طراحی طرح میکرو موتور غیر القایی بر اساس MCU سری GD32E230/F303

هندپیس دندانی که به نام هندپیس دهانی نیز شناخته می شود، یک دستگاه پزشکی است که به بخش دهان و دندان اختصاص داده شده است. از زمان آغاز به کار، با سرعت چرخش فوق العاده خود مورد استقبال بیماران و اپراتورها قرار گرفته است، به سرعت جایگزین هندپیس الکتریکی شده و به بخشی ضروری از کار دندانپزشکی امروزی تبدیل شده است. ابزار گم شده

این راه حل از MCU نوآورانه سری GD32E230/F303 Zhaoyi به عنوان کنترل اصلی استفاده می کند. این ویژگی های سریع، پایدار، کم سر و صدا و کم هزینه را دارد. می توان از آن در دندانپزشکی برای نگهداری فرزهای دندانی با سرعت بالا برای سوراخ کردن، سنگ زنی، تمیز کردن و مراقبت های زیبایی و غیره استفاده کرد.

پارامترهای الکتریکی طرح موتور

· سرعت ≥300000 دور در دقیقه، حداکثر محدوده گشتاور 0.075-0.15N.cm

· جلو/عقب/کنترل سرعت/نمایشگر سرعت

· کنترل سوپاپ چند طرفه

· نویز<70dB

1. راه حل کم هزینه کنترل موج مربعی غیر القایی GD32E230

ویژگی های برنامه

MCU ارزش افزوده GD32E230 با هسته Arm Cortex-M23 به عنوان کنترل اصلی استفاده می شود. در کنترل موج مربعی غیر القایی، سیگنال کموتاسیون عمدتاً با استفاده از نقطه عبور صفر پشتی-EMF (سیگنال نقطه عبور صفر پشتی-EMF و کموتاسیون سیگنال‌های موتور) به دست می‌آید. 30 درجه الکتریکی خارج از فاز هستند). برای به دست آوردن سیگنال عبور از صفر نیروی الکتروموتور پشتی، از روش مقایسه کننده سخت افزاری برای مقایسه مقدار ولتاژ ترمینال شناسایی شده با ولتاژ نقطه خنثی موتور برای به دست آوردن سیگنال عبور از صفر استفاده می شود. نیروی الکتروموتور پشتی

این محلول دارای ویژگی های مدار ساده و کم هزینه است و عمدتاً در تجهیزات تمیز کردن دندان، مراقبت از دندان و موارد دیگر استفاده می شود.

محلول مدار برد

مشخصات اصلی MCU سری GD32E230

· عملکرد پردازش Cortex-M23@72MHz، 55DMIPS

· فلش: 64KB/32KB/16KB

· SRAM: 8KB/6KB/4KB

· ADC با سرعت و دقت بالا، 12 بیت ADCx1@2.6Msps، 10 کانال

· تایمر پیشرفته x1، که می تواند 6 خروجی PWM مکمل با زمان مرده قابل تنظیم تولید کند.

· تایمر جهانی x5

· فلش با محافظت از رمزگذاری سخت افزاری

· چندین روش ارتباطی سریال: I2Cx2، SPIx2، UARTx2.

· انواع بسته بندی غنی: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· ولتاژ تغذیه: 1.8V~3.6V

· منابع مستقل مانند ضرب‌کننده‌های سخت‌افزار تک چرخه، تقسیم‌کننده‌های سخت‌افزار، تقسیم‌کننده‌های سخت‌افزار، کنترل‌کننده‌های وقفه بردار تودرتو (NVIC)

· محدوده دمای عملیاتی درجه صنعتی: -40℃~105℃

· مشخصات ESD صنعتی: 6000 ولت

2. راه حل با عملکرد بالا کنترل FOC غیر القایی GD32F303

ویژگی های برنامه

کنترل FOC غیر القایی عمدتاً از مدل ریاضی موتور و دانش برخی از اصول کنترل خودکار برای تحقق کنترل موتور استفاده می کند. در کنترل FOC غیر القایی، معمولاً لازم است از مشاهده گر مربوطه برای به دست آوردن موقعیت روتور به صورت غیر مستقیم استفاده شود تا ویژگی های دینامیکی و استاتیکی بهتر، دقت کنترل، سرعت پاسخ و عملکرد پایداری سیستم به دست آید. این راه حل با MCU اصلی GD32F303 بر اساس هسته Arm Cortex-M4 طراحی شده است. GD32F303 عملکرد ممیز شناور مخصوص به خود را دارد که می تواند تنظیمات پارامتر تناسبی PID را از طریق عملیات ممیز شناور بهتر کنترل کند و پاسخ دینامیکی سریعی دارد.

روش کنترل از روش ناظر حلقه فیلم کشویی استفاده می کند (برای فرمول و اصل خاص، لطفاً به داده های کاربردی کنترل موتور DC بدون جاروبک مراجعه کنید). این توسط اصل کنترل ساختار متغیر سینوویوم در اصل کنترل خودکار تحقق می یابد. ساختار متغیر غشای سینوویال در واقع یک استراتژی کنترلی سیستم کنترل ساختار متغیر است. اغلب به عنوان حرکت "حالت لغزشی" یا "حالت لغزنده" نامیده می شود. این حالت کشویی ربطی به پارامترها و اختلالات سیستم ندارد و قابل طراحی است، بنابراین سیستم از استحکام خوبی برخوردار است.

نکات برجسته فنی راه حل

راه اندازی موتور DC بدون جاروبک و غیر القایی یک مرحله بسیار مهم است. به منظور دستیابی به ویژگی های راه اندازی سریع و پایدار و نویز کم، این طرح از روش راه اندازی I/F استفاده می کند. هسته روش راه‌اندازی I/F تولید یک بردار جریان دوار است که دامنه آن از مقدار مرجع پیروی می‌کند و فرکانس به تدریج در سیم‌پیچ آرمیچر افزایش می‌یابد، به طوری که می‌توان روتور را برای شروع شتاب داد. ویژگی آن این است که در حالت حلقه باز سرعت و حلقه بسته جریان کار می کند. پس از تبدیل مختصات جریان سیم پیچ استاتور، بر روی سیستم مختصات دوار تعیین شده توسط زاویه موقعیت فرمان پیش بینی می شود و توسط مقدار مورد انتظار محدود می شود، که می تواند به طور موثر از جریان اضافه جلوگیری کند. بلوک دیاگرام کنترلی آن در شکل زیر نشان داده شده است.

سرعت چرخش این محلول می تواند 100 ~ 380,000 RPM در سرعت های بالا و پایین باشد و برای کاربردهای میکرو موتور با سرعت بالا مانند هندپیس های دندانپزشکی با سرعت بالا، ماشین های آسیاب و غیره مناسب است.

محلول مدار برد

مشخصات اصلی MCU سری GD32F303

· فرکانس اصلی Cortex-M4@120MHz، عملکرد پردازش 150DMIPS

· فلش: 256KB~3072KB

SRAM: 48KB~96KB

· ولتاژ تغذیه: 2.6V~3.6V

· 3 ADC 12 بیتی@2.6Msps، 21ch

· 1 تایمر سیستم تایمر 24 بیتی SysTick، حداکثر 4 تایمر 16 بیتی همه منظوره، 2 تایمر پایه و 1 تایمر پیشرفته

· چند روش ارتباطی سریال: I2C x2، SPI x3، USART+UART x5

· انواع بسته بندی غنی: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· منابع مستقل مانند ضرب‌کننده‌های سخت‌افزار تک چرخه، تقسیم‌کننده‌های سخت‌افزار، تقسیم‌کننده‌های سخت‌افزار، کنترل‌کننده‌های وقفه بردار تودرتو (NVIC)

· واحد نقطه شناور

· محدوده دمای عملیاتی درجه صنعتی: -40℃~85℃