中级
30 分钟

实现最有效的无刷运动控制,使用L6229Q和ATmega1284

更智能地驱动,而不是更费力!

Brushless 17 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 25, 2024

点击板

Brushless 17 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega1284

集成了过流保护的三相无刷直流电机驱动器。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 17 Click 基于 STMicroelectronics 的 L6229Q,这是一款带过流保护的 DMOS 全集成三相 BLDC 电机驱动器。它结合了由 6 个功率 MOSFET 组成的三相桥。开关模式由 PWM 电流控制器和霍尔效应传感器解码逻辑生成,表示提供三相桥输出(1、2 和 3)适当驱动信号的组合逻辑。驱动信号来自三个霍尔传感器 H1、H2 和 H3,应用在左上角为霍尔传感器连接保留的连接器上。这些霍尔传感器检测三相 BLDC 电机中的转子位置。L6229Q 可以在其 VREF 引脚处使用模拟参考电压执行 PWM 电流控制。该控制可以使用来自 mikroBUS™ 插座的 PWM 信号或应用外部参考电压来实现。当使用 

mikroBUS™ 的 PWM 信号时,请保持 R10 电阻存在。这是一种无需使用 DAC 的简单方法,通过使用低通滤波器来滤波 PWM 信号,从而获得可变电压。或者,可以在 VREF 引脚上使用外部电压供应来获得固定参考电压。该板还提供转速计功能,即 TACH 输出信号,可用于实现简单的频率到电压转换器(速度环控制)。Brushless 17 Click 使用多个 GPIO 引脚与 MCU 通信。标记为 EN 并连接到 mikroBUS™ 插座的 CS 引脚的使能引脚优化用于电源开启/关闭目的的功耗(执行电机操作的启动和停止控制),而标记为 BRK 的 AN 引脚允许用户实现制动功能。连接到 mikroBUS™ 插座的 

RST 引脚的 F/R 引脚用于选择电机旋转方向(正转/反转)。此外,可以检测操作异常情况,例如过流和热检测,其中通过连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚并标记为 DIA 的红色 LED 指示灯指示此类情况。该板支持电机的外部电源,可连接到标记为 INPUT 的输入端子,电压范围应在 8V 到 52V 之间,而 BLDC 电机线圈可连接到标记为 1、2 和 3 的端子。此 Click board™ 可通过 VCC SEL 跳线选择 3.3V 和 5V 逻辑电压水平。这允许 3.3V 和 5V 的 MCU 正确使用通信线路。然而,该 Click board™ 配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Brushless 17 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega1284

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

16384

你完善了我!

配件

带霍尔传感器的无刷直流 (BLDC) 电机是 42BLF 电机系列中的高性能电机。该电机采用星形配置,具有120°霍尔效应角度,确保精确和可靠的性能。其紧凑的电机长度为47毫米,轻量设计仅重0.29公斤,满足您的需求。在24VDC的额定电压和4000 ± 10% RPM的速度范围内完美运行,这款电机提供一致且可靠的动力。它在-20至+50°C的正常工作温度范围内表现出色,保持1.9A的额定电流效率。此外,该产品可与所有带霍尔传感器的无刷 Click boards™ 以及需要 BLDC 电机的设备无缝集成。

Brushless 17 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Brake
PA7
AN
Forward/Reverse Direction
PA6
RST
Enable
PA5
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PD4
PWM
Fault Interrupt
PD2
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 17 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Brushless 17 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless17_set_duty_cycle - 此函数以百分比设置 PWM 占空比(范围[0..1])。

  • brushless17_switch_direction - 此函数通过切换 DIR 引脚状态来改变方向。

  • brushless17_get_diagnostic_pin - 此函数返回 DIAG 引脚的逻辑状态。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Brushless17 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Brushless 17 click board by driving the 
 * motor in both directions at different speeds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Controls the motor speed by changing the PWM duty cycle every 500ms.
 * The duty cycle ranges from 40% to 80%. At the minimal speed, the motor switches direction.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless17.h"


static brushless17_t brushless17;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless17_cfg_t brushless17_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    brushless17_cfg_setup( &brushless17_cfg );
    BRUSHLESS17_MAP_MIKROBUS( brushless17_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( PWM_ERROR == brushless17_init( &brushless17, &brushless17_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BRUSHLESS17_ERROR == brushless17_default_cfg ( &brushless17 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static int8_t duty_cnt = 4;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;
    
    brushless17_set_duty_cycle ( &brushless17, duty );
    log_printf( &logger, "> Duty: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
    
    duty_cnt += duty_inc;
    if ( 8 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 3 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = 1;
        duty_cnt = 4;
        log_printf( &logger, " Switch direction\r\n\n" );
        brushless17_switch_direction ( &brushless17 );
    }
    
    if ( !brushless17_get_diagnostic_pin ( &brushless17 ) )
    {
        log_info ( &logger, " An overcurrent or overtemperature event has occured " );
    }

    Delay_ms ( 500 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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