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使用TC78B042FTG和PIC18F4682优化BLDC控制

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Brushless 8 Click with EasyPIC v8

已发布 6月 25, 2024

点击板

Brushless 8 Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F4682

采用先进的无刷电机控制技术驱动工业设备。立即行动,彻底改变您的工程项目。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 8 Click基于Toshiba Semiconductor的TC78B042FTG,这是一款三相无刷电机控制器,提供高效率的宽旋转范围,并具有自动相位调整功能。此电机控制器采用了Toshiba原创开发的智能相位控制技术,可确保在广泛的旋转速度范围内实现高效率。因此,新设备可与具有不同电压和电流容量的电机驱动器以及与输出级联的智能功率器件组合使用。它使用具有平滑电流波形的正弦波驱动系统,比具有矩形波驱动系统的电机产生更少的噪音和振动。此Click板™还包含来自Toshiba Semiconductor的3通道半桥驱动器逆变器TB67Z800FTG,该驱动器从TC78B042FTG接收其高电平和低电平门驱动信号,并驱动连接的无刷直流电机达到22V/3A。对于此类型的应用,更准确地说是需要带霍尔传感器的无刷Click板以使其工作,Mikroe向其用户提供了一种此类电机,您可以在我们的商店中找到这种

电机的提供。基于电阻R23值为22kΩ,典型振荡频率为9.22 MHz,驱动电机进行120°换相。当霍尔信号指示转速为1 Hz或更高时,电机根据LA引脚的命令估算转子位置而旋转。当转速低于1Hz或电机旋转方向相反时,电机以120°换相驱动。先前提到的LA引脚以及与导角控制相关的其他引脚的期望值,由DAC3608提供,这是一款来自德州仪器的低功耗、八通道、数字模拟转换器,通过I2C串行通信与MCU建立通信。此外,DAC43608还允许用户通过将跳线定位到从JP1到JP4标记的适当位置之间的有效I2C地址字节来选择有效的I2C地址字节,这些跳线定位到5V、GND或I2C通信线。至于TC78B042FTG的电源,它由来自德州仪器的超低噪声线性稳压器TPS7A49供电,将输入值转换为6V,该输入值的范围为6.5至22V,以供电主芯片。除了I2C通信外,还使用了连接到mikroBUS™插座引脚的几个GPIO引脚。DIR

引脚,路由到mikroBUS™插座的CS引脚,用于在控制电机旋转速度本身时选择电机旋转方向,可通过VSP SEL跳线选择。通过这个跳线,用户可以使用PWM信号或由DAC43608获得的值进行速度控制。标记为RES的引脚路由到mikroBUS™插座的RST引脚,可用于错误检测,更准确地说是用于打开或关闭换相输出。位于INT引脚的FG引脚代表基于可选每转脉冲数的旋转脉冲。最后一个标记为AN的引脚通过Analog Devices的高压双向电流传感放大器LT1999-10提供精确的电流监测。板上的两个标头包含W、V和U相霍尔输入信号以及具有高侧和低侧换相信号的标头。此外,它还具有用于热关断和过电流保护的两个LED指示器,标记为ISD和TSD。这个 Click board™ 设计为只能使用 5V 逻辑电压级别。在将 Click board™ 用于具有不同逻辑电平的 MCU 之前,应进行适当的逻辑电压级别转换。

Brushless 8 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

PIC18F4682

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

80

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

3328

你完善了我!

配件

Brushless DC (BLDC) Motor with a Hall sensor 表示42BLF系列中的高性能电机。这种电机以星形配置进行连接,拥有120°的霍尔效应角度,确保精准可靠的性能。具有47mm的紧凑电机长度和仅为0.29kg的轻量化设计,此BLDC电机经过精心设计以满足您的需求。在额定电压为24VDC和速度范围为4000 ± 10% RPM的情况下,此电机能够无缝运行,提供一致可靠的动力。它在-20至+50°C的正常操作温度范围内表现出色,配有额定电流为1.9A,保持高效。此外,此产品与所有需要带霍尔传感器的BLDC电机的Brushless Click板™和集成无缝。

Brushless 8 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Current Monitor
RA2
AN
Error Detection
RE1
RST
Forward/Reverse Direction
RE0
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
RC0
PWM
Hall Signal Rotation Pulse
RB0
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RC3
SCL
I2C Data
RC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 8 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

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 8 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless8_cfg_setup - 此函数将点击配置结构初始化为初始值

  • brushless8_init - 此函数初始化用于Brushless 8 Click的所有必要引脚和外设

  • brushless8_default_cfg - 此函数执行Brushless 8 Click的默认配置

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 Brushless8 Click example
 *
 * # Description
 * This example showcases how to initialize and use the Brushless 8 Click. 
 * This application is a schowcase of controlling speed 
 * and direction of brushless motor with hall sesnor.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init 
 * Initializes the Click board to appropriate settings based on selected mode.
 * Initialization settings are sent through I2C bus and the motor itself is
 * controlled via PWM or DAC over I2C.
 * Modes:
 *     - BRUSHLESS8_PWM
 *     - BRUSHLESS8_DAC
 *
 * ## Application Task  
 * This example demonstrates the use of Brushless 8 Click board.
 * Brushless 8 Click communicates with the device via I2C driver in order to 
 * set adequate voltage level for connected motor.
 * Current PWM/DAC settings being output are sent via logger.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * 
 * @note Take into consideration that the jumper on Brushless 8 Click board
 * has to be set adequately for selected mode ( @b VSPSEL ).
 *
 * @author Nikola Peric
 */

// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "brushless8.h"
#include "board.h"
#include "math.h"
#include "log.h"

/* Select desired mode. */
#define BRUSHLESS8_MODE BRUSHLESS8_PWM

#define COMM_DELAY 500

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

static brushless8_t brushless8;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless8_cfg_t brushless8_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.

    brushless8_cfg_setup( &brushless8_cfg );
    // Select desired mode.
    brushless8_cfg.ctrl_mod = BRUSHLESS8_MODE;
    BRUSHLESS8_MAP_MIKROBUS( brushless8_cfg, MIKROBUS_1 );

    BRUSHLESS8_RETVAL init_flag = brushless8_init( &brushless8, &brushless8_cfg );
    if ( BRUSHLESS8_OK != init_flag )
    {
        log_error( &logger, "Application Init Error" );
        log_info( &logger, "Please, run program again..." );

        for ( ; ; );
    }

    brushless8_default_cfg ( &brushless8 );

    if ( BRUSHLESS8_PWM == brushless8.ctrl_mod )
    {
        brushless8_set_dac_vout( &brushless8, BRUSHLESS8_DAC_REG_CHN_A_DVSP, 0 );
        brushless8_set_duty_cycle( &brushless8, 0 );
        brushless8_pwm_start( &brushless8 );

        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
        Delay_ms ( 1000 );
    }

    log_info( &logger, "Application Task" );
    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n" );
}

void application_task ( void )
{    
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;
    
    brushless8_set_duty_cycle ( &brushless8, 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;
    }
    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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