精准控制高速无传感器BLDC电机,适用于无人机、冷却系统和机器人应用
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硬件概览
它是如何工作的?
Brushless 18 Click 基于 Microchip 的 ATmega8A,这是一款 8 位微控制器,提供了控制三相无传感器无刷电机 (BLDC 电机) 的高效解决方案。这些电机相较传统直流电机具有显著优势。它们的无接触设计提供了更长的耐用性、更高的扭矩和更高的转速,使其成为轻量化、高性能应用的理想选择。这些应用包括:无人机的推进系统,强调高速、轻量化和能源效率;需要安静可靠运行的电子冷却设备,如计算机风扇和工业冷却系统;小型家用电器,如吸尘器和空气净化器;以及在高扭矩和控制精度至关重要的机器人机械中,用于实现平稳和精确的运动。该 Click 板™ 确保对 BLDC 电机操作的精确控制,并通过 mikroBUS™ 插座接收 PWM 信号的驱动命令,从而实现平稳可靠
的电机控制。由于 ATmega8A 的输出无法直接驱动电机线圈,它充当了电路的控制器。该电路由六个高性能的 N 沟道 MOSFET(来自 STMicroelectronics 的 STL120N4F6AG)组成,这些 MOSFET 能够高效地将外部电源切换至电机的定子线圈。这些 MOSFET 能够处理高达 50A 的电流,使该板能够支持高要求的电机应用。外部电源的电压范围为 0 至 40V,在各种用例中提供了灵活性。电机通过板载专用端子 A、B 和 C 连接,确保了安全且简便的连接。结合强大的组件设计,Brushless 18 Click 能够提供可靠的性能,使其成为高速电机驱动应用的首选解决方案。此 Click 板™ 的一大特色是包含引导加载程序引脚,这些引脚默认未焊接,设计用于板载的 ATmega8A 微控制器。
这些引脚提供了对微控制器引导加载程序功能的直接访问,使用户无需外部编程器即可轻松进行固件更新和重新编程。此功能简化了开发和测试流程,使用户能够快速加载和调试 Click 板™ 上的自定义固件,为各种应用提供了一种高效且适合开发者的解决方案。该 Click 板™ 同时使用 3.3V 和 5V 电源轨,其中 3.3V 电源轨专用于 ClickID 功能,而 5V 电源轨为包括板载 ATmega8A 微控制器在内的所有其他组件供电。由于这一设计,当与不同逻辑电平操作的外部 MCU 交互时,板卡需要适当的逻辑电压电平转换。此外,该 Click 板™ 配备了一个包含易用功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。
功能概述
开发板
Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE
mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口
来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
PIC32
MCU 内存 (KB)
2048
硅供应商
Microchip
引脚数
100
RAM (字节)
524288
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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 18 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
brushless18_throttle_calib
- 此函数执行ESC油门校准。brushless18_drive_motor
- 此函数以选定的速度和方向驱动电机。
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 Brushless 18 Click example
*
* # Description
* This example demonstrates the use of the Brushless 18 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 calibrates the Click board.
*
* ## Application Task
* Changes the motor speed every 500 milliseconds with steps of 5%.
* At the minimal speed, the motor switches direction. Each step will be logged
* on the USB UART where you can track the program flow.
*
* @note
* The theoretical maximal PWM Clock frequency for this Click board is 500 Hz.
* The default PWM Clock frequency is set to 400 Hz. To achieve such a low frequency,
* the user will probably need to decrease the MCU's main clock frequency in
* the Setup MCU Settings.
*
* @author Stefan Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless18.h"
static brushless18_t brushless18;
static log_t logger;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
brushless18_cfg_t brushless18_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.
brushless18_cfg_setup( &brushless18_cfg );
BRUSHLESS18_MAP_MIKROBUS( brushless18_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( PWM_ERROR == brushless18_init( &brushless18, &brushless18_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( BRUSHLESS18_ERROR == brushless18_throttle_calib ( &brushless18 ) )
{
log_error( &logger, " Throttle calibration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
static uint8_t direction = BRUSHLESS18_DIRECTION_CW;
static int8_t speed = BRUSHLESS18_SPEED_MIN;
static int8_t speed_step = 5;
brushless18_drive_motor ( &brushless18, direction, speed );
log_printf( &logger, " Direction: %s\r\n",
( char * ) ( BRUSHLESS18_DIRECTION_CW == direction ? "CW" : "CCW" ) );
log_printf( &logger, " Speed: %u%%\r\n\n", ( uint16_t ) speed );
Delay_ms ( 500 );
speed += speed_step;
if ( speed > BRUSHLESS18_SPEED_MAX )
{
speed_step = -speed_step;
speed += speed_step;
speed += speed_step;
}
else if ( speed < BRUSHLESS18_SPEED_MIN )
{
speed_step = -speed_step;
speed += speed_step;
direction ^= 1;
Delay_ms ( 1000 );
}
}
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
类别:无刷