Caso di cooperazione dello schema di progettazione MCU Sako MOSFET e Zhaoyi Innovation (2)

Progettazione dello schema di un micromotore non induttivo basato su MCU GD32E230/F303

Il cellulare dentale, noto anche come cellulare orale, è un tipo di strumento medico utilizzato appositamente in stomatologia. Fin dalla sua uscita è stato accolto positivamente da pazienti e operatori per la sua insolita velocità di rotazione, sostituendo in breve tempo il cellulare elettrico e diventando oggi uno strumento indispensabile nel lavoro odontoiatrico.

In questo schema, l'MCU della serie Zhaoyi Innovation GD32E230/F303 viene adottato come controller principale, che ha le caratteristiche di alta velocità, stabilità, basso rumore e basso costo. Può essere utilizzato in stomatologia per contenere aghi dentali ad alta velocità per perforazione, digrignamento dei denti, pulizia dei denti e cure di bellezza.

Parametri elettrici dello schema motore

· Velocità di rotazione ≥ 300,000 giri/min e intervallo di coppia massima è 0.075-0.15 N.cm
· Rotazione positiva e negativa/controllo della velocità/visualizzazione della velocità
· Controllo della valvola dell'aria multicanale
· Rumore <70dB

1,GD32E230 Schema a basso costo di controllo dell'onda quadra non induttiva

Caratteristiche del programma

L'MCU di super valore GD32E230 con core Arm Cortex-M23 viene utilizzato come controller principale. Nel controllo ad onda quadra non induttivo, il segnale di commutazione è ottenuto principalmente mediante il passaggio per lo zero della forza elettromagnetica posteriore (la differenza di fase tra il segnale di attraversamento dello zero della forza elettromagnetica posteriore e il segnale di commutazione del motore è di 30° Angolo elettrico). Per ottenere il segnale di passaggio per lo zero della EMF posteriore, il metodo del comparatore hardware viene utilizzato per confrontare la tensione del terminale rilevata con la tensione neutra del motore per ottenere il segnale di passaggio per lo zero della EMF posteriore.

Questo schema ha le caratteristiche di un circuito semplice, di basso costo, ecc. e viene utilizzato principalmente nelle apparecchiature per la pulizia dentale, nelle cure dentistiche e in altre occasioni.

Circuito stampato

Specifiche principali dell'MCU serie GD32E230
· Cortex-M23@72MHz, prestazioni di elaborazione 55DMIPS· Flash: 64KB/32KB/16KB· SRAM: 8KB/6KB/4KB
· ADC ad alta velocità e alta precisione, ADC a 12 bit x 1 a 2.6 Msps, 10 canali· Il timer avanzato x1 può generare 6 uscite PWM complementari con tempo morto regolabile.· Temporizzatore generale x5· Con protezione tramite crittografia hardware Flash· Molteplici modalità di comunicazione seriale: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;· Tipi di pacchetti ricchi: TSSOP 20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP 32/LQFP 48· Alimentazione: 1.8 V~3.6 V· Moltiplicatore hardware a ciclo singolo, divisore hardware, divisore di frequenza hardware, controller di interruzione vettoriale nidificato (NVIC) e altre risorse indipendenti· Intervallo di temperatura operativa di livello industriale: -40 ℃ ~ 105 ℃· Caratteristiche ESD industriali: 6000 Volt

2,GD32F303 Schema ad alte prestazioni di controllo FOC non induttivo

Caratteristiche del programma

Il controllo FOC sensorless utilizza principalmente il modello matematico del motore e una certa conoscenza del principio di controllo automatico per realizzare il controllo del motore. Nel controllo del FOC senza induzione, è solitamente necessario utilizzare il corrispondente osservatore per ottenere indirettamente la posizione del rotore, al fine di ottenere migliori caratteristiche dinamiche e statiche, precisione di controllo, velocità di risposta e stabilità del sistema. Questo schema è progettato dall'MCU mainstream GD32F303 basato sul core Arm Cortex-M4. GD32F303 ha una funzione operativa a virgola mobile sul chip, che può impostare meglio i parametri proporzionali del controllo PID e ha una risposta dinamica rapida.

Il metodo di controllo è il metodo dell'osservatore dell'anello sinoviale (fare riferimento ai dati applicativi del controllo del motore CC senza spazzole per formula e principio specifici). Si realizza utilizzando il principio di controllo della struttura variabile della membrana sinoviale nel principio di controllo automatico. In effetti, la struttura variabile è una strategia di controllo del sistema di controllo a struttura variabile, caratterizzata dal suo controllo discontinuo. Sotto determinate caratteristiche, costringe il sistema a muoversi con una piccola ampiezza e un'alta frequenza su e giù per l'iperpiano specificato, che è ciò che spesso chiamiamo movimento "modalità scorrevole" o "modalità scorrevole". Questa modalità di scorrimento non ha nulla a che fare con i parametri e i disturbi del sistema e può essere progettata in modo che il sistema abbia una buona robustezza.

Punti salienti tecnici

L'avviamento del motore DC brushless e non induttivo è un passaggio fondamentale. Per ottenere le caratteristiche di avvio rapido e stabile e di bassa rumorosità, in questo schema viene adottato il metodo di avvio I/F. Il nucleo della modalità di avviamento I/F è generare un vettore di corrente rotante con ampiezza che segue il valore di riferimento e frequenza che aumenta gradualmente nell'avvolgimento dell'indotto, in modo da accelerare l'avvio del rotore. La sua caratteristica è che funziona nello stato di velocità ad anello aperto e corrente ad anello chiuso. Dopo la trasformazione delle coordinate, la corrente dell'avvolgimento dello statore viene proiettata sul sistema di coordinate rotanti determinato dall'angolo di posizione comandato ed è vincolata al valore previsto, che può efficacemente evitare la sovracorrente. Il suo diagramma a blocchi di controllo è mostrato nella figura seguente.

La velocità di rotazione di questo schema può essere di 100~380,000 giri/min ad alta e bassa velocità ed è adatto per applicazioni con micromotori ad alta velocità, come telefoni cellulari ad alta velocità per uso medico-odontoiatrico, rettificatrici, ecc.

Circuito stampato

Specifiche principali dell'MCU serie GD32F303

· Frequenza principale Cortex-M4@120MHz, prestazioni di elaborazione di 150DMIPS
· Flash: 256KB~3072KB· SRAM: 48KB~96KB· Alimentazione: 2.6 V~3.6 V
· 3 ADC a 12 bit a 2.6 msps, 21 canali
· 1 timer di battitura del sistema timer SysTick a 24 bit, fino a 4 timer a 16 bit per uso generale, 2 timer di base e 1 timer avanzato.
· Molteplici modalità di comunicazione seriale: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5· Tipi di pacchetti ricchi: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144
· Moltiplicatore hardware a ciclo singolo, divisore hardware, divisore di frequenza hardware, controller di interruzione vettoriale nidificato (NVIC) e altre risorse indipendenti
· Unità a virgola mobile Unità aritmetica a virgola mobile
· Intervallo di temperatura operativa di livello industriale: -40 ℃ ~ 85 ℃

Concentrandosi sull'MCU a 32 bit della serie GD32 di Zhaoyi Innovation (www.bjzycxkjgf.dayinmao.com), il mos FET di SAKO Micro SLKOR (www.slkormicro.com) è ampiamente utilizzato in questo tipo di schema, come i tubi TVS ed ESD che sono responsabili del pilotaggio del motore, dell'antistatico e della scarica di sovratensione nei circuiti periferici. Sawei Technology Co., Ltd. (http://www.slkormicro.com) è stata fondata nel 2005. Da oltre dieci anni aderisce al concetto di "creazione di valore tramite la tecnologia", ricercando e producendo principalmente carburo di silicio, diodo in carburo di silicio SiC, tubo MOS in carburo di silicio SiC e tubo singolo IGBT. I prodotti delle serie 2301, 3401, 3904 e 13n50, come tubi MOS ad alta e bassa tensione, ChinaMOS, tubi COOL MOS, circuiti integrati di gestione dell'alimentazione, elementi Hall SL1603SL SL1613SH SL1615SH, tiristori, diodi a recupero rapido e diodi, possono essere abbinati anche all'antenna WiFi KingHelm (WWW.BDS666.COM), all'antenna GPS, all'antenna Beidou e all'antenna in ceramica per cuffie Bluetooth TWS. Utilizzato principalmente in: veicoli a nuova energia, robot intelligenti, inverter, utensili elettrici, elettronica di potenza, alimentatori a commutazione, alimentatori per illuminazione esterna, ricarica rapida PD, cuffie Bluetooth TWS e altri campi.

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