Projekt schematu nieindukcyjnego mikrosilnika w oparciu o MCU serii GD32E230/F303

Prostnica stomatologiczna, zwana także prostnicą, jest wyrobem medycznym dedykowanym dla oddziału stomatologii. Od samego początku została przyjęta z zadowoleniem przez pacjentów i operatorów dzięki niezwykłej prędkości obrotowej, szybko zastępując elektryczną prostnicę i stając się nieodzowną częścią dzisiejszej pracy stomatologicznej. brakujące narzędzia

To rozwiązanie wykorzystuje innowacyjny MCU serii GD32E230/F303 firmy Zhaoyi jako główne sterowanie. Charakteryzuje się szybkością, stabilnością, niskim poziomem hałasu i niskim kosztem. Można go stosować w stomatologii do mocowania szybkoobrotowych wierteł dentystycznych do wiercenia, szlifowania, czyszczenia i pielęgnacji urody itp.

Parametry elektryczne schematu silnika

· Prędkość ≥300000rpm, maksymalny zakres momentu obrotowego 0.075-0.15N.cm

· Do przodu/do tyłu/kontrola prędkości/wyświetlanie prędkości

· Sterowanie zaworami wielodrogowymi

· Hałas <70dB

1. Nieindukcyjne sterowanie falą prostokątną GD32E230, niedrogie rozwiązanie

Funkcje programu

Jako główne sterowanie zastosowano MCU o wartości dodanej GD32E230 z rdzeniem Arm Cortex-M23. W nieindukcyjnym sterowaniu falą prostokątną sygnał komutacji uzyskiwany jest głównie za pomocą punktu przejścia przez zero tylnego pola elektromagnetycznego (sygnał punktu przejścia przez zero tylnego pola elektromagnetycznego i komutacji silnika). są przesunięte w fazie o 30° stopni elektrycznych). W celu uzyskania sygnału przejścia przez zero siły elektromotorycznej wstecznej, metodą komparatora sprzętowego porównuje się wartość wykrytego napięcia na zaciskach z napięciem punktu neutralnego silnika w celu uzyskania sygnału przejścia przez zero siły elektromotorycznej tylna siła elektromotoryczna.

To rozwiązanie charakteryzuje się prostym obwodem i niskim kosztem i jest stosowane głównie w sprzęcie do czyszczenia zębów, pielęgnacji zębów i innych okazjach.

Płytka drukowana rozwiązania

Główne specyfikacje MCU serii GD32E230

· Cortex-M23@72MHz, wydajność przetwarzania 55DMIPS

· Flash: 64 KB/32 KB/16 KB

· SRAM: 8KB/6KB/4KB

· Szybki i precyzyjny przetwornik ADC, 12 bitów ADCx1 przy 2.6 Msps, 10 kanałów

· Zaawansowany timer x1, który może generować 6 uzupełniających wyjść PWM z regulowanym czasem martwym

· Uniwersalny timer x5

· Flash ze sprzętową ochroną szyfrowania

· Wiele metod komunikacji szeregowej: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· Bogate typy pakietów: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· Napięcie zasilania: 1.8 V ~ 3.6 V

· Niezależne zasoby, takie jak jednocyklowe mnożniki sprzętowe, dzielniki sprzętowe, dzielniki sprzętowe, zagnieżdżone kontrolery przerwań wektorowych (NVIC)

· Zakres temperatur pracy klasy przemysłowej: -40℃~105℃

· Charakterystyka ESD dla przemysłu: 6000 V

2. GD32F303, nieindukcyjne, wysokowydajne rozwiązanie do sterowania FOC

Funkcje programu

Nieindukcyjne sterowanie FOC wykorzystuje głównie model matematyczny silnika i znajomość niektórych zasad automatycznego sterowania, aby zrealizować sterowanie silnikiem. W sterowaniu nieindukcyjnym FOC zwykle konieczne jest użycie odpowiedniego obserwatora, aby pośrednio uzyskać położenie wirnika, aby uzyskać lepsze właściwości dynamiczne i statyczne, dokładność sterowania, szybkość reakcji i stabilność systemu. To rozwiązanie zostało zaprojektowane z głównym MCU GD32F303 opartym na rdzeniu Arm Cortex-M4. GD32F303 ma własną funkcję operacji zmiennoprzecinkowej, która może lepiej kontrolować ustawienie parametrów proporcjonalnych PID poprzez działanie zmiennoprzecinkowe i ma szybką reakcję dynamiczną.

Metoda sterowania wykorzystuje metodę obserwatora z pierścieniem ślizgowym (konkretny wzór i zasada znajdują się w danych aplikacyjnych sterowania bezszczotkowym silnikiem prądu stałego). Realizuje się to poprzez zasadę sterowania zmienną strukturą błony maziowej w zasadzie automatycznego sterowania. Zmienna struktura błony maziowej jest w rzeczywistości strategią kontrolną systemu kontroli zmiennej struktury. Często określany jako ruch „trybem przesuwnym” lub „trybem przesuwnym”. Ten tryb ślizgowy nie ma nic wspólnego z parametrami i zakłóceniami systemu i można go tak zaprojektować, aby system miał dobrą wytrzymałość.

Najważniejsze cechy techniczne rozwiązania

Uruchomienie bezszczotkowego i nieindukcyjnego silnika prądu stałego jest bardzo krytycznym krokiem. Aby osiągnąć cechy szybkiego i stabilnego rozruchu oraz niskiego poziomu hałasu, w tym schemacie zastosowano metodę rozruchu I/F. Istotą metody rozruchu I/F jest generowanie wektora prądu wirującego, którego amplituda jest zgodna z wartością odniesienia, a częstotliwość stopniowo wzrasta w uzwojeniu twornika, dzięki czemu można przyspieszyć rozruch wirnika. Jego cechą charakterystyczną jest to, że pracuje w stanie otwartej pętli prędkości i zamkniętej pętli prądowej. Po transformacji współrzędnych prądu uzwojenia stojana jest on rzutowany na obrotowy układ współrzędnych określony przez kąt położenia polecenia i jest ograniczony przez oczekiwaną wartość, co może skutecznie uniknąć przetężenia. Jego schemat blokowy sterowania pokazano na poniższym rysunku.

Prędkość obrotowa tego rozwiązania może wynosić 100 ~ 380,000 XNUMX obr./min przy wysokich i niskich prędkościach i jest odpowiednia do zastosowań w mikrosilnikach o dużej prędkości, takich jak szybkie końcówki medyczne, szlifierki itp.

Płytka drukowana rozwiązania

Główne specyfikacje MCU serii GD32F303

· Częstotliwość główna Cortex-M4 @ 120 MHz, wydajność przetwarzania 150 DMIPS

· Flash: 256 KB ~ 3072 KB

· SRAM: 48 KB ~ 96 KB

· Napięcie zasilania: 2.6 V ~ 3.6 V

· 3 12-bitowe przetworniki ADC@2.6Msps, 21 kanałów

· 1 24-bitowy timer systemu SysTick, maksymalnie 4 timery 16-bitowe ogólnego przeznaczenia, 2 timery podstawowe i 1 timer ulepszony

· Wiele metod komunikacji szeregowej: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· Bogate typy pakietów: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· Niezależne zasoby, takie jak jednocyklowe mnożniki sprzętowe, dzielniki sprzętowe, dzielniki sprzętowe, zagnieżdżone kontrolery przerwań wektorowych (NVIC)

· Jednostka zmiennoprzecinkowa

· Zakres temperatur pracy klasy przemysłowej: -40℃~85℃