中级
30 分钟

使用TB6575FNG和PIC18F45K50释放无刷电机的潜力

无缝运动,无限动力

Brushless Click with EasyPIC v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

Brushless Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F45K50

用可靠高效的运动控制技术赋能机器人、无人机和自动化应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless Click基于Toshiba Semiconductor的TB6575FNG,这是一款用于三相全波无刷直流(BLDC)电机的PWM无传感器控制器。它基于PWM斩波驱动。在接收到模拟电压命令输入后,转子被对准到已知位置,然后以强制换相模式启动旋转,从而获取背电动势。为了在无传感器驱动下驱动无刷直流电机,基于背电动势感测生成一个自然换相的PWM信号。当每个相电压(包括背电动势)的极性信号应用到位置信号输入时,这个自然换相PWM信号会自动从强制换相PWM信号切换过来。板载两种类型的MOSFET芯片分别开关输出的ON和OFF。这控制了施加在电机上的电压水平,确定了电机轴的速度和旋转。它们是Si4497,一种P通道30V MOSFET,

和Si4154,一种N通道40V MOSFET,均来自Vishay。Brushless click理论上可以输出更高的电流;但在这种情况下,MOSFET芯片必须用外部散热器冷却。要连接外部直流电源,有一个VBAT螺钉端子。标有BLDC(GND、U、V、W)的螺钉端子是用于连接外部电机的相。作为TB6575FNG的位置传感输入,这个Click板使用的是LM2903,来自STMicroelectronics的低功率双电压比较器。为了感测,该比较器使用所有电机驱动器输出的电压。作为占空比控制输入,这个Click板使用的是MCP6281,一款来自Microchip的轨到轨运算放大器。这个OpAmp作为输入使用mikroBUS™插座的PWM信号。Brushless Click仅使用PWM信号作为与主机MCU的连

接,通过mikroBUS™插座提供信号到电机驱动器的WAVE位置感测输入。旋转速度感测输出通过mikroBUS™插座的INT引脚进行监控。要设置旋转方向,您可以在DIR引脚上使用逻辑高和低状态,高表示反向,低表示正向旋转。通过电阻分压器,VSN引脚可以监测电池电压。位置检测与IC生成的PWM信号同步。当IC用于高速电机时,可能会出现相对于PWM频率的位置检测误差。检测在PWM信号的下降沿执行。当引脚电压超过参考电压时,将识别错误。这个Click板™只能使用5V逻辑电压电平进行操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。它配备了一个包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Brushless Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。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。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 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。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块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外,该板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,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 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。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

PIC18F45K50

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

配备霍尔传感器的无刷直流(BLDC)电机代表了42BLF电机系列的高性能电机。这款电机采用星形配置,霍尔效应角为120°,确保了精确可靠的性能。具有47mm的紧凑电机长度和仅0.29kg的轻量设计,这款BLDC电机被设计用来满足您的需求。在额定电压24VDC和4000 ± 10% RPM的速度范围内无缝运行,这款电机提供持续可靠的动力。它在-20到+50°C的正常操作温度范围内表现出色,以1.9A的额定电流保持高效率。此外,这款产品与所有需要带霍尔传感器的无刷Click板以及需要BLDC电机的板件无缝集成。

Brushless Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Battery Voltage Sense
RA2
AN
Direction Control
RE1
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Control
RC0
PWM
Interrupt
RB0
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 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyPIC v8 Access DIPMB 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
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

软件支持

库描述

这个库包含了Brushless Click驱动程序的API。

关键函数:

  • brushless_spin_clockwise - 这个函数将电机的旋转方向设置为顺时针方向

  • brushless_spin_counter_clockwise - 这个函数将电机的旋转方向设置为逆时针方向

  • brushless_read_rotation_speed_sensor_output - 这个函数读取INT引脚的数字输入

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 
 * \brief Brushless Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to initialize and use the Brushless Click. 
 * The Click has a brushless motor driver which controls the work 
 * of the motor through the BLDC terminal. 
 * In order for this example to work a motor and a power supply are needed. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and Click modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example that demonstrates the use of a Brushless Click board.
 * Brushless Click communicates with the register via the PWM interface.
 * It shows moving in the left direction from slow to fast speed
 * and from fast to slow speed.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * 
 * \author Nikola Peric
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static brushless_t brushless;
static log_t logger;
uint8_t brushless_direction = 1;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    brushless_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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 ----" );
    Delay_ms ( 100 );

    //  Click initialization.
    brushless_cfg_setup( &cfg );
    BRUSHLESS_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    Delay_ms ( 100 );
    
    brushless_init( &brushless, &cfg );
    brushless_pwm_start( &brushless );
    log_info( &logger, "---- Application Task ----" );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( )
{    
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;

    if ( brushless_direction == 1 )
    {
        brushless_spin_clockwise ( &brushless );
        log_printf( &logger, "<<<< " );
    }
    else
    {
        brushless_spin_counter_clockwise ( &brushless );
        log_printf( &logger, ">>>> " );
    }

    brushless_set_duty_cycle ( &brushless, duty );
    log_printf( &logger, "Duty: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
    Delay_ms ( 500 );

    if ( 10 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = -1;
    }
    else if ( 0 == duty_cnt ) 
    {
        duty_inc = 1;
                
        if ( brushless_direction == 1 )
        {
            brushless_direction = 0;
        }
        else if ( brushless_direction == 0 )
        {
            brushless_direction = 1;
        }
    }
    duty_cnt += duty_inc;
}

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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