Conception d'un schéma de micromoteur non inductif basé sur le MCU série GD32E230/F303

La pièce à main dentaire, également appelée pièce à main orale, est un dispositif médical dédié au service de stomatologie. Depuis sa création, il a été bien accueilli par les patients et les opérateurs grâce à sa vitesse de rotation extraordinaire, remplaçant rapidement la pièce à main électrique et devenant un élément indispensable du travail dentaire actuel. outils manquants

Cette solution utilise le MCU innovant de la série GD32E230/F303 de Zhaoyi comme contrôle principal. Il présente les caractéristiques suivantes : rapide, stable, faible bruit et faible coût. Il peut être utilisé en dentisterie pour contenir des fraises dentaires à grande vitesse pour le perçage, le meulage, le nettoyage et les soins de beauté, etc.

Paramètres électriques du schéma moteur

· Vitesse ≥300000 0.075 tr/min, plage de couple maximale 0.15-XNUMXN.cm

· Avant/arrière/contrôle de vitesse/affichage de la vitesse

· Commande de vannes multivoies

· Bruit <70dB

1. Solution à faible coût de contrôle d'onde carrée non inductive GD32E230

Caractéristiques du programme

Le MCU à valeur ajoutée GD32E230 avec cœur Arm Cortex-M23 est utilisé comme contrôle principal. Dans le contrôle à onde carrée non inductive, le signal de commutation est principalement obtenu au moyen du point de passage à zéro de la FEM arrière (le signal du point de passage à zéro de la FEM arrière et la commutation du moteur Les signaux sont déphasés de 30° degrés électriques). Afin d'obtenir le signal de passage à zéro de la force contre-électromotrice, la méthode du comparateur matériel est utilisée pour comparer la valeur de la tension aux bornes détectée avec la tension du point neutre du moteur pour obtenir le signal de passage à zéro de la force contre-électromotrice.

Cette solution présente les caractéristiques d'un circuit simple et d'un faible coût, et est principalement utilisée dans les équipements de nettoyage des dents, les soins dentaires et d'autres occasions.

Carte de solution

Spécifications principales du MCU série GD32E230

· Cortex-M23 @ 72 MHz, performances de traitement 55 DMIPS

· Flash : 64 Ko/32 Ko/16 Ko

· SRAM : 8 Ko/6 Ko/4 Ko

· ADC haute vitesse et haute précision, 12 bits ADCx1 @ 2.6 Msps, 10 canaux

· Minuterie avancée x1, qui peut générer 6 sorties PWM complémentaires avec temps mort réglable

· Minuterie universelle x5

· Flash avec protection par cryptage matériel

· Plusieurs méthodes de communication série : I2Cx2, SPIx2, UARTx2 ;

· Types de packages riches : TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· Tension d'alimentation : 1.8 V ~ 3.6 V

· Ressources indépendantes telles que des multiplicateurs matériels à cycle unique, des diviseurs matériels, des diviseurs matériels, des contrôleurs d'interruption vectoriels imbriqués (NVIC)

· Plage de température de fonctionnement de qualité industrielle : -40 ℃ ~ 105 ℃

· Caractéristiques ESD industrielles : 6000 XNUMX volts

2. Solution haute performance de contrôle FOC non inductif GD32F303

Caractéristiques du programme

Le contrôle FOC non inductif utilise principalement le modèle mathématique du moteur et la connaissance de certains principes de contrôle automatique pour réaliser le contrôle du moteur. Dans le contrôle du FOC non inductif, il est généralement nécessaire d'utiliser l'observateur correspondant pour obtenir indirectement la position du rotor, afin d'obtenir de meilleures caractéristiques dynamiques et statiques, une précision de contrôle, une vitesse de réponse et des performances de stabilité du système. Cette solution est conçue avec le MCU grand public GD32F303 basé sur le cœur Arm Cortex-M4. Le GD32F303 possède sa propre fonction de fonctionnement en virgule flottante, qui peut mieux contrôler le réglage des paramètres proportionnels PID grâce au fonctionnement en virgule flottante, et a une réponse dynamique rapide.

La méthode de contrôle adopte la méthode d'observation de l'anneau à film coulissant (pour la formule et le principe spécifiques, veuillez vous référer aux données d'application du contrôle du moteur à courant continu sans balais). Il est réalisé par le principe de contrôle de la structure variable de la synoviale dans le principe de contrôle automatique. La structure variable de la membrane synoviale est en réalité une stratégie de contrôle du système de contrôle de la structure variable. Souvent appelé mouvement « mode coulissant » ou « mode coulissant ». Ce mode glissant n'a rien à voir avec les paramètres et les perturbations du système, et peut être conçu, le système présente donc une bonne robustesse.

Points forts techniques de la solution

Le démarrage du moteur DC sans balais et non inductif est une étape très critique. Afin d'obtenir les caractéristiques d'un démarrage rapide et stable et d'un faible bruit, ce schéma adopte la méthode de démarrage I/F. Le cœur de la méthode de démarrage I/F est de générer un vecteur de courant rotatif dont l'amplitude suit la valeur de référence et la fréquence augmente progressivement dans l'enroulement d'induit, de sorte que le rotor puisse être accéléré pour démarrer. Sa caractéristique est qu'il fonctionne dans l'état de boucle ouverte de vitesse et de boucle fermée de courant. Après la transformation des coordonnées du courant d'enroulement du stator, il est projeté sur le système de coordonnées rotatif déterminé par l'angle de position de commande et est contraint par la valeur attendue, ce qui peut efficacement éviter une surintensité. Son schéma fonctionnel de contrôle est illustré dans la figure suivante.

La vitesse de rotation de cette solution peut être de 100 à 380,000 XNUMX tr/min à des vitesses élevées et faibles, et convient aux applications de micromoteurs à grande vitesse, telles que les pièces à main médicales dentaires à grande vitesse, les rectifieuses, etc.

Carte de solution

Spécifications principales du MCU série GD32F303

· Fréquence principale Cortex-M4 @ 120 MHz, performances de traitement 150 DMIPS

· Flash : 256 Ko ~ 3072 XNUMX Ko

· SRAM : 48 Ko ~ 96 Ko

· Tension d'alimentation : 2.6 V ~ 3.6 V

· 3 ADC 12 bits à 2.6 Msps, 21 canaux

· 1 minuterie système SysTick 24 bits, jusqu'à 4 minuteries 16 bits à usage général, 2 minuteries de base et 1 minuterie améliorée

· Plusieurs méthodes de communication série : I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· Types de packages riches : LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· Ressources indépendantes telles que des multiplicateurs matériels à cycle unique, des diviseurs matériels, des diviseurs matériels, des contrôleurs d'interruption vectoriels imbriqués (NVIC)

· Unité à virgule flottante

· Plage de température de fonctionnement de qualité industrielle : -40 ℃ ~ 85 ℃