تصميم مخطط محرك دقيق غير حثي يعتمد على وحدة التحكم الدقيقة من سلسلة GD32E230/F303

قطعة اليد السنية، والمعروفة أيضًا باسم قطعة اليد الفموية، هي جهاز طبي مخصص لقسم طب الأسنان. منذ إنشائها، لاقت استحسان المرضى والأطباء بفضل سرعتها الدورانية المذهلة، حيث حلت محل قطعة اليد الكهربائية بسرعة، وأصبحت جزءًا لا غنى عنه في طب الأسنان اليوم. الأدوات المفقودة

يستخدم هذا الحل وحدة التحكم الدقيقة المبتكرة من سلسلة GD32E230/F303 من Zhaoyi كوحدة تحكم رئيسية. يتميز بالسرعة والثبات وانخفاض الضوضاء والتكلفة المنخفضة. يمكن استخدامه في طب الأسنان لتثبيت مثاقب الأسنان عالية السرعة للحفر والطحن والتنظيف والعناية التجميلية، إلخ.

المعلمات الكهربائية لمخطط المحرك

· السرعة ≥300000 دورة في الدقيقة، أقصى نطاق لعزم الدوران 0.075-0.15 نيوتن.سم

· التحكم في السرعة للأمام/للخلف/عرض السرعة

· التحكم في الصمام متعدد الاتجاهات

· الضوضاء <70 ديسيبل

1. GD32E230 حل منخفض التكلفة للتحكم في الموجة المربعة غير الحثية

البرنامج الميزات

يُستخدم المعالج الدقيق ذو القيمة المضافة GD32E230 مع نواة Arm Cortex-M23 كوحدة تحكم رئيسية. في نظام التحكم بموجة مربعة غير حثية، يتم الحصول على إشارة التبديل بشكل أساسي عن طريق نقطة عبور الصفر للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية (إشارة نقطة عبور الصفر للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية وتبديل المحرك. تكون الإشارات خارج الطور بمقدار 30 درجة كهربائية). للحصول على إشارة عبور الصفر للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية، تُستخدم طريقة مقارنة الأجهزة لمقارنة قيمة جهد الطرف المكتشف بجهد نقطة الحياد للمحرك للحصول على إشارة عبور الصفر للقوة الدافعة الكهربائية الخلفية.

يتميز هذا الحل بالدائرة البسيطة والتكلفة المنخفضة، ويُستخدم بشكل أساسي في معدات تنظيف الأسنان والعناية بالأسنان وغيرها من المناسبات.

لوحة دائرة الحل

المواصفات الرئيسية لسلسلة MCU GD32E230

· أداء معالجة Cortex-M23 بسرعة 72 ميجاهرتز، 55DMIPS

· فلاش: 64 كيلوبايت/32 كيلوبايت/16 كيلوبايت

· SRAM: 8 كيلوبايت/6 كيلوبايت/4 كيلوبايت

· محول تناظري إلى رقمي عالي السرعة والدقة، 12 بت ADCx1@2.6Msps، 10 قنوات

· مؤقت متقدم x1، يمكنه توليد 6 مخرجات PWM تكميلية مع وقت ميت قابل للتعديل

· مؤقت عالمي x5

· فلاش مع حماية تشفير الأجهزة

· طرق اتصال تسلسلية متعددة: I2Cx2، SPIx2، UARTx2؛

· أنواع الحزمة الغنية: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· جهد التزويد: 1.8 فولت ~ 3.6 فولت

· موارد مستقلة مثل مضاعفات الأجهزة ذات الدورة الواحدة، ومقسمات الأجهزة، ومقسمات الأجهزة، ووحدات التحكم في المقاطعات المتجهة المتداخلة (NVICs)

· نطاق درجة حرارة التشغيل الصناعية: -40 درجة مئوية ~ 105 درجة مئوية

· خصائص التفريغ الكهروستاتيكي الصناعي: 6000 فولت

2. GD32F303 حل التحكم FOC غير الحثي عالي الأداء

البرنامج الميزات

يعتمد التحكم في FOC غير الحثي بشكل أساسي على النموذج الرياضي للمحرك ومعرفة بعض مبادئ التحكم الآلي للتحكم فيه. في هذا التحكم، عادةً ما يتطلب استخدام المراقب المقابل لتحديد موضع الدوار بشكل غير مباشر، وذلك لتحسين الخصائص الديناميكية والثابتة، ودقة التحكم، وسرعة الاستجابة، واستقرار النظام. صُمم هذا الحل باستخدام وحدة التحكم الدقيقة الرئيسية GD32F303 القائمة على نواة Arm Cortex-M4. تتميز وحدة GD32F303 بوظيفة تشغيل الفاصلة العائمة الخاصة بها، والتي تُمكّنها من التحكم بشكل أفضل في ضبط معلمات PID النسبية من خلال تشغيل الفاصلة العائمة، وتتميز باستجابة ديناميكية سريعة.

تعتمد طريقة التحكم على طريقة مراقب حلقة الفيلم المنزلق (للاطلاع على الصيغة والمبدأ المحددين، يُرجى مراجعة بيانات تطبيق التحكم في محركات التيار المستمر بدون فرش). ويتم تحقيق ذلك من خلال مبدأ التحكم في البنية المتغيرة للغشاء الزليلي في مبدأ التحكم الآلي. يُعدّ الهيكل المتغير للغشاء الزليلي في الواقع استراتيجية تحكم في نظام التحكم بالهيكل المتغير. ويُشار إليه غالبًا باسم "وضع الانزلاق" أو حركة "وضع الانزلاق". لا علاقة لهذا الوضع الانزلاقي بمعاملات النظام أو اضطراباته، ويمكن تصميمه بما يضمن متانة عالية للنظام.

أبرز النقاط الفنية للحلول

يُعدّ بدء تشغيل محرك التيار المستمر عديم الفرش وغير الحثي خطوةً بالغة الأهمية. لتحقيق خصائص بدء تشغيل سريع ومستقر وضوضاء منخفضة، يعتمد هذا المخطط على طريقة بدء التشغيل I/F. يكمن جوهر طريقة بدء التشغيل I/F في توليد متجه تيار دوار تتبع سعته القيمة المرجعية ويزداد تردده تدريجيًا في ملف المحرك، مما يسمح بتسريع الدوار لبدء التشغيل. وتتميز هذه الطريقة بأنها تعمل في حالة حلقة مفتوحة السرعة وحلقة مغلقة التيار. بعد تحويل إحداثيات تيار ملف الجزء الثابت، يُسقط على نظام إحداثيات الدوران الذي تحدده زاوية موضع التحكم، ويُقيّد بالقيمة المتوقعة، مما يُجنّب التيار الزائد بفعالية. يظهر مخطط كتلة التحكم في الشكل التالي.

يمكن أن تكون سرعة دوران هذا الحل 100~380,000 دورة في الدقيقة بسرعات عالية ومنخفضة، وهو مناسب لتطبيقات المحركات عالية السرعة الدقيقة، مثل القطع اليدوية عالية السرعة في طب الأسنان، وآلات الطحن، وما إلى ذلك.

لوحة دائرة الحل

المواصفات الرئيسية لسلسلة MCU GD32F303

· Cortex-M4 بتردد رئيسي 120 ميجا هرتز، أداء معالجة 150DMIPS

· فلاش: 256 كيلوبايت ~ 3072 كيلوبايت

· SRAM: 48 كيلوبايت ~ 96 كيلوبايت

· جهد التزويد: 2.6 فولت ~ 3.6 فولت

· 3 محولات تناظرية إلى رقمية 12 بت بسرعة 2.6 ميجابت في الثانية، 21 قناة

· مؤقت نظام SysTick 1 بت، وما يصل إلى 24 مؤقتات عامة 4 بت، ومؤقتان أساسيان ومؤقت محسّن واحد

· طرق اتصال تسلسلية متعددة: I2C x2، SPI x3، USART+UART x5

· أنواع الحزمة الغنية: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· موارد مستقلة مثل مضاعفات الأجهزة ذات الدورة الواحدة، ومقسمات الأجهزة، ومقسمات الأجهزة، ووحدات التحكم في المقاطعات المتجهة المتداخلة (NVICs)

· وحدة النقطة العائمة

· نطاق درجة حرارة التشغيل الصناعية: -40 درجة مئوية ~ 85 درجة مئوية