UM2154 STEVAL-SPIN3201 ایڈوانسڈ BLDC کنٹرولر ایمبیڈڈ STM32 MCU ایویلیویشن بورڈ صارف دستی کے ساتھ

Life.augmented
UM2154

صارف دستی

STEVE-SPIN3201: ایمبیڈڈ STM32 MCU ایویلیویشن بورڈ کے ساتھ جدید BLDC کنٹرولر

مشمولات چھپائیں

1 تعارف

2 ہارڈ ویئر اور سافٹ ویئر کی ضروریات

3 شروع کرنا

4 ہارڈ ویئر کی تفصیل اور ترتیب

تعارف

STEVAL-SPIN3201 بورڈ ایک 3 فیز برش لیس DC موٹر ڈرائیور بورڈ ہے جو STSPIN32F0 پر مبنی ہے، ایک مربوط STM3 MCU کے ساتھ 32 فیز کنٹرولر، اور موجودہ ریڈنگ ٹوپولوجی کے طور پر 3-شنٹ ریزسٹرس کو لاگو کرتا ہے۔
یہ گھریلو آلات، پنکھے، ڈرون اور پاور ٹولز جیسی مختلف ایپلی کیشنز میں ڈیوائس کی تشخیص کے لیے استعمال میں آسان حل فراہم کرتا ہے۔
بورڈ 3-شنٹ سینسنگ کے ساتھ سینسرڈ یا بغیر سینسر فیلڈ پر مبنی کنٹرول الگورتھم کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

تصویر 1. STEVE-SPIN3201 تشخیصی بورڈ

ہارڈ ویئر اور سافٹ ویئر کی ضروریات

STEVAL-SPIN3201 تشخیصی بورڈ کو استعمال کرنے کے لیے درج ذیل سافٹ ویئر اور ہارڈ ویئر کی ضرورت ہوتی ہے:

سافٹ ویئر پیکج کو انسٹال کرنے کے لیے ایک Windows® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10)
STEVAL-SPIN3201 بورڈ کو PC سے جوڑنے کے لیے ایک منی-B USB کیبل

STM32 موٹر کنٹرول سافٹ ویئر ڈویلپمنٹ کٹ ریو Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
ایک 3 فیز برش لیس DC موٹر جس میں ہم آہنگ والیوم ہے۔tagای اور موجودہ درجہ بندی

ایک بیرونی ڈی سی پاور سپلائی۔

شروع کرنا

بورڈ کی زیادہ سے زیادہ ریٹنگز درج ذیل ہیں:

پاور ایسtagای سپلائی والیومtage (VS) 8 V سے 45 V تک
موٹر فیز کرنٹ 15 آرمز تک

بورڈ کے ساتھ اپنا پروجیکٹ شروع کرنے کے لیے:

قدم 1. ہدف کی ترتیب کے مطابق جمپر کی پوزیشن چیک کریں۔ (سیکشن 4.3 اوور کرنٹ کا پتہ لگانا دیکھیں
قدم 2. موٹر کو کنیکٹر J3 سے جوڑیں اور موٹر مراحل کی ترتیب کا خیال رکھیں۔
قدم 3. کنیکٹر J1 کے ان پٹ 2 اور 2 کے ذریعے بورڈ کو فراہم کریں۔ DL1 (سرخ) LED آن ہو جائے گی۔
قدم 4. STM32 موٹر کنٹرول سافٹ ویئر ڈیولپمنٹ کٹ Rev Y کا استعمال کرتے ہوئے اپنی ایپلیکیشن تیار کریں۔ (X-CUBEMCSDK-Y)۔

ہارڈ ویئر کی تفصیل اور ترتیب

پیکر 2. مرکزی اجزاء اور کنیکٹرز کی پوزیشنیں بورڈ پر مرکزی اجزاء اور کنیکٹرز کی پوزیشن کو ظاہر کرتی ہیں۔
پیکر 2. اہم اجزاء اور کنیکٹر کی پوزیشن

ٹیبل 1۔ ہارڈ ویئر سیٹنگ جمپر کنیکٹرز کا تفصیلی پن آؤٹ فراہم کرتے ہیں۔
ٹیبل 1۔ ہارڈ ویئر سیٹنگ جمپر

جمپر	اجازت یافتہ کنفیگریشنز	پہلے سے طے شدہ حالت
جے پی 1	V موٹر سے منسلک VREG کا انتخاب	کھولیں۔
جے پی 2	سلیکشن موٹر پاور سپلائی ڈی سی پاور سپلائی سے منسلک ہے۔	بند
جے پی 3	یو ایس بی (1) / وی ڈی ڈی (3) پاور سپلائی کو سلیکشن ہال انکوڈر کی فراہمی	1 – 2 بند
جے پی 4	ST-LINK (U4) کا سلیکشن ری سیٹ	کھولیں۔
جے پی 5	سلیکشن PA2 ہال 3 سے منسلک ہے۔	بند
جے پی 6	سلیکشن PA1 ہال 2 سے منسلک ہے۔	بند
جے پی 7	سلیکشن PA0 ہال 1 سے منسلک ہے۔	بند

ٹیبل 2۔ دوسرے کنیکٹر، جمپر، اور ٹیسٹ پوائنٹس کی تفصیل

نام	پن	لیبل	تفصیل
J1	1 - 2	J1	موٹر بجلی کی فراہمی
J2	1 - 2	J2	ڈیوائس مین پاور سپلائی (VM)
J3	1 – 2 – 3	یو ، وی ، ڈبلیو۔	3 فیز BLDC موٹر فیز کنکشن
J4	1 – 2 – 3	J4	ہال/انکوڈر سینسر کنیکٹر
J4	4 - 5	J4	ہال سینسر/انکوڈر کی فراہمی
J5	–	J5	USB ان پٹ ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK بجلی کی فراہمی
	2	سی ایل کے	ST-LINK کا SWCLK
	3	جی این ڈی	جی این ڈی
	4	ڈی آئی او	ST-LINK کا SWDIO
J7	1 - 2	J7	کارٹ
J8	1 - 2	J8	ST-LINK ری سیٹ
ٹی پی 1	–	GREG	12 وی والیوم۔tagای ریگولیٹر آؤٹ پٹ
ٹی پی 2	–	جی این ڈی	جی این ڈی
ٹی پی 3	–	وی ڈی ڈی	وی ڈی ڈی
ٹی پی 4	–	رفتار	سپیڈ پوٹینومیٹر آؤٹ پٹ
ٹی پی 5	–	پی اے 3	PA3 GPIO (آؤٹ پٹ op-amp احساس 1)
ٹی پی 6	–	وی بی یو ایس	VBus کی رائے
ٹی پی 7	–	OUT_U	آؤٹ پٹ یو
ٹی پی 8	–	پی اے 4	PA4 GPIO (آؤٹ پٹ op-amp احساس 2)
ٹی پی 9	–	پی اے 5	PA5 GPIO (آؤٹ پٹ op-amp احساس 3)
ٹی پی 10	–	جی این ڈی	جی این ڈی
ٹی پی 11	–	OUT_V	آؤٹ پٹ V
ٹی پی 12	–	پی اے 7	PA7_3FG
ٹی پی 13	–	OUT_W	آؤٹ پٹ ڈبلیو
ٹی پی 14	–	3V3	3V3 ST-LINK
ٹی پی 15	–	5V	USB والیومtage
ٹی پی 16	–	I/O	SWD_IO
ٹی پی 17	–	سی ایل کے	SWD_CLK

سرکٹ کی تفصیل

STEVAL-SPIN3201 ایک مکمل 3-shunt FOC حل فراہم کرتا ہے جو STSPIN32F0 پر مشتمل ہے - ایک ایمبیڈڈ STM32 MCU کے ساتھ جدید BLDC کنٹرولر - اور ایک ٹرپل ہاف برج پاورtage NMOS STD140N6F7 کے ساتھ۔
STSPIN32F0 خود مختاری سے تمام مطلوبہ سپلائی والیوم تیار کرتا ہے۔tages: اندرونی DC/DC بک کنورٹر 3V3 فراہم کرتا ہے اور ایک اندرونی لکیری ریگولیٹر گیٹ ڈرائیوروں کے لیے 12 V فراہم کرتا ہے۔
موجودہ فیڈ بیک سگنل کنڈیشنگ تین آپریشنل کے ذریعے کی جاتی ہے۔ ampلائفائرز ڈیوائس میں ایمبیڈڈ ہوتے ہیں اور ایک اندرونی کمپیریٹر شنٹ ریزسٹرس سے اوورکرنٹ تحفظ انجام دیتا ہے۔
دو صارف کے بٹن، دو ایل ای ڈی، اور ایک ٹرمر سادہ یوزر انٹرفیس کو لاگو کرنے کے لیے دستیاب ہیں (مثلاً، موٹر کو شروع کرنا/روکنا اور ہدف کی رفتار مقرر کرنا)۔
STEVAL-SPIN3201 بورڈ کواڈریچر انکوڈر اور ڈیجیٹل ہال سینسر کو موٹر پوزیشن فیڈ بیک کے طور پر سپورٹ کرتا ہے۔
بورڈ میں ایک ST-LINK-V2 شامل ہے جو صارف کو بغیر کسی اضافی ہارڈویئر ٹول کے فرم ویئر کو ڈیبگ اور ڈاؤن لوڈ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

4.1 ہال/انکوڈر موٹر سپیڈ سینسر
STEVAL-SPIN3201 ایویلیویشن بورڈ موٹر پوزیشن فیڈ بیک کے طور پر ڈیجیٹل ہال اور کواڈریچر انکوڈر سینسرز کو سپورٹ کرتا ہے۔
سینسرز کو J32 کنیکٹر کے ذریعے STSPIN0F4 سے منسلک کیا جا سکتا ہے جس میں درج ہے۔

جدول 3۔ ہال/انکوڈر کنیکٹر (J4)۔

نام	پن	تفصیل
ہال1/A+	1	ہال سینسر 1/انکوڈر آؤٹ A+
ہال2/B+	2	ہال سینسر 2/انکوڈر آؤٹ B+
ہال3/Z+	3	ہال سینسر 3/انکوڈر صفر فیڈ بیک
وی ڈی ڈی سینسر	4	سینسر سپلائی والیومtage
جی این ڈی	5	گراؤنڈ

1 k کا پروٹیکشن سیریز ریزسٹرΩ سینسر آؤٹ پٹ کے ساتھ ایک سیریز میں نصب کیا جاتا ہے.
بیرونی پل اپ کی ضرورت والے سینسرز کے لیے، تین 10 kΩ ریزسٹرس پہلے ہی آؤٹ پٹ لائنوں پر نصب ہیں اور VDD والیوم سے جڑے ہوئے ہیں۔tage اسی خطوط پر، پل-ڈاؤن ریزسٹرس کے لیے فٹ پرنٹ بھی دستیاب ہے۔

جمپر JP3 سینسر سپلائی والیوم کے لیے پاور سپلائی کا انتخاب کرتا ہے۔tage:

پن 1 - پن 2 کے درمیان جمپر: VUSB (5 V) سے چلنے والے ہال سینسر

پن 1 - پن 2 کے درمیان جمپر: VDD (3.3 V) سے چلنے والے ہال سینسر
صارف MCU GPIO اوپننگ جمپر JP5, JP6, اور JP7 سے سینسر آؤٹ پٹ کو منقطع کر سکتا ہے۔

4.2 کرنٹ سینسنگ

STEVAL-SPIN3201 بورڈ میں، موجودہ سینسنگ سگنل کنڈیشنگ تین آپریشنل کے ذریعے کی جاتی ہے۔ ampSTSPIN32F0 ڈیوائس میں سرایت کرنے والے لائفائرز۔
ایک عام FOC ایپلی کیشن میں، تین آدھے پلوں میں کرنٹ کو ہر کم سائیڈ پاور سوئچ کے منبع پر شنٹ ریزسٹر کا استعمال کرتے ہوئے محسوس کیا جاتا ہے۔ حس والیومtagای سگنلز ایک ینالاگ سے ڈیجیٹل کنورٹر کو فراہم کیے جاتے ہیں تاکہ کسی خاص کنٹرول تکنیک سے متعلق میٹرکس کیلکولیشن کو انجام دیا جا سکے۔ وہ سینس سگنلز عام طور پر شفٹ ہوتے ہیں اور ampسرشار آپشن کے ذریعےampADC کی پوری رینج سے فائدہ اٹھانے کے لیے (شکل 3 کا حوالہ دیں۔ موجودہ سینسنگ اسکیم سابقampلی).

شکل 3۔ موجودہ سینسنگ اسکیم سابقample

سینس سگنلز کو منتقل کرنا ہوگا اور VDD/2 والیوم پر مرکوز کرنا ہوگا۔tage (تقریباً 1.65 V) اور ampدوبارہ lified جو سینسڈ سگنل کی زیادہ سے زیادہ قدر اور ADC کی فل اسکیل رینج کے درمیان مماثلت فراہم کرتا ہے۔
جلدtage شفٹنگ stage فیڈ بیک سگنل کی کشندگی (1/Gp) کو متعارف کراتی ہے جو کہ نان انورٹنگ کنفیگریشن (Gn، Rn اور Rf کے ذریعے طے شدہ) کے فائدہ کے ساتھ، مجموعی فائدہ (G) میں حصہ ڈالتا ہے۔ جیسا کہ پہلے ہی ذکر کیا گیا ہے، مقصد مجموعی طور پر قائم کرنا ہے amplification نیٹ ورک حاصل (G) تاکہ جلدtagزیادہ سے زیادہ موٹر کی اجازت شدہ کرنٹ کے مطابق شنٹ ریزسٹر پر (موٹر ریٹیڈ کرنٹ کی ISmax چوٹی ویلیو) والیوم کی حد میں فٹ بیٹھتا ہےtagADC کے ذریعہ پڑھنے کے قابل ہے۔

نوٹ کہ، ایک بار G کے فکس ہونے کے بعد، ابتدائی کشندگی 1/Gp کو جتنا ممکن ہو کم کر کے اسے ترتیب دینا بہتر ہے اور اس لیے Gn کا فائدہ۔ یہ نہ صرف شور کے تناسب سے سگنل کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے بلکہ آپشن کے اثر کو کم کرنے کے لیے بھی ضروری ہے۔amp آؤٹ پٹ پر اندرونی آفسیٹ (Gn کے متناسب)۔

فائدہ اور پولرائزیشن والیومtage (VOPout، pol) موجودہ سینسنگ سرکٹری کی آپریٹو رینج کا تعین کرتا ہے:

کہاں:

IS- = زیادہ سے زیادہ حاصل شدہ کرنٹ
IS+ = زیادہ سے زیادہ ڈوبا کرنٹ جسے سرکٹری سے محسوس کیا جا سکتا ہے۔

جدول 4. STEVE-SPIN3201 op-ampپولرائزیشن نیٹ ورک

پیرامیٹر	حصہ حوالہ	Rev. 1	Rev. 3
Rp	آر 14 ، آر 24 ، آر 33	560 Ω	1.78 کلو
Ra	آر 12 ، آر 20 ، آر 29	8.2 کلو	27.4 کلو
Rb	آر 15 ، آر 25 ، آر 34	560 Ω	27.4 کلو
Rn	آر 13 ، آر 21 ، آر 30	1 کلو	1.78 کلو
Rf	آر 9 ، آر 19 ، آر 28	15 کلو	13.7 کلو
Cf	C15، C19، C20	100 پی ایف	NM
G	–	7.74	7.70
VOPout، pol	–	1.74 وی	1.65 وی

4.3 اوور کرنٹ کا پتہ لگانا

STEVAL-SPIN3201 ایویلیویشن بورڈ STSPIN32F0 انٹیگریٹڈ OC کمپیریٹر کی بنیاد پر اوور کرنٹ تحفظ کا نفاذ کرتا ہے۔ شنٹ ریزسٹر ہر مرحلے کے لوڈ کرنٹ کی پیمائش کرتے ہیں۔ مزاحم R50, R51, اور R52 والیوم لاتے ہیں۔tagOC_COMP پن پر ہر لوڈ کرنٹ کے ساتھ منسلک e سگنلز۔ جب تین مراحل میں سے کسی ایک میں بہنے والا چوٹی کا کرنٹ منتخب حد سے بڑھ جاتا ہے، تو مربوط کمپیریٹر متحرک ہو جاتا ہے اور تمام ہائی سائیڈ پاور سوئچز غیر فعال ہو جاتے ہیں۔ جب کرنٹ دہلیز سے نیچے آجاتا ہے تو ہائی سائیڈ پاور سوئچز دوبارہ فعال ہو جاتے ہیں، اس طرح اوور کرنٹ تحفظ کو لاگو کیا جاتا ہے۔
STEVAL-SPIN3201 تشخیصی بورڈ کے لیے موجودہ حدیں درج ہیں

جدول 5۔ اوور کرنٹ تھریش ہولڈز۔

پی ایف 6	پی ایف 7	اندرونی کمپ دہلیز	OC کی حد
0	1	100 mV	20 اے
1	0	250 mV	65 اے
1	1	500 mV	140 اے

R43 بائیس ریزسٹر کو تبدیل کر کے ان حدوں کو تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ 43 kΩ سے زیادہ R30 کا انتخاب کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ ہدف کی موجودہ حد IOC کے لیے R43 کی قدر کا حساب لگانے کے لیے، درج ذیل فارمولے کو استعمال کیا جا سکتا ہے:

جہاں OC_COMPth والیوم ہے۔tagاندرونی موازنہ کی e تھریشولڈ (PF6 اور PF7 کے ذریعہ منتخب کیا گیا)، اور VDD 3.3 V ڈیجیٹل سپلائی والیوم ہے۔tage اندرونی DCDC بک کنورٹر کے ذریعہ فراہم کردہ۔
R43 کو ہٹاتے ہوئے، موجودہ حد کے فارمولے کو اس طرح آسان بنایا گیا ہے:

4.4 بس والیومtagای سرکٹ

STEVAL-SPIN3201 تشخیصی بورڈ بس والیوم فراہم کرتا ہے۔tagای سینسنگ. یہ سگنل ایک والیوم کے ذریعے بھیجا جاتا ہے۔tagموٹر سپلائی والیوم سے ای ڈیوائیڈرtage (VBUS) (R10 اور R16) اور ایمبیڈڈ MCU کے PB1 GPIO (ADC کا چینل 9) کو بھیجا گیا۔ سگنل TP6 پر بھی دستیاب ہے۔

4.5 ہارڈ ویئر یوزر انٹرفیس

بورڈ میں درج ذیل ہارڈویئر یوزر انٹرفیس آئٹمز شامل ہیں:

پوٹینشیومیٹر R6: ہدف کی رفتار متعین کرتا ہے، مثال کے طور پرample
سوئچ SW1: STSPIN32F0 MCU اور ST-LINK V2 کو دوبارہ ترتیب دیتا ہے۔

سوئچ SW2: صارف بٹن 1
سوئچ SW3: صارف بٹن 2
LED DL3: صارف LED 1 (صارف 1 بٹن دبانے پر بھی آن ہو جاتا ہے)

LED DL4: صارف LED 2 (صارف کے 2 بٹن دبانے پر بھی آن ہو جاتا ہے)

4.6 ڈیبگ

STEVAL-SPIN3201 تشخیصی بورڈ ST-LINK/V2-1 ڈیبگر/پروگرامر کو سرایت کرتا ہے۔ ST-LINK پر تعاون یافتہ خصوصیات یہ ہیں:

USB سافٹ ویئر کی دوبارہ گنتی
USB پر ورچوئل com پورٹ انٹرفیس STSPIN6F7 (UART32) کے PB0/PB1 پنوں سے منسلک ہے۔
USB پر بڑے پیمانے پر اسٹوریج انٹرفیس
ST-LINK کے لیے بجلی کی فراہمی میزبان PC کے ذریعے J5 سے منسلک USB کیبل کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔
LED LD2 ST-LINK مواصلات کی حیثیت کی معلومات فراہم کرتا ہے:

سرخ ایل ای ڈی آہستہ آہستہ چمک رہی ہے: USB شروع کرنے سے پہلے پاور آن پر
سرخ ایل ای ڈی تیزی سے چمک رہی ہے: PC اور ST-LINK/V2-1 کے درمیان پہلی درست بات چیت کے بعد (شمار)
ریڈ ایل ای ڈی آن: PC اور ST-LINK/V2-1 کے درمیان ابتداء مکمل ہو گئی ہے۔

گرین ایل ای ڈی آن: کامیاب ہدف مواصلاتی آغاز
سرخ/سبز ایل ای ڈی فلیشنگ: ہدف کے ساتھ مواصلت کے دوران
گرین آن: مواصلت ختم اور کامیاب
جمپر J8 کو ہٹا کر ری سیٹ فنکشن ST-LINK سے منقطع ہو گیا ہے۔

نظرثانی کی تاریخ

جدول 6۔ دستاویز پر نظر ثانی کی تاریخ

تاریخ	نظر ثانی	تبدیلیاں
12-دسمبر-20161	1	ابتدائی رہائی۔
23-نومبر-2017	2	سیکشن 4.2 شامل کیا گیا: صفحہ 7 پر کرنٹ سینسنگ۔
27-فروری-2018	3	پوری دستاویز میں معمولی ترمیم۔
18-اگست-2021	4	سانچے کی معمولی اصلاح۔

STMicroelectronics NV اور اس کے ذیلی ادارے ("ST") بغیر اطلاع کے کسی بھی وقت ST مصنوعات اور/یا اس دستاویز میں تبدیلیاں، تصحیحات، اضافہ، ترمیمات اور بہتری کا حق محفوظ رکھتے ہیں۔ خریداروں کو آرڈر دینے سے پہلے ST مصنوعات کے بارے میں تازہ ترین متعلقہ معلومات حاصل کرنی چاہیے۔ ST پروڈکٹس کو آرڈر کی منظوری کے وقت ST کی فروخت کی شرائط و ضوابط کے مطابق فروخت کیا جاتا ہے۔ خریدار ST مصنوعات کے انتخاب، انتخاب اور استعمال کے لیے مکمل طور پر ذمہ دار ہیں اور ST درخواست کی مدد یا خریداروں کی مصنوعات کے ڈیزائن کے لیے کوئی ذمہ داری قبول نہیں کرتا ہے۔

اہم نوٹس - برائے مہربانی احتیاط سے پڑھیں

یہاں ST کے ذریعہ کسی بھی دانشورانہ املاک کے حق کو کوئی لائسنس، ایکسپریس یا مضمر نہیں دیا گیا ہے۔
یہاں بیان کردہ معلومات سے مختلف دفعات کے ساتھ ST مصنوعات کی دوبارہ فروخت ایسی مصنوعات کے لیے ST کی طرف سے دی گئی کسی بھی وارنٹی کو کالعدم قرار دے گی۔
ST اور ST لوگو ST کے ٹریڈ مارک ہیں۔ ST ٹریڈ مارکس کے بارے میں اضافی معلومات کے لیے، براہ کرم رجوع کریں۔ www.st.com/trademarks. دیگر تمام پروڈکٹ یا سروس کے نام ان کے متعلقہ مالکان کی ملکیت ہیں۔
اس دستاویز میں موجود معلومات اس دستاویز کے کسی بھی سابقہ ورژن میں پہلے سے فراہم کردہ معلومات کی جگہ لے لیتی ہے۔