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Solución de diseño de MCU SLKOR MOSFET y Zhaoyi Innovation (2)

hora de lanzamiento:2022-03-03Fuente del autor:SlkorExplorar:1631

Diseño de esquema de micromotor no inductivo basado en MCU serie GD32E230/F303


La pieza de mano dental, también conocida como pieza de mano bucal, es un dispositivo médico dedicado al departamento de estomatología. Desde sus inicios, ha sido bien recibido por pacientes y operadores por su extraordinaria velocidad de rotación, reemplazando rápidamente la pieza de mano eléctrica y convirtiéndose en una parte indispensable del trabajo dental actual. herramientas faltantes


Esta solución utiliza la innovadora MCU serie GD32E230/F303 de Zhaoyi como control principal. Tiene las características de rápido, estable, bajo ruido y bajo costo. Se puede utilizar en odontología para sostener fresas dentales de alta velocidad para taladrar, esmerilar, limpiar y cuidar la belleza, etc.



Parámetros eléctricos del esquema del motor.

· Velocidad ≥300000rpm, rango de par máximo 0.075-0.15N.cm


· Avance/retroceso/control de velocidad/visualización de velocidad


· Control de válvula multidireccional


· Ruido<70dB


1. Solución de bajo costo de control de onda cuadrada no inductiva GD32E230


Características del Programa


La MCU de valor agregado GD32E230 con núcleo Arm Cortex-M23 se utiliza como control principal. En el control de onda cuadrada no inductiva, la señal de conmutación se obtiene principalmente mediante el punto de cruce por cero del back-EMF (la señal del punto de cruce por cero del back-EMF y la conmutación del motor Las señales están desfasados ​​30° grados eléctricos). Para obtener la señal del cruce por cero de la fuerza electromotriz trasera, se utiliza el método del comparador de hardware para comparar el valor del voltaje terminal detectado con el voltaje del punto neutro del motor para obtener la señal del cruce por cero de la fuerza electromotriz trasera.



Esta solución tiene las características de circuito simple y bajo costo, y se utiliza principalmente en equipos de limpieza dental, cuidado dental y otras ocasiones.


 


Placa de circuito de solución


 



Especificaciones principales del MCU serie GD32E230


· Cortex-M23@72MHz, rendimiento de procesamiento de 55DMIPS


· Flash: 64KB/32KB/16KB


· SRAM: 8KB/6KB/4KB


· ADC de alta velocidad y alta precisión, 12Bits ADCx1@2.6Msps, 10 canales


· Temporizador avanzado x1, que puede generar 6 salidas PWM complementarias con tiempo muerto ajustable


· Temporizador universal x5


· Flash con protección de cifrado de hardware


· Múltiples métodos de comunicación serial: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;


· Tipos de paquetes enriquecidos: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48


· Tensión de alimentación: 1.8 V ~ 3.6 V


· Recursos independientes como multiplicadores de hardware de ciclo único, divisores de hardware, divisores de hardware, controladores de interrupción vectorial anidados (NVIC)


· Rango de temperatura de funcionamiento de grado industrial: -40 ℃ ~ 105 ℃


· Industriales ESD Características: 6000 voltios



2. Solución de alto rendimiento de control FOC no inductivo GD32F303



Características del Programa




El control FOC no inductivo utiliza principalmente el modelo matemático del motor y el conocimiento de algunos principios de control automático para realizar el control del motor. En el control de FOC no inductivo, normalmente es necesario utilizar el observador correspondiente para obtener la posición del rotor de forma indirecta, con el fin de obtener mejores características dinámicas y estáticas, precisión de control, velocidad de respuesta y estabilidad del sistema. Esta solución está diseñada con la MCU convencional GD32F303 basada en el núcleo Arm Cortex-M4. El GD32F303 tiene su propia función de operación de punto flotante, que puede controlar mejor la configuración del parámetro proporcional PID mediante la operación de punto flotante y tiene una respuesta dinámica rápida.




El método de control adopta el método de observador de anillo de película deslizante (para conocer la fórmula y el principio específicos, consulte los datos de aplicación del control de motor de CC sin escobillas). Se realiza mediante el principio de control de la estructura variable de la membrana sinovial en el principio de control automático. La estructura variable de la membrana sinovial es en realidad una estrategia de control del sistema de control de estructura variable. A menudo se lo denomina movimiento de "modo deslizante" o "modo deslizante". Este modo deslizante no tiene nada que ver con los parámetros y perturbaciones del sistema, y ​​puede diseñarse, por lo que el sistema tiene buena robustez.




Aspectos técnicos destacados de la solución




El arranque del motor CC sin escobillas y no inductivo es un paso muy crítico. Para lograr las características de arranque rápido y estable y bajo nivel de ruido, este esquema adopta el método de arranque I/F. El núcleo del método de arranque I/F es generar un vector de corriente giratorio cuya amplitud sigue el valor de referencia y la frecuencia aumenta gradualmente en el devanado del inducido, de modo que el rotor pueda acelerarse para arrancar. Su característica es que funciona en el estado de velocidad de bucle abierto y corriente de bucle cerrado. Después de la transformación de coordenadas de la corriente del devanado del estator, se proyecta en el sistema de coordenadas giratorio determinado por el ángulo de posición del comando y está limitada por el valor esperado, lo que puede evitar eficazmente la sobrecorriente. Su diagrama de bloques de control se muestra en la siguiente figura.



La velocidad de rotación de esta solución puede ser de 100~380,000 RPM a velocidades altas y bajas, y es adecuada para aplicaciones de micromotores de alta velocidad, como piezas de mano dentales médicas de alta velocidad, rectificadoras, etc.




Placa de circuito de solución


Especificaciones principales del MCU serie GD32F303




· Frecuencia principal Cortex-M4@120MHz, rendimiento de procesamiento de 150DMIPS




· Flash: 256 KB ~ 3072 KB




· RAM: 48 KB ~ 96 KB




· Tensión de alimentación: 2.6 V ~ 3.6 V




· 3 ADC de 12 bits a 2.6 Msps, 21 canales




· 1 temporizador de tic del sistema de temporizador SysTick de 24 bits, hasta 4 temporizadores de uso general de 16 bits, 2 temporizadores básicos y 1 temporizador mejorado




· Múltiples métodos de comunicación serial: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5




· Tipos de paquetes enriquecidos: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144




· Recursos independientes como multiplicadores de hardware de ciclo único, divisores de hardware, divisores de hardware, controladores de interrupción vectorial anidados (NVIC)




· Unidad de coma flotante




· Rango de temperatura de funcionamiento de grado industrial: -40 ℃ ~ 85 ℃


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