GD32E230/F303 시리즈 MCU를 기반으로 한 비유도성 마이크로 모터 방식 설계

구강 핸드피스라고도 알려진 치과용 핸드피스는 구강과 전용 의료기기입니다. 처음부터 탁월한 회전 속도로 환자와 시술자의 환영을 받아 왔으며, 신속하게 전동 핸드피스를 대체하고 오늘날 치과 작업에 없어서는 안 될 부분이 되었습니다. 누락된 도구

이 솔루션은 Zhaoyi의 혁신적인 GD32E230/F303 시리즈 MCU를 메인 제어 장치로 사용합니다. 빠르고 안정적이며 소음이 적고 비용이 저렴한 특성을 가지고 있습니다. 치과에서 드릴링, 연삭, 청소 및 미용 관리 등을 위한 고속 치과용 버를 고정하는 데 사용할 수 있습니다.

모터 구성표의 전기적 매개변수

· 속도 ≥300000rpm, 최대 토크 범위 0.075-0.15N.cm

· 정/역/속도제어/속도표시

· 다방향 밸브 제어

· 소음<70dB

1. GD32E230 비유도 구형파 제어 저가형 솔루션

프로그램 특징

Arm Cortex-M32 코어를 갖춘 GD230E23 부가 가치 MCU가 메인 제어 장치로 사용됩니다. 비유도 구형파 제어에서 정류 신호는 주로 역기전력의 영 교차점(역기전력의 영 교차점 신호와 모터의 정류 신호)을 통해 획득됩니다. 30° 전기 각도만큼 위상이 다릅니다). 역기전력의 영점 교차 신호를 얻기 위해 하드웨어 비교기 방식을 사용하여 검출된 단자 전압의 값과 모터의 중성점 전압을 비교하여 역기전력의 영점 교차 신호를 얻습니다. 역기전력.

이 솔루션은 회로가 간단하고 비용이 저렴하다는 특징을 갖고 있으며 주로 치아 세척 장비, 치아 관리 및 기타 용도에 사용됩니다.

솔루션 회로 기판

GD32E230 시리즈 MCU 주요 사양

· Cortex-M23@72MHz, 55DMIPS 처리 성능

· 플래시: 64KB/32KB/16KB

· SRAM : 8KB/6KB/4KB

· 고속, 고정밀 ADC, 12Bits ADCx1@2.6Msps, 10채널

· 조정 가능한 데드 타임으로 1개의 보완적인 PWM 출력을 생성할 수 있는 고급 타이머 x6

· 만능 타이머 x5

· 하드웨어 암호화 보호 기능을 갖춘 플래시

· 다중 직렬 통신 방법: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· 풍부한 패키지 유형: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· 공급 전압: 1.8V~3.6V

· 단일 사이클 하드웨어 곱셈기, 하드웨어 분배기, 하드웨어 분배기, NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)와 같은 독립 리소스

· 산업용 작동 온도 범위: -40℃~105℃

· 산업용 ESD 특성: 6000V

2. GD32F303 비유도 FOC 제어 고성능 솔루션

프로그램 특징

비유도 FOC 제어는 주로 모터의 수학적 모델과 일부 자동 제어 원리에 대한 지식을 사용하여 모터 제어를 실현합니다. 비유도 FOC 제어에서는 시스템의 더 나은 동적 및 정적 특성, 제어 정확도, 응답 속도 및 안정성 성능을 얻기 위해 일반적으로 해당 관찰자를 사용하여 로터 위치를 간접적으로 획득해야 합니다. 이 솔루션은 Arm Cortex-M32 코어를 기반으로 하는 GD303F4 메인스트림 MCU로 설계되었습니다. GD32F303에는 부동 소수점 작동을 통해 PID 비례 매개변수 설정을 더 잘 제어할 수 있고 빠른 동적 응답을 제공하는 자체 부동 소수점 작동 기능이 있습니다.

제어 방법은 슬라이딩 필름 링 관찰자 방법을 채택합니다(구체적인 공식과 원리는 브러시리스 DC 모터 제어의 응용 데이터를 참조하십시오). 자동제어 원리에 활막의 가변구조의 제어원리를 적용하여 실현됩니다. 윤활막의 가변 구조는 실제로 가변 구조 제어 시스템의 제어 전략입니다. 종종 "슬라이딩 모드" 또는 "슬라이딩 모드" 모션이라고 합니다. 이 슬라이딩 모드는 시스템의 매개변수 및 외란과 관련이 없으며 설계가 가능하므로 시스템의 견고성이 우수합니다.

솔루션 기술 하이라이트

브러시리스 및 비유도 DC 모터의 시동은 매우 중요한 단계입니다. 빠르고 안정적인 시동과 저소음 특성을 달성하기 위해 이 방식은 I/F 시동 방식을 채택합니다. I/F 시동 방법의 핵심은 진폭이 기준값을 따르고 전기자 권선에서 주파수가 점차 증가하는 회전 전류 벡터를 생성하여 회전자를 가속하여 시동할 수 있도록 하는 것입니다. 그 특징은 속도 개방 루프와 전류 폐쇄 루프 상태에서 작동한다는 것입니다. 고정자 권선 전류의 좌표 변환 후 명령 위치 각도에 의해 결정된 회전 좌표계에 투영되고 예상 값으로 제한되므로 과전류를 효과적으로 피할 수 있습니다. 제어 블록 다이어그램은 다음 그림에 나와 있습니다.

본 솔루션의 회전속도는 고속 및 저속에서 100~380,000RPM이 가능하며, 의료용 치과용 고속 핸드피스, 연삭기 등 초소형 고속 모터 응용분야에 적합합니다.

솔루션 회로 기판

GD32F303 시리즈 MCU 주요 사양

· Cortex-M4@120MHz 주주파수, 150DMIPS 처리 성능

· 플래시: 256KB~3072KB

· SRAM : 48KB~96KB

· 공급 전압: 2.6V~3.6V

· 3비트 ADC@12Msps 2.6개, 21채널

· 1비트 SysTick 타이머 시스템 틱 타이머 24개, 범용 4비트 타이머 최대 16개, 기본 타이머 2개 및 강화 타이머 1개

· 다양한 직렬 통신 방식: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· 풍부한 패키지 유형: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· 단일 사이클 하드웨어 곱셈기, 하드웨어 분배기, 하드웨어 분배기, NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller)와 같은 독립 리소스

· 부동 소수점 단위

· 산업용 작동 온도 범위: -40℃~85℃