初学者
10 分钟

使用LB11685AV和ATmega328P创造创新的BLDC电机控制

释放平稳而强劲的运动

Brushless 16 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

Brushless 16 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

我们的尖端解决方案高效驱动冷却风扇电机,确保为清爽静谧的环境提供最佳的空气流动和温度调节。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 16 Click基于ON Semiconductor的LB11685AV,这是一款三相全波电流线性驱动电机驱动器。LB11685AV采用无需使用霍尔效应器件的传感器无刷控制系统。它采用电流软开关电路进行静音操作。它还具有易于控制、电流限制和各种保护功能。这个Click板™是将静音、冷却操作传递到家电和办公自动化设备的完美解决方案。当LB11685AV开始运行时,启动模式被设置。在“START”位置之后,LB11685AV在每个输出(U/V/W)中输出启动时序模式以确定电机的位置。根据时序模式,电机开始旋转,并且LB11685AV检测到反电动势,

定义了电机位置。因此,LB11685AV输出与电机位置同步的通电时序。这就是电机开始旋转的方式。当LB11685AV从启动模式切换到常规旋转模式时,驱动电流切换到全驱动模式,直到稳定为止,增加旋转速度。Brushless 16 Click通过几个GPIO引脚与MCU通信。设备可以通过专用的使能(EN)引脚打开或关闭,该引脚路由到mikroBUS™插座的CS引脚上,而路由到PWM引脚的FG引脚用作旋转速度指示器,并输出与由反电动势产生的V电机信号相反的矩形波形。此外,可以通过路由到mikroBUS™插座的INT信号的中断RD引脚检测电机锁定事件,在红色LED指示灯

MOTOR LOCK上指示此类情况。Brushless 16 Click支持连接到标记为VM的输入端子的外部电源,该端子位于需要连接到BLDC电机的U、V、W和COM端子旁边。电源供应电压的绝对最大额定值为19V,不得超过,即使是短暂的也不行。不得超过这些额定值之一!这个Click板™可以通过VCC SEL跳线选择3.3V和5V逻辑电压电平来操作。它允许3.3V和5V能力的MCU正确使用通信线路。此外,还可以通过标记为VFAN SEL的跳线选择LB11685AV的电源供应,以从4.5V至19V的外部输入端子供应LB11685AV,或者使用来自mikroBUS™电源轨的5V。

Brushless 16 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

2207V-2500kV BLDC电机是一款外转子无刷直流电机,其kV额定值为2500,轴径为M5。它是一个出色的解决方案,可以完成许多最初由刷式直流电机或在遥控无人机、赛车等领域执行的功能。

Brushless 16 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Enable
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Rotation Speed Indication
PD6
PWM
Motor Lock Detection
PC3
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 16 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access 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 image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step 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 16 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • brushless16_set_en - 此函数设置en引脚状态

  • brushless16_get_rd - 此函数获取rd引脚状态

  • brushless16_get_fg - 此函数获取fg引脚状态

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 Brushless 16 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example showcases ability to enable and disable motor output,
 * and check the status pins.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializon of UART module for log and pins for motor control.
 *
 * ## Application Task
 * Checks state of information pins every ms, and stop and start motor
 * output every second.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless16.h"

static brushless16_t brushless16;   /**< Brushless 16 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    brushless16_cfg_t brushless16_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.
    brushless16_cfg_setup( &brushless16_cfg );
    BRUSHLESS16_MAP_MIKROBUS( brushless16_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( brushless16_init( &brushless16, &brushless16_cfg ) == DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms( 500 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint16_t timer = 5000;
    static uint8_t state = 1;
    
    if ( brushless16_get_rd( &brushless16 ) )
    {
        log_info( &logger, " Motor Lock" );
        Delay_ms( 500 );
    }
    
    if ( brushless16_get_fg( &brushless16 ) )
    {
        log_info( &logger, " FG" );
        Delay_ms( 500 );
    }
    
    if ( !( timer-- ) )
    {
        timer = 5000;
        
        if ( state )
        {
            log_info( &logger, " Motor stop" );
        }
        else
        {
            log_info( &logger, " Motor rotating" );
        }
        
        brushless16_set_en( &brushless16, state );
        state = !state;
    }
    
    Delay_ms( 1 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

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

额外支持

资源

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