIN3201 nyayogikeun solusi FOC 3-shunt lengkep anu diwangun ku STSPIN32F0 - pengontrol BLDC canggih sareng STM32 MCU anu dipasang - sareng kakuatan satengah sasak triple.tage jeung NMOS STD140N6F7.
STSPIN32F0 sacara otonom ngahasilkeun sadaya suplai anu diperyogikeuntages: DC / DC buck converter internal nyadiakeun 3V3 sarta regulator linier internal nyadiakeun 12 V pikeun supir Gerbang.
udar sinyal eupan balik ayeuna dipigawé ngaliwatan tilu tina operasional ampLifiers dipasang kana alat jeung komparator internal ngalakukeun panyalindungan overcurrent tina résistor shunt.
Dua tombol pamaké, dua LEDs, sarta trimmer a sadia pikeun nerapkeun interfaces pamaké basajan (misalna ngamimitian / eureun motor tur nyetel speed target).
Papan STEVAL-SPIN3201 ngarojong quadrature encoder jeung sensor Aula digital salaku eupan balik posisi motor.
Dewan kalebet ST-LINK-V2 anu ngamungkinkeun para pangguna pikeun debug sareng ngaunduh firmware tanpa alat hardware tambahan.
4.1 Aula / sensor speed motor encoder
STEVAL-SPIN3201 dewan evaluasi ngarojong Aula digital sarta sensor quadrature encoder salaku eupan balik posisi motor.
Sensor bisa disambungkeun kana STSPIN32F0 ngaliwatan konektor J4 didaptarkeun di
meja 3. Aula / panyambungna encoder (J4).
| Ngaran | Pin | Katerangan |
| Aula1/A+ | 1 | Aula sensor 1 / encoder kaluar A + |
| Aula 2/B+ | 2 | Aula sensor 2 / encoder kaluar B + |
| Aula3/Z+ | 3 | Aula sensor 3 / encoder enol eupan balik |
| sénsor VDD | 4 | suplai sénsor voltage |
| GND | 5 | taneuh |
A résistor runtuyan panyalindungan tina 1 kΩ dipasang dina runtuyan jeung outputs sensor.
Pikeun sénsor anu meryogikeun pull-up éksternal, tilu résistor 10 kΩ parantos dipasang dina jalur kaluaran sareng nyambung ka VDD vol.tage. Dina garis anu sami, tapak suku pikeun résistor pull-handap ogé sayogi.
Jumper JP3 milih catu daya pikeun suplai sensor voltage:
- Jumper antara pin 1 - pin 2: Aula sensor Powered by VUSB (5 V)
- Jumper antara pin 1 - pin 2: Aula sensor Powered by VDD (3.3 V)
Pamaké tiasa megatkeun kaluaran sénsor tina jumper pambuka MCU GPIO JP5, JP6, sareng JP7.
4.2 Sensasi ayeuna
Dina papan STEVAL-SPIN3201, udar sinyal sensing ayeuna dilaksanakeun ngaliwatan tilu operasi operasional. amplifter dipasang kana alat STSPIN32F0.
Dina aplikasi FOC has, arus dina tilu satengah sasak anu sensed maké résistor shunt dina sumber unggal switch kakuatan sisi low. Rasa voltagSinyal e disayogikeun ka konverter analog-ka-digital pikeun ngalaksanakeun itungan matriks anu aya hubunganana sareng téknik kontrol anu tangtu. Éta sinyal rasa biasana bergeser na ampdirojong ku op-amps guna mangpaatkeun rentang pinuh ADC (tingali Gambar 3. Skéma sensing ayeuna example).
Gambar 3. Skéma sensing ayeuna example
Sinyal rasa kedah digeser sareng dipuseurkeun kana VDD / 2 voltage (kira-kira 1.65 V) jeung ampLified deui nu nyadiakeun cocog antara nilai maksimum sinyal sensed jeung rentang pinuh skala ADC.
Voltage mindahkeun stage ngawanohkeun atenuasi (1 / Gp) sinyal eupan balik nu bareng jeung gain tina konfigurasi non-inverting (Gn, dibereskeun ku Rn na Rf), nyumbang ka gain sakabéh (G). Sakumaha anu geus disebutkeun, tujuanana pikeun ngadegkeun sakabéh ampgain jaringan lification (G) sahingga voltage dina résistor shunt pakait jeung maksimum motor diwenangkeun ayeuna (ISmax nilai puncak motor dipeunteun ayeuna) fits rentang vol.tagbisa dibaca ku ADC.
Catetan éta, sakali G geus dibereskeun, éta hadé pikeun ngonpigurasikeun ku nurunkeun atenuasi awal 1 / Gp saloba mungkin tur, kituna gain Gn. Ieu penting teu ngan pikeun maksimalkeun pungsi sinyal ku rasio noise tapi ogé pikeun ngurangan pangaruh op-amp offset intrinsik dina kaluaran (sabanding jeung Gn).
Gain jeung polarisasi voltage (VOPout, pol) nangtukeun rentang operasi tina sirkuit sensing ayeuna:
dimana:
- IS- = arus sourced maksimum
- IS + = arus sunk maksimum nu bisa sensed ku circuitry nu.
Tabél 4. STEVE-SPIN3201 op-amps jaringan polarisasi
|
Parameter |
Rujukan bagian | 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 Deteksi arus leuwih
Dewan evaluasi STEVAL-SPIN3201 ngalaksanakeun panyalindungan arus langkung dumasar kana komparator OC terpadu STSPIN32F0. Resistor Shunt ngukur arus beban unggal fase. The resistors R50, R51, sarta R52 mawa voltage sinyal pakait sareng unggal beban ayeuna kana OC_COMP pin. Nalika arus puncak anu ngalir dina salah sahiji tina tilu fase ngaleuwihan ambang anu dipilih, komparator terpadu dipicu sareng sadaya saklar kakuatan sisi luhur ditumpurkeun. Saklar kakuatan sisi luhur diaktipkeun deui nalika arus turun di handap bangbarung, sahingga ngalaksanakeun panyalindungan arus langkung.
Ambang ayeuna pikeun dewan evaluasi STEVAL-SPIN3201 didaptarkeun dina
meja 5. ambang overcurrent.
| PF6 | PF7 | Komponén internal. bangbarung | bangbarung OC |
| 0 | 1 | 100 mV | 20 A |
| 1 | 0 | 250 mV | 65 A |
| 1 | 1 | 500 mV | 140 A |
thresholds ieu bisa dirobah ku ngarobah résistor bias R43. Disarankeun milih R43 leuwih luhur ti 30 kΩ. Pikeun ngitung nilai R43 pikeun wates ayeuna target IOC, rumus ieu tiasa dianggo:
dimana OC_COMPth nyaeta voltage bangbarung tina comparator internal (dipilih ku PF6 na PF7), sarta VDD teh 3.3 V digital suplai vol.tage disadiakeun ku DCDC buck converter internal.
Ngahapus R43, rumus ambang ayeuna disederhanakeun sapertos kieu:
4.4 Beus voltage sirkuit
STEVAL-SPIN3201 dewan evaluasi nyadiakeun beus voltage sensing. Sinyal ieu dikirim ngaliwatan voltage divider tina suplai motor voltage (VBUS) (R10 sareng R16) sareng dikirim ka PB1 GPIO (saluran 9 ADC) tina MCU anu dipasang. Sinyal ogé sayogi dina TP6.
4.5 panganteur pamaké hardware
Papan kalebet barang antarbeungeut pangguna hardware ieu:
- Potentiometer R6: nyetél laju target, contonaample
- Pindah SW1: ngareset STSPIN32F0 MCU sareng ST-link V2
- Pindah SW2: tombol pamaké 1
- Pindah SW3: tombol pamaké 2
- LED DL3: pamaké LED 1 (ogé hurung nalika tombol pamaké 1 dipencet)
- LED DL4: pamaké LED 2 (ogé hurung nalika tombol pamaké 2 dipencet)
4.6 Debug
STEVAL-SPIN3201 dewan evaluasi embeds hiji ST-link / V2-1 debugger / programmer. Fitur anu dirojong dina ST-LINK nyaéta:
- USB software ulang enumerasi
- Antarbeungeut port com virtual dina USB disambungkeun ka pin PB6/PB7 tina STSPIN32F0 (UART1)
- Antarbeungeut panyimpenan massal dina USB
Catu daya pikeun ST-link disadiakeun ku PC host ngaliwatan kabel USB disambungkeun ka J5.
LED LD2 nyayogikeun inpormasi status komunikasi ST-LINK: - LED beureum kedip-kedip lalaunan: dihurungkeun saencan USB inisialisasi
- LED beureum gancang kedip-kedip: sanggeus komunikasi bener mimiti antara PC jeung ST-LINK/V2-1 (enumeration)
- Beureum LED ON: initialization antara PC jeung ST-link / V2-1 geus réngsé
- Héjo LED ON: suksés komunikasi target initialization
- Beureum / héjo LED kedip-kedip: salila komunikasi jeung udagan
- Héjo ON: komunikasi réngsé sarta suksés
Fungsi reset dipegatkeun tina ST-link ku nyoplokkeun jumper J8.
Riwayat révisi
Méja 6. Sajarah révisi dokumén
| titimangsa | Révisi | Parobahan |
| 12-Désémber-20161 | 1 | Pelepasan awal. |
| 23-Nopémber-2017 | 2 | Ditambahkeun Bagéan 4.2: Panginderaan ayeuna dina kaca 7. |
| 27-Feb-2018 | 3 | modifikasi minor sapanjang dokumen. |
| 18-Agustus-2021 | 4 | koreksi template minor. |
STMicroelectronics NV sareng anak perusahaanna ("ST") ngagaduhan hak pikeun ngarobih, koréksi, perbaikan, modifikasi, sareng perbaikan produk ST sareng / atanapi dokumen ieu iraha waé tanpa aya bewara. Purchasers kedah ménta inpo relevan panganyarna dina produk ST saméméh nempatkeun pesenan. Produk ST dijual dumasar kana syarat sareng kaayaan penjualan ST anu aya dina waktos pangakuan pesenan. Purchasers téh solely jawab pilihan, seleksi, sarta pamakéan produk ST sarta ST nganggap euweuh liability pikeun bantuan aplikasi atawa desain produk Purchasers '.
PERHATOSAN Penting - Punten Maca Ati-ati
Henteu aya lisénsi, terang atanapi tersirat, kana hak cipta intelektual anu dipasihkeun ku ST di dieu.
Dijual deui produk ST kalayan katangtuan anu béda ti inpormasi anu dijelaskeun di dieu bakal ngabatalkeun jaminan anu dipasihkeun ku ST pikeun produk sapertos kitu.
ST jeung logo ST mangrupakeun mérek dagang ti ST. Pikeun émbaran tambahan ngeunaan merek dagang ST, mangga tingal www.st.com/trademarks. Sadaya nami produk atanapi jasa sanés mangrupikeun hak milik nu gaduhna.
Inpormasi dina dokumén ieu ngagentos sareng ngagentos inpormasi anu disayogikeun saacanna dina versi sateuacanna tina dokumén ieu.
© 2021 STMicroelectronics – Sadaya hak ditangtayungan
Dokumén / Sumberdaya
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 Advanced BLDC Controller sareng Embedded STM32 MCU Evaluasi Board [pdf] Manual pamaké UM2154, STEVAL-SPIN3201 Advanced BLDC Controller sareng Embedded STM32 MCU Evaluasi Board |
