SLKOR โซลูชันการออกแบบ MCU นวัตกรรม MOSFET และ Zhaoyi (2)

หน้าแรก ข่าว ข่าวสารบริษัท SLKOR โซลูชันการออกแบบ MCU นวัตกรรม MOSFET และ Zhaoyi (2)

2022-03-03 303

การออกแบบโครงร่างไมโครมอเตอร์แบบไม่เหนี่ยวนำโดยใช้ MCU ซีรีส์ GD32E230/F303

ด้ามจับทันตกรรมหรือที่เรียกว่าด้ามจับช่องปากเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์สำหรับแผนกทันตกรรมโดยเฉพาะ นับตั้งแต่ก่อตั้ง ผู้ป่วยและผู้ปฏิบัติงานต่างให้การต้อนรับด้วยความเร็วในการหมุนที่ไม่ธรรมดา เปลี่ยนด้ามจับไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว และกลายเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ในงานทันตกรรมในปัจจุบัน เครื่องมือที่ขาดหายไป

โซลูชันนี้ใช้ MCU ซีรีส์ GD32E230/F303 ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ของ Zhaoyi เป็นตัวควบคุมหลัก มีลักษณะรวดเร็ว เสถียร สัญญาณรบกวนต่ำ และต้นทุนต่ำ สามารถใช้ในทางทันตกรรมเพื่อยึดหัวกรอฟันความเร็วสูงสำหรับการเจาะ เจียร ทำความสะอาด และการดูแลความงาม ฯลฯ

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของโครงร่างมอเตอร์

· ความเร็ว ≥300000rpm ช่วงแรงบิดสูงสุด 0.075-0.15N.cm

· เดินหน้า/ถอยหลัง/ควบคุมความเร็ว/แสดงความเร็ว

· การควบคุมวาล์วหลายทาง

· เสียงรบกวน <70dB

1. GD32E230 โซลูชันการควบคุมคลื่นสี่เหลี่ยมแบบไม่เหนี่ยวนำแบบไร้อุปนัย

คุณสมบัติของโปรแกรม

ใช้ MCU มูลค่าเพิ่ม GD32E230 พร้อมแกน Arm Cortex-M23 เป็นตัวควบคุมหลัก ในการควบคุมคลื่นสี่เหลี่ยมแบบไม่เหนี่ยวนำ สัญญาณการสับเปลี่ยนส่วนใหญ่จะได้รับโดยจุดศูนย์ข้ามของ back-EMF (สัญญาณของจุดตัดศูนย์ของ back-EMF และการสับเปลี่ยนของมอเตอร์ สัญญาณ อยู่นอกเฟส 30° องศาไฟฟ้า) เพื่อที่จะได้รับสัญญาณของการข้ามศูนย์ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง วิธีการเปรียบเทียบฮาร์ดแวร์ใช้เพื่อเปรียบเทียบค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อที่ตรวจพบกับแรงดันไฟฟ้าจุดที่เป็นกลางของมอเตอร์ เพื่อรับสัญญาณของการข้ามศูนย์ของ แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลัง

โซลูชั่นนี้มีลักษณะของวงจรอย่างง่ายและต้นทุนต่ำ และส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ทำความสะอาดฟัน การดูแลฟัน และโอกาสอื่น ๆ

แผงวงจรโซลูชั่น

ข้อมูลจำเพาะหลักของ MCU ซีรีส์ GD32E230

· Cortex-M23@72MHz, ประสิทธิภาพการประมวลผล 55DMIPS

· แฟลช: 64KB/32KB/16KB

· SRAM : 8KB/6KB/4KB

· ADC ความเร็วสูงและความแม่นยำสูง, 12 บิต ADCx1@2.6Msps, 10 ช่อง

· ตัวจับเวลาขั้นสูง x1 ซึ่งสามารถสร้างเอาต์พุต PWM เสริมได้ 6 ช่องพร้อมเวลาตายที่ปรับได้

· ตัวตั้งเวลาสากล x5

· แฟลชพร้อมการป้องกันการเข้ารหัสด้วยฮาร์ดแวร์

· วิธีการสื่อสารแบบอนุกรมหลายวิธี: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· ประเภทแพ็คเกจที่หลากหลาย: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· แรงดันไฟฟ้า: 1.8V~3.6V

· ทรัพยากรอิสระ เช่น ตัวคูณฮาร์ดแวร์รอบเดียว ตัวแบ่งฮาร์ดแวร์ ตัวแบ่งฮาร์ดแวร์ Nested Vectored Interrupt Controllers (NVIC)

· ช่วงอุณหภูมิการใช้งานระดับอุตสาหกรรม: -40°C~105°C

· คุณสมบัติ ESD อุตสาหกรรม: 6000 โวลต์

2. โซลูชันประสิทธิภาพสูงควบคุม FOC แบบไม่เหนี่ยวนำ GD32F303

คุณสมบัติของโปรแกรม

การควบคุม FOC แบบไม่เหนี่ยวนำส่วนใหญ่ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์และความรู้เกี่ยวกับหลักการควบคุมอัตโนมัติบางประการเพื่อให้ทราบถึงการควบคุมมอเตอร์ ในการควบคุม FOC ที่ไม่เหนี่ยวนำ โดยปกติจำเป็นต้องใช้ผู้สังเกตการณ์ที่เกี่ยวข้องเพื่อให้ได้ตำแหน่งโรเตอร์ทางอ้อม เพื่อให้ได้คุณลักษณะแบบไดนามิกและคงที่ที่ดีขึ้น ความแม่นยำในการควบคุม ความเร็วตอบสนอง และประสิทธิภาพความเสถียรของระบบ โซลูชันนี้ได้รับการออกแบบด้วย MCU กระแสหลัก GD32F303 ที่ใช้คอร์ Arm Cortex-M4 GD32F303 มีฟังก์ชันการทำงานจุดลอยตัวของตัวเอง ซึ่งสามารถควบคุมการตั้งค่าพารามิเตอร์ตามสัดส่วน PID ผ่านการทำงานของจุดลอยตัวได้ดีขึ้น และมีการตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว

วิธีการควบคุมใช้วิธีการสังเกตวงแหวนฟิล์มเลื่อน (สำหรับสูตรและหลักการเฉพาะ โปรดดูข้อมูลการใช้งานของการควบคุมมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน) เกิดขึ้นได้จากหลักการควบคุมของโครงสร้างตัวแปรของซินโนเวียมในหลักการควบคุมอัตโนมัติ โครงสร้างตัวแปรของเมมเบรนไขข้อแท้จริงแล้วเป็นกลยุทธ์การควบคุมของระบบควบคุมโครงสร้างตัวแปร มักเรียกกันว่า "โหมดเลื่อน" หรือ "โหมดเลื่อน" การเคลื่อนไหว โหมดเลื่อนนี้ไม่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์และการรบกวนของระบบ และสามารถออกแบบได้ เพื่อให้ระบบมีความทนทานที่ดี

ไฮไลท์ทางเทคนิคของโซลูชัน

การสตาร์ทมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านและแบบไม่เหนี่ยวนำถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญมาก เพื่อให้บรรลุถึงคุณลักษณะของการสตาร์ทที่รวดเร็วและเสถียรและเสียงรบกวนต่ำ โครงการนี้จึงใช้วิธีการสตาร์ท I/F แกนหลักของวิธีการเริ่มต้น I/F คือการสร้างเวกเตอร์กระแสที่กำลังหมุนซึ่งมีแอมพลิจูดตามค่าอ้างอิง และความถี่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นในขดลวดกระดอง เพื่อให้สามารถเร่งความเร็วโรเตอร์เพื่อสตาร์ทได้ ลักษณะเฉพาะของมันคือทำงานในสถานะของวงเปิดความเร็วและวงปิดปัจจุบัน หลังจากการเปลี่ยนแปลงพิกัดของกระแสขดลวดสเตเตอร์ มันจะถูกฉายบนระบบพิกัดการหมุนที่กำหนดโดยมุมตำแหน่งคำสั่ง และถูกจำกัดด้วยค่าที่คาดหวัง ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงกระแสเกินได้อย่างมีประสิทธิภาพ แผนภาพบล็อกควบคุมแสดงในรูปต่อไปนี้

ความเร็วในการหมุนของโซลูชันนี้สามารถอยู่ที่ 100~380,000 RPM ที่ความเร็วสูงและต่ำ และเหมาะสำหรับการใช้งานมอเตอร์ความเร็วสูงขนาดเล็ก เช่น หัวกรอฟันความเร็วสูงทางทันตกรรมทางการแพทย์ เครื่องเจียร ฯลฯ

แผงวงจรโซลูชั่น

ข้อมูลจำเพาะหลักของ MCU ซีรีส์ GD32F303

· Cortex-M4@120MHz ความถี่หลัก ประสิทธิภาพการประมวลผล 150DMIPS

· แฟลช: 256KB~3072KB

· SRAM : 48KB~96KB

· แรงดันไฟฟ้า: 2.6V~3.6V

· 3 12-บิต ADC@2.6Msps, 21ch

· ตัวจับเวลาระบบจับเวลา SysTick 1 บิต 24 ตัว ตัวจับเวลาแบบ 4 บิตสำหรับใช้งานทั่วไปสูงสุด 16 ตัว ตัวจับเวลาพื้นฐาน 2 ตัว และตัวจับเวลาแบบปรับปรุง 1 ตัว

· วิธีการสื่อสารแบบอนุกรมหลายวิธี: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· ประเภทแพ็คเกจที่หลากหลาย: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144