Projeto de esquema de micromotor não indutivo baseado no MCU da série GD32E230/F303

A peça de mão odontológica, também conhecida como peça de mão oral, é um dispositivo médico dedicado ao departamento de estomatologia. Desde o seu início, foi recebido por pacientes e operadores com a sua extraordinária velocidade de rotação, substituindo rapidamente a peça de mão elétrica e tornando-se uma parte indispensável do trabalho odontológico atual. ferramentas faltando

Esta solução usa o inovador MCU da série GD32E230/F303 da Zhaoyi como controle principal. Possui características de rapidez, estabilidade, baixo ruído e baixo custo. Pode ser usado em odontologia para segurar brocas dentárias de alta velocidade para perfuração, retificação, limpeza e cuidados de beleza, etc.

Parâmetros elétricos do esquema do motor

· Velocidade ≥300000rpm, faixa de torque máximo 0.075-0.15N.cm

· Controle de avanço/reverso/velocidade/exibição de velocidade

· Controle de válvula multidirecional

· Ruído<70dB

1. Solução de baixo custo para controle de onda quadrada não indutiva GD32E230

Recursos do Programa

O MCU de valor agregado GD32E230 com núcleo Arm Cortex-M23 é usado como controle principal. No controle de onda quadrada não indutiva, o sinal de comutação é obtido principalmente por meio do ponto de cruzamento zero do back-EMF (o sinal do ponto de cruzamento zero do back-EMF e a comutação do motor Os sinais estão defasados ​​em 30° graus elétricos). Para obter o sinal de cruzamento por zero da força eletromotriz traseira, o método comparador de hardware é usado para comparar o valor da tensão terminal detectada com a tensão do ponto neutro do motor para obter o sinal de cruzamento por zero de a força eletromotriz traseira.

Esta solução possui características de circuito simples e baixo custo, sendo utilizada principalmente em equipamentos de limpeza dentária, cuidados dentários e outras ocasiões.

Placa de circuito de solução

Especificações principais do MCU da série GD32E230

· Cortex-M23@72MHz, desempenho de processamento de 55DMIPS

· Flash: 64 KB/32 KB/16 KB

·SRAM: 8KB/6KB/4KB

· ADC de alta velocidade e alta precisão, 12Bits ADCx1@2.6Msps, 10 canais

· Temporizador avançado x1, que pode gerar 6 saídas PWM complementares com tempo morto ajustável

· Temporizador Universal x5

· Flash com proteção de criptografia de hardware

· Múltiplos métodos de comunicação serial: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· Tipos de pacotes ricos: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· Tensão de alimentação: 1.8 V ~ 3.6 V

· Recursos independentes, como multiplicadores de hardware de ciclo único, divisores de hardware, divisores de hardware, controladores de interrupção vetoriais aninhados (NVICs)

· Faixa de temperatura operacional de nível industrial: -40°C~105°C

· Características ESD industriais: 6000 volts

2. Solução de alto desempenho de controle FOC não indutivo GD32F303

Recursos do Programa

O controle FOC não indutivo utiliza principalmente o modelo matemático do motor e o conhecimento de alguns princípios de controle automático para realizar o controle do motor. No controle de FOC não indutivo, normalmente é necessário utilizar o observador correspondente para obter indiretamente a posição do rotor, a fim de obter melhores características dinâmicas e estáticas, precisão de controle, velocidade de resposta e desempenho de estabilidade do sistema. Esta solução foi projetada com o MCU mainstream GD32F303 baseado no núcleo Arm Cortex-M4. O GD32F303 possui sua própria função de operação de ponto flutuante, que pode controlar melhor a configuração do parâmetro proporcional PID por meio da operação de ponto flutuante, e possui resposta dinâmica rápida.

O método de controle adota o método do observador de anel de filme deslizante (para a fórmula e o princípio específicos, consulte os dados de aplicação do controle do motor DC sem escova). É realizado pelo princípio de controle da estrutura variável da sinóvia no princípio de controle automático. A estrutura variável da membrana sinovial é na verdade uma estratégia de controle do sistema de controle de estrutura variável. Freqüentemente referido como movimento de "modo deslizante" ou "modo deslizante". Este modo deslizante não tem nada a ver com os parâmetros e distúrbios do sistema, e pode ser projetado para que o sistema tenha boa robustez.

Destaques técnicos da solução

A partida do motor DC sem escovas e não indutivo é uma etapa muito crítica. A fim de alcançar as características de partida rápida e estável e baixo ruído, este esquema adota o método de partida I/F. O núcleo do método de partida I/F é gerar um vetor de corrente rotativa cuja amplitude segue o valor de referência e a frequência aumenta gradualmente no enrolamento da armadura, para que o rotor possa ser acelerado para dar partida. Sua característica é que funciona no estado de malha aberta de velocidade e malha fechada de corrente. Após a transformação das coordenadas da corrente do enrolamento do estator, ela é projetada no sistema de coordenadas rotativas determinado pelo ângulo de posição de comando e é restringida pelo valor esperado, o que pode efetivamente evitar sobrecorrente. Seu diagrama de blocos de controle é mostrado na figura a seguir.

A velocidade de rotação desta solução pode ser de 100 ~ 380,000 RPM em velocidades altas e baixas e é adequada para aplicações de motores de micro alta velocidade, como peças de mão médicas odontológicas de alta velocidade, retificadoras, etc.

Placa de circuito de solução

Especificações principais do MCU da série GD32F303

· Frequência principal Cortex-M4@120MHz, desempenho de processamento de 150DMIPS

· Flash: 256 KB ~ 3072 KB

· SRAM: 48KB~96KB

· Tensão de alimentação: 2.6 V ~ 3.6 V

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

· 1 temporizador SysTick de 24 bits do sistema, até 4 temporizadores de uso geral de 16 bits, 2 temporizadores básicos e 1 temporizador aprimorado

· Vários métodos de comunicação serial: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· Tipos de pacotes ricos: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· Recursos independentes, como multiplicadores de hardware de ciclo único, divisores de hardware, divisores de hardware, controladores de interrupção vetoriais aninhados (NVICs)

· Unidade de Ponto Flutuante

· Faixa de temperatura operacional de nível industrial: -40°C~85°C