Schemaentwurf eines nichtinduktiven Mikromotors basierend auf der GD32E230/F303-MCU

Das Dentalhandy, auch Mundhandy genannt, ist eine Art medizinisches Instrument, das speziell in der Stomatologie eingesetzt wird. Seit seinem Erscheinen wurde es von Patienten und Anwendern mit seiner ungewöhnlichen Rotationsgeschwindigkeit begrüßt, ersetzte schnell das elektrische Mobiltelefon und wurde heute zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der zahnmedizinischen Arbeit.

In diesem Schema wird die MCU der Serie GD32E230/F303 von Zhaoyi Innovation als Hauptsteuerung eingesetzt, die sich durch hohe Geschwindigkeit, Stabilität, geringe Geräuschentwicklung und niedrige Kosten auszeichnet. Es kann in der Stomatologie zur Aufnahme von Hochgeschwindigkeits-Zahnnadeln zum Bohren, Zähneknirschen, zur Zahnreinigung und zur Schönheitspflege verwendet werden.

Elektrische Parameter des Motorschemas

· Drehzahl ≥ 300,000 U/min und der maximale Drehmomentbereich beträgt 0.075–0.15 Ncm
· Positive und negative Rotation/Geschwindigkeitssteuerung/Geschwindigkeitsanzeige
· Mehrkanalige Luftventilsteuerung
· Rauschen <70 dB

1. GD32E230 Kostengünstiges Schema der nichtinduktiven Rechteckwellensteuerung

Programmeigenschaften

Als Hauptcontroller wird die Super-Value-MCU GD32E230 mit Arm Cortex-M23-Kern verwendet. Bei der nichtinduktiven Rechteckwellensteuerung wird das Kommutierungssignal hauptsächlich über den Gegen-EMK-Nulldurchgang erhalten (die Phasendifferenz zwischen dem Signal des Gegen-EMK-Nulldurchgangs und dem Kommutierungssignal des Motors beträgt 30°). Elektrischer Winkel). Um das Nulldurchgangssignal der Gegen-EMK zu erhalten, wird die Hardware-Komparatormethode verwendet, um die erkannte Klemmenspannung mit der Neutralleiterspannung des Motors zu vergleichen, um das Nulldurchgangssignal der Gegen-EMK zu erhalten.

Dieses Schema zeichnet sich durch einfache Schaltung, geringe Kosten usw. aus und wird hauptsächlich in Zahnreinigungsgeräten, Zahnpflege und anderen Anlässen verwendet.

Schema-Leiterplatte

Hauptspezifikationen der MCU der GD32E230-Serie
· Cortex-M23 bei 72 MHz, 55 DMIPS Verarbeitungsleistung· Flash: 64 KB/32 KB/16 KB· SRAM: 8 KB/6 KB/4 KB
· Hochgeschwindigkeits- und hochpräziser ADC, 12 Bit ADC x 1 bei 2.6 Msps, 10 Kanäle· Der erweiterte Timer x1 kann 6 komplementäre PWM-Ausgänge mit einstellbarer Totzeit erzeugen.· Allgemeiner Timer x5· Mit Flash-Hardware-Verschlüsselungsschutz· Mehrere serielle Kommunikationsmodi: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;· Umfangreiche Pakettypen: TSSOP 20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP 32/LQFP 48· Stromversorgung: 1.8 V ~ 3.6 V· Einzelzyklus-Hardware-Multiplikator, Hardware-Teiler, Hardware-Frequenzteiler, Nested Vector Interrupt Controller (NVIC) und andere unabhängige Ressourcen· Betriebstemperaturbereich in Industriequalität: -40℃~105℃· Industrielle ESD-Eigenschaften: 6000 Volt

2. GD32F303 Hochleistungsschema der nichtinduktiven FOC-Steuerung

Programmeigenschaften

Die sensorlose FOC-Steuerung verwendet hauptsächlich ein mathematisches Motormodell und einige Kenntnisse des automatischen Steuerungsprinzips, um die Motorsteuerung zu realisieren. Bei der Steuerung induktionsfreier FOC ist es normalerweise erforderlich, den entsprechenden Beobachter zu verwenden, um die Rotorposition indirekt zu ermitteln, um bessere dynamische und statische Eigenschaften, Steuerungsgenauigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und Stabilität des Systems zu erhalten. Dieses Schema wurde von der Mainstream-MCU GD32F303 basierend auf dem Arm Cortex-M4-Kern entwickelt. GD32F303 verfügt über eine Gleitkomma-Betriebsfunktion auf dem Chip, die die proportionalen Parameter der PID-Steuerung besser einstellen kann und eine schnelle dynamische Reaktion bietet.

Die Steuerungsmethode ist die Synovialring-Beobachtermethode (spezifische Formel und Prinzip finden Sie in den Anwendungsdaten der Steuerung bürstenloser Gleichstrommotoren). Dies wird durch die Verwendung des Steuerprinzips der variablen Synovialmembranstruktur im automatischen Steuerprinzip realisiert. Tatsächlich handelt es sich bei der variablen Struktur um eine Steuerungsstrategie eines Steuerungssystems mit variabler Struktur, die durch ihre diskontinuierliche Steuerung gekennzeichnet ist. Unter bestimmten Eigenschaften zwingt es das System dazu, sich mit kleiner Amplitude und hoher Frequenz entlang der angegebenen Hyperebene auf und ab zu bewegen, was wir oft als „Gleitmodus“ oder „Gleitmodus“-Bewegung bezeichnen. Dieser Gleitmodus hat nichts mit den Parametern und Störungen des Systems zu tun und kann so gestaltet werden, dass das System eine gute Robustheit aufweist.

Technische Highlights

Die Inbetriebnahme eines bürstenlosen und nicht induktiven Gleichstrommotors ist ein wichtiger Schritt. Um die Eigenschaften eines schnellen und stabilen Starts und eines geringen Rauschens zu erreichen, wird in diesem Schema die I/F-Startmethode angewendet. Der Kern des I/F-Startmodus besteht darin, einen rotierenden Stromvektor zu erzeugen, dessen Amplitude dem Referenzwert folgt und dessen Frequenz in der Ankerwicklung allmählich ansteigt, um den Rotorstart zu beschleunigen. Sein Merkmal ist, dass es im Zustand der Geschwindigkeit im offenen Regelkreis und des Stroms im geschlossenen Regelkreis arbeitet. Nach der Koordinatentransformation wird der Statorwicklungsstrom auf das rotierende Koordinatensystem projiziert, das durch den befohlenen Positionswinkel bestimmt wird, und durch den erwarteten Wert eingeschränkt, wodurch ein Überstrom wirksam vermieden werden kann. Das Steuerblockdiagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die Drehzahl dieses Schemas kann bei hoher und niedriger Geschwindigkeit 100 bis 380,000 U/min betragen und eignet sich für Mikro-Hochgeschwindigkeitsmotoranwendungen, wie z. B. medizinische Hochgeschwindigkeitshandys für die Zahnmedizin, Schleifmaschinen usw.

Schema-Leiterplatte

Hauptspezifikationen der MCU der Serie GD32F303

· Cortex-M4@120MHz Hauptfrequenz, Verarbeitungsleistung von 150DMIPS
· Flash: 256 KB ~ 3072 KB· SRAM: 48 KB ~ 96 KB· Stromversorgung: 2.6 V ~ 3.6 V
· 3 12-Bit-ADCs bei 2.6 msps, 21 Kanäle
· 1 24-Bit-SysTick-Timer-System-Beat-Timer, bis zu 4 universelle 16-Bit-Timer, 2 Basis-Timer und 1 erweiterter Timer.
· Mehrere serielle Kommunikationsmodi: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5· Umfangreiche Pakettypen: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144
· Einzelzyklus-Hardware-Multiplikator, Hardware-Teiler, Hardware-Frequenzteiler, Nested Vector Interrupt Controller (NVIC) und andere unabhängige Ressourcen
· Gleitkomma-Recheneinheit
· Betriebstemperaturbereich in Industriequalität: -40℃~85℃

Mit Fokus auf die 32-Bit-MCU der GD32-Serie von Zhaoyi Innovation (www.bjzycxkjgf.dayinmao.com), den MOS-FET von SAKO Micro SLKOR (www.slkormicro.com) wird in dieser Art von Schema häufig verwendet, wie z. B. TVS- und ESD-Röhren, die für den Motorantrieb, die antistatische Entladung und die Überspannungsableitung in Peripherieschaltungen verantwortlich sind. Sawei Technology Co., Ltd. (http://www.slkormicro.com) wurde 2005 gegründet. Seit mehr als zehn Jahren verfolgt das Unternehmen das Konzept „Wertschöpfung durch Technologie“ und erforscht und produziert hauptsächlich Siliziumkarbid, SiC-Siliziumkarbiddioden, SiC-Siliziumkarbid-MOS-Röhren und IGBT-Einzelröhren. Produkte der Serien 2301, 3401, 3904 und 13n50 wie Hoch- und Niederspannungs-MOS-Röhre, ChinaMOS, COOL MOS-Röhre, Energieverwaltungs-IC, Hall-Hall-Element SL1603SL SL1613SH SL1615SH, Thyristor, Fast-Recovery-Diode und Diode können auch mit der WiFi-Antenne, GPS-Antenne, Beidou-Antenne und TWS-Bluetooth-Headset-Keramikantenne von KingHelm (WWW.BDS666.COM) kombiniert werden. Hauptsächlich verwendet in: Fahrzeugen mit neuer Energie, intelligenten Robotern, Wechselrichtern, Elektrowerkzeugen, Leistungselektronik, Schaltnetzteilen, Netzteilen für Außenbeleuchtung, PD-Schnellladung, TWS-Bluetooth-Headsets und anderen Bereichen.

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