Perancangan skema motor mikro non induktif berbasis MCU seri GD32E230/F303

Handpiece gigi, juga dikenal sebagai handpiece oral, adalah perangkat medis yang didedikasikan untuk departemen stomatologi. Sejak awal, alat ini telah diterima oleh pasien dan operator dengan kecepatan putarannya yang luar biasa, yang dengan cepat menggantikan alat genggam elektrik dan menjadi bagian tak terpisahkan dari perawatan gigi masa kini. alat yang hilang

Solusi ini menggunakan MCU seri GD32E230/F303 inovatif Zhaoyi sebagai kontrol utama. Ini memiliki karakteristik cepat, stabil, kebisingan rendah dan biaya rendah. Dapat digunakan dalam kedokteran gigi untuk menahan bur gigi berkecepatan tinggi untuk pengeboran, penggilingan, pembersihan dan perawatan kecantikan, dll.

Parameter kelistrikan skema motor

· Kecepatan ≥300000rpm, rentang torsi maksimum 0.075-0.15N.cm

· Maju/mundur/kontrol kecepatan/tampilan kecepatan

· Kontrol katup multi-arah

· Kebisingan<70dB

1. Solusi berbiaya rendah kontrol gelombang persegi non-induktif GD32E230

Fitur Program

MCU bernilai tambah GD32E230 dengan inti Arm Cortex-M23 digunakan sebagai kontrol utama. Dalam kontrol gelombang persegi non-induktif, sinyal pergantian terutama diperoleh melalui titik persimpangan nol dari EMF belakang (sinyal titik persimpangan nol dari EMF belakang dan pergantian motor. Sinyal keluar fase sebesar 30° derajat listrik). Untuk memperoleh sinyal persilangan nol gaya gerak listrik balik, digunakan metode komparator perangkat keras untuk membandingkan nilai tegangan terminal yang terdeteksi dengan tegangan titik netral motor untuk memperoleh sinyal persilangan nol. gaya gerak listrik belakang.

Solusi ini memiliki karakteristik rangkaian sederhana dan biaya rendah, dan terutama digunakan pada peralatan pembersihan gigi, perawatan gigi, dan acara lainnya.

Papan sirkuit solusi

Spesifikasi utama MCU seri GD32E230

· Cortex-M23@72MHz, kinerja pemrosesan 55DMIPS

· Kilatan: 64KB/32KB/16KB

· SRAM : 8KB/6KB/4KB

· ADC berkecepatan tinggi dan presisi tinggi, 12Bits ADCx1@2.6Msps, 10 saluran

· Timer lanjutan x1, yang dapat menghasilkan 6 output PWM komplementer dengan waktu mati yang dapat disesuaikan

· Pengatur Waktu Universal x5

· Flash dengan perlindungan enkripsi perangkat keras

· Beberapa metode komunikasi serial: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· Jenis paket kaya: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· Tegangan suplai: 1.8V~3.6V

· Sumber daya independen seperti pengganda perangkat keras satu siklus, pembagi perangkat keras, pembagi perangkat keras, Nested Vectored Interrupt Controllers (NVICs)

· Kisaran suhu pengoperasian tingkat industri: -40℃~105℃

· Karakteristik ESD Industri: 6000 Volt

2. Solusi kinerja tinggi kontrol FOC non-induktif GD32F303

Fitur Program

Kontrol FOC non-induktif terutama menggunakan model matematika motor dan pengetahuan tentang beberapa prinsip kontrol otomatis untuk mewujudkan pengendalian motor. Dalam pengendalian FOC non-induktif, biasanya diperlukan penggunaan pengamat yang sesuai untuk memperoleh posisi rotor secara tidak langsung, untuk memperoleh karakteristik dinamis dan statis yang lebih baik, keakuratan pengendalian, kecepatan respons, dan kinerja stabilitas sistem. Solusi ini dirancang dengan MCU mainstream GD32F303 berdasarkan inti Arm Cortex-M4. GD32F303 memiliki fungsi operasi floating-point sendiri, yang dapat mengontrol pengaturan parameter proporsional PID dengan lebih baik melalui operasi floating-point, dan memiliki respons dinamis yang cepat.

Metode kontrolnya mengadopsi metode pengamat cincin film geser (untuk rumus dan prinsip spesifiknya, silakan merujuk ke data aplikasi kontrol motor DC tanpa sikat). Hal ini diwujudkan dengan prinsip kontrol struktur variabel sinovium dalam prinsip kontrol otomatis. Struktur variabel membran sinovial sebenarnya merupakan strategi kontrol dari sistem kontrol struktur variabel. Sering disebut dengan gerakan “sliding mode” atau “mode geser”. Mode geser ini tidak ada kaitannya dengan parameter dan gangguan sistem, serta dapat dirancang agar sistem memiliki ketahanan yang baik.

Sorotan teknis solusi

Menghidupkan motor DC brushless dan non-induktif merupakan langkah yang sangat penting. Untuk mencapai karakteristik start yang cepat dan stabil serta kebisingan yang rendah, skema ini mengadopsi metode start I/F. Inti dari metode pengasutan I/F adalah menghasilkan vektor arus putar yang amplitudonya mengikuti nilai acuan dan frekuensinya meningkat secara bertahap pada belitan jangkar, sehingga rotor dapat dipercepat untuk memulai. Ciri khasnya adalah ia bekerja dalam keadaan putaran terbuka kecepatan dan putaran tertutup arus. Setelah transformasi koordinat arus belitan stator, arus tersebut diproyeksikan pada sistem koordinat putar yang ditentukan oleh sudut posisi perintah, dan dibatasi oleh nilai yang diharapkan, yang secara efektif dapat menghindari arus lebih. Diagram blok kendalinya ditunjukkan pada gambar berikut.

Kecepatan putaran solusi ini bisa 100~380,000 RPM pada kecepatan tinggi dan rendah, dan cocok untuk aplikasi motor mikro berkecepatan tinggi, seperti handpiece kecepatan tinggi gigi medis, mesin penggiling, dll.

Papan sirkuit solusi

Spesifikasi utama MCU seri GD32F303

· Frekuensi utama Cortex-M4@120MHz, kinerja pemrosesan 150DMIPS

· Kilatan: 256KB~3072KB

· SRAM : 48KB~96KB

· Tegangan suplai: 2.6V~3.6V

· 3 12-bit ADC@2.6Msps, 21ch

· 1 pengatur waktu tik sistem pengatur waktu SysTick 24-bit, hingga 4 pengatur waktu 16-bit tujuan umum, 2 pengatur waktu dasar dan 1 pengatur waktu yang ditingkatkan

· Berbagai metode komunikasi serial: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· Jenis paket kaya: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· Sumber daya independen seperti pengganda perangkat keras satu siklus, pembagi perangkat keras, pembagi perangkat keras, Nested Vectored Interrupt Controllers (NVICs)

· Satuan Titik Mengambang

· Kisaran suhu pengoperasian tingkat industri: -40℃~85℃