עיצוב של ערכת מיקרו-מנוע לא אינדוקטיבי המבוססת על MCU מסדרת GD32E230/F303

כף היד הדנטלית, הידועה גם בשם מכשיר הפה, היא מכשיר רפואי המוקדש למחלקה הסטומטולוגית. מאז הקמתו, הוא התקבל בברכה על ידי מטופלים ומפעילים עם מהירות הסיבוב יוצאת הדופן שלו, מחליף במהירות את היד החשמלית והופך לחלק הכרחי מעבודת השיניים של ימינו. כלים חסרים

פתרון זה משתמש ב-MCU החדשני של Zhaoyi מסדרת GD32E230/F303 בתור הבקרה העיקרית. יש לו את המאפיינים של מהיר, יציב, רעש נמוך ועלות נמוכה. זה יכול לשמש ברפואת שיניים כדי להחזיק פצעי שיניים במהירות גבוהה לקידוח, שחיקה, ניקוי וטיפוח יופי וכו '.

פרמטרים חשמליים של ערכת מנוע

· מהירות ≥300000 סל"ד, טווח מומנט מרבי 0.075-0.15N.cm

· קדימה / אחורה / בקרת מהירות / תצוגת מהירות

· בקרת שסתומים רב כיוונית

· רעש <70dB

1. GD32E230 פתרון בקרת גלים ריבועיים לא אינדוקטיביים בעלות נמוכה

תכונות התוכנית

ה-MCU בעל ערך מוסף GD32E230 עם ליבת Arm Cortex-M23 משמש כפקד הראשי. בבקרת הגל הריבועי הלא אינדוקטיבי, אות המעבר מתקבל בעיקר באמצעות נקודת האפס של ה-EMF האחורי (אות נקודת החצייה האחורית של ה-EMF האחורי וההתמורה של המנוע האותות נמצאים מחוץ לפאזה ב-30 מעלות חשמלית). על מנת לקבל את האות של חציית האפס של הכוח האלקטרו-מוטיבי האחורי, נעשה שימוש בשיטת השוואת החומרה כדי להשוות את הערך של מתח הטרמינל שזוהה עם מתח הנקודה הנייטרלית של המנוע כדי לקבל את האות של חציית האפס של הכוח האלקטרומוטיבי האחורי.

לפתרון זה יש מאפיינים של מעגל פשוט ועלות נמוכה, והוא משמש בעיקר בציוד לניקוי שיניים, טיפול שיניים ואירועים אחרים.

לוח מעגלים לפתרון

מפרט ראשי של MCU מסדרת GD32E230

· Cortex-M23@72MHz, ביצועי עיבוד של 55DMIPS

· פלאש: 64KB/32KB/16KB

· SRAM: 8KB/6KB/4KB

· ADC במהירות גבוהה ובדיוק גבוה, 12Bits ADCx1@2.6Msps, 10 ערוצים

· טיימר מתקדם x1, שיכול ליצור 6 יציאות PWM משלימות עם זמן מת מתכוונן

· טיימר אוניברסלי x5

· פלאש עם הגנת הצפנת חומרה

· שיטות תקשורת טוריות מרובות: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· סוגי חבילות עשירות: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· מתח אספקה: 1.8V~3.6V

· משאבים עצמאיים כגון מכפילי חומרה חד-מחזוריים, מחלקי חומרה, מחלקי חומרה, בקרי פסיקה מקוננים וקטורים (NVICs)

· טווח טמפרטורת הפעלה בדרגה תעשייתית: -40℃~105℃

· מאפייני ESD תעשייתיים: 6000 וולט

2. GD32F303 לא אינדוקטיבי בקרת FOC פתרון בעל ביצועים גבוהים

תכונות התוכנית

בקרת FOC לא אינדוקטיבית משתמשת בעיקר במודל המתמטי של המנוע ובידע של כמה עקרונות בקרה אוטומטית כדי לממש את השליטה במנוע. בבקרה של FOC לא אינדוקטיבי, בדרך כלל יש צורך להשתמש בצופה המקביל כדי לקבל את מיקום הרוטור בעקיפין, על מנת לקבל מאפיינים דינמיים וסטטיים טובים יותר, דיוק בקרה, מהירות תגובה וביצועי יציבות של המערכת. פתרון זה תוכנן עם MCU המיינסטרים GD32F303 המבוסס על ליבת Arm Cortex-M4. ל-GD32F303 יש פונקציית פעולת נקודה צפה משלו, שיכולה לשלוט טוב יותר בהגדרת הפרמטרים הפרופורציונליים של PID באמצעות פעולת נקודה צפה, ובעלת תגובה דינמית מהירה.

שיטת הבקרה מאמצת את שיטת הצופה טבעת הסרט הזזה (לנוסחה ולעיקרון הספציפיים, עיין בנתוני היישום של בקרת מנוע DC ללא מברשות). זה ממומש על ידי עקרון הבקרה של המבנה המשתנה של הסינוביום בעקרון הבקרה האוטומטית. המבנה המשתנה של הממברנה הסינוביאלית הוא למעשה אסטרטגיית בקרה של מערכת בקרת המבנה המשתנה. מכונה לעתים קרובות "מצב הזזה" או "מצב הזזה". למצב הזזה זה אין שום קשר לפרמטרים ולהפרעות של המערכת, וניתן לעצב אותו, כך שלמערכת יש חוסן טוב.

דגשים טכניים של הפתרון

ההתנעה של מנוע DC ללא מברשות ולא אינדוקטיבי היא שלב קריטי מאוד. על מנת להשיג את המאפיינים של התנעה מהירה ויציבה ורעש נמוך, תוכנית זו מאמצת את שיטת ההתנעה של I/F. הליבה של שיטת ההתנעה של I/F היא יצירת וקטור זרם מסתובב שהמשרעת שלו עוקבת אחר ערך הייחוס והתדר עולה בהדרגה בפיתול האבזור, כך שניתן להאיץ את הרוטור להתנעה. המאפיין שלו הוא שהוא עובד במצב של לולאה פתוחה במהירות ולולאה סגורה הנוכחית. לאחר שינוי הקואורדינטות של זרם מתפתל הסטטור, הוא מוקרן על מערכת הקואורדינטות המסתובבת שנקבעת על ידי זווית מיקום הפקודה, והוא מוגבל על ידי הערך הצפוי, אשר יכול למעשה למנוע זרם יתר. דיאגרמת בלוק הבקרה שלו מוצגת באיור הבא.

מהירות הסיבוב של פתרון זה יכולה להיות 100~380,000 סל"ד במהירויות גבוהות ונמוכות, והיא מתאימה ליישומי מנוע מיקרו-מהירות גבוהים, כגון מכשירי יד רפואיים במהירות גבוהה, מכונות שחיקה וכו'.

לוח מעגלים לפתרון

מפרט ראשי של MCU מסדרת GD32F303

· Cortex-M4@120MHz תדר ראשי, ביצועי עיבוד של 150DMIPS

· פלאש: 256KB~3072KB

· SRAM: 48KB~96KB

· מתח אספקה: 2.6V~3.6V

· 3 12 סיביות ADC@2.6Msps, 21ch

· טיימר 1 של מערכת טיימר SysTick 24 סיביות, עד 4 טיימרים 16 סיביות לשימוש כללי, 2 טיימרים בסיסיים וטיימר משופר אחד

· שיטות תקשורת טוריות מרובות: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· סוגי חבילות עשירות: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· משאבים עצמאיים כגון מכפילי חומרה חד-מחזוריים, מחלקי חומרה, מחלקי חומרה, בקרי פסיקה מקוננים וקטורים (NVICs)

· יחידת נקודה צפה

· טווח טמפרטורת הפעלה בדרגה תעשייתית: -40℃~85℃