Ontwerp van een niet-inductief micromotorschema gebaseerd op de MCU uit de GD32E230/F303-serie

Het tandheelkundige handstuk, ook wel het orale handstuk genoemd, is een medisch hulpmiddel voor de afdeling stomatologie. Sinds de oprichting is het door patiënten en operators verwelkomd vanwege zijn buitengewone rotatiesnelheid, waardoor het elektrische handstuk snel werd vervangen en een onmisbaar onderdeel werd van het hedendaagse tandheelkundige werk. ontbrekende gereedschappen

Deze oplossing maakt gebruik van Zhaoyi's innovatieve MCU uit de GD32E230/F303-serie als hoofdbesturing. Het heeft de kenmerken van snel, stabiel, laag geluidsniveau en lage kosten. Het kan in de tandheelkunde worden gebruikt om tandboren met hoge snelheid vast te houden voor boren, slijpen, reinigen en schoonheidsverzorging, enz.

Elektrische parameters van motorschema

· Snelheid ≥300000 tpm, maximaal koppelbereik 0.075-0.15 N.cm

· Vooruit/achteruit/snelheidsregeling/snelheidsweergave

· Meerwegklepbediening

· Ruis<70dB

1. GD32E230 niet-inductieve goedkope oplossing voor blokgolfregeling

Eigenschappen van het programma

De GD32E230 MCU met toegevoegde waarde en Arm Cortex-M23-kern wordt gebruikt als hoofdbesturing. Bij de niet-inductieve blokgolfbesturing wordt het commutatiesignaal hoofdzakelijk verkregen door middel van het nuldoorgangspunt van de tegen-EMK (het signaal van het nuldoorgangspunt van de tegen-EMF en de commutatie van de motor). zijn 30° elektrische graden uit fase). Om het signaal van de nuldoorgang van de achterste elektromotorische kracht te verkrijgen, wordt de hardwarevergelijkingsmethode gebruikt om de waarde van de gedetecteerde klemspanning te vergelijken met de neutrale puntspanning van de motor om het signaal van de nuldoorgang te verkrijgen. de achterste elektromotorische kracht.

Deze oplossing heeft de kenmerken van een eenvoudig circuit en lage kosten, en wordt voornamelijk gebruikt in tandreinigingsapparatuur, tandverzorging en andere gelegenheden.

Oplossing printplaat

GD32E230 serie MCU belangrijkste specificaties

· Cortex-M23@72MHz, 55DMIPS-verwerkingsprestaties

· Flitser: 64 KB/32 KB/16 KB

· SRAM: 8KB/6KB/4KB

· Hoge snelheid en hoge precisie ADC, 12 bits ADCx1@2.6 Msps, 10 kanalen

· Geavanceerde timer x1, die 6 complementaire PWM-uitgangen kan genereren met instelbare dode tijd

· Universele timer x5

· Flash met hardware-encryptiebescherming

· Meerdere seriële communicatiemethoden: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· Rijke pakkettypen: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· Voedingsspanning: 1.8V~3.6V

· Onafhankelijke bronnen zoals hardwarevermenigvuldigers met één cyclus, hardwareverdelers, hardwareverdelers, Nested Vectored Interrupt Controllers (NVIC's)

· Bedrijfstemperatuurbereik van industriële kwaliteit: -40℃~105℃

· Industriële ESD-kenmerken: 6000 Volt

2. GD32F303 niet-inductieve FOC-besturing krachtige oplossing

Eigenschappen van het programma

Niet-inductieve FOC-besturing maakt voornamelijk gebruik van het wiskundige model van de motor en de kennis van enkele automatische besturingsprincipes om de besturing van de motor te realiseren. Bij de besturing van niet-inductieve FOC is het meestal nodig om de corresponderende waarnemer te gebruiken om de rotorpositie indirect te verkrijgen, om betere dynamische en statische kenmerken, regelnauwkeurigheid, responssnelheid en stabiliteitsprestaties van het systeem te verkrijgen. Deze oplossing is ontworpen met de GD32F303 mainstream MCU op basis van de Arm Cortex-M4-kern. De GD32F303 heeft zijn eigen drijvende-kommabedieningsfunctie, die de proportionele PID-parameterinstelling beter kan regelen via drijvende-kommabediening, en heeft een snelle dynamische respons.

De besturingsmethode maakt gebruik van de glijdende filmringobservatiemethode (voor de specifieke formule en het principe verwijzen we naar de toepassingsgegevens van borstelloze DC-motorbesturing). Het wordt gerealiseerd door het besturingsprincipe van de variabele structuur van het synovium in het automatische besturingsprincipe. De variabele structuur van het synoviale membraan is eigenlijk een controlestrategie van het controlesysteem voor de variabele structuur. Vaak aangeduid als "glijdende modus" of "glijdende modus" -beweging. Deze glijdende modus heeft niets te maken met de parameters en verstoringen van het systeem, en kan zo worden ontworpen dat het systeem een ​​goede robuustheid heeft.

Technische hoogtepunten van de oplossing

Het starten van de borstelloze en niet-inductieve gelijkstroommotor is een zeer cruciale stap. Om de kenmerken van snel en stabiel starten en weinig ruis te bereiken, maakt dit schema gebruik van de I/F-startmethode. De kern van de I/F-startmethode is het genereren van een roterende stroomvector waarvan de amplitude de referentiewaarde volgt en de frequentie geleidelijk toeneemt in de ankerwikkeling, zodat de rotor kan worden versneld om te starten. Het kenmerk is dat het werkt in de staat van snelheid, open lus en huidige gesloten lus. Na de coördinatentransformatie van de statorwikkelingsstroom wordt deze geprojecteerd op het roterende coördinatensysteem, bepaald door de commandopositiehoek, en wordt deze beperkt door de verwachte waarde, die overstroom effectief kan voorkomen. Het besturingsblokdiagram wordt weergegeven in de volgende afbeelding.

De rotatiesnelheid van deze oplossing kan 100 ~ 380,000 RPM bedragen bij hoge en lage snelheden, en is geschikt voor micro-hogesnelheidsmotortoepassingen, zoals medische tandheelkundige hogesnelheidshandstukken, slijpmachines, enz.

Oplossing printplaat

GD32F303 serie MCU belangrijkste specificaties

· Cortex-M4@120MHz hoofdfrequentie, 150DMIPS verwerkingsprestaties

· Flitser: 256 KB ~ 3072 KB

· SRAM: 48 KB ~ 96 KB

· Voedingsspanning: 2.6V~3.6V

· 3 12-bits ADC@2.6 Msps, 21 kanalen

· 1 24-bits SysTick-timersysteem-tiktimer, maximaal 4 algemene 16-bits timers, 2 basistimers en 1 uitgebreide timer

· Meerdere seriële communicatiemethoden: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· Uitgebreide pakkettypen: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· Onafhankelijke bronnen zoals hardwarevermenigvuldigers met één cyclus, hardwareverdelers, hardwareverdelers, Nested Vectored Interrupt Controllers (NVIC's)

· Zwevende-komma-eenheid

· Bedrijfstemperatuurbereik van industriële kwaliteit: -40℃~85℃