中级
30 分钟

使用DRV10983和ATmega328创建现代运动控制

动态扭矩,完美控制

Brushless 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

Brushless 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

提供精准的速度和扭矩控制,并优化各种应用中无刷电机的性能。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Brushless 3 Click基于德州仪器的DRV10983,这是一款集成功率MOSFET的三相无感电机驱动器。当外部电源接入时,您可以通过PWM引脚、AN引脚或I2C接口驱动无刷直流电机。它通过I2C接口与目标微

控制器通信,额外功能由mikroBUS™线上以下引脚提供:PWM、AN、INT和RST。DRV10983是一款集成功率MOSFET的三相无感电机驱动器,可提供高达2A的持续驱动电流。DRV10983采用专有的无感控制方

案,提供连续的正弦驱动,显著减少了通常由于换向而产生的纯音声学效应。设备接口设计简单灵活。电机可以通过PWM、模拟或I2C直接控制。电机速度反馈可通过FG引脚或I2C获得。

Brushless 3 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

32

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

无刷直流(BLDC)电机带霍尔传感器代表42BLF电机系列的高性能电机。该电机以星形配置接线,拥有120°的霍尔效应角度,确保精确可靠的性能。具有47mm的紧凑电机长度和仅0.29kg的轻量设计,此BLDC电机经过精心设计,以满足您的需求。在24VDC的电压评级和4000 ± 10% RPM的速度范围内无缺陷地运行,该电机提供持续可靠的动力。它在-20°C至+50°C的正常操作温度范围内表现出色,以额定电流1.9A保持效率。此外,该产品与所有无刷点击板™以及需要带霍尔传感器的BLDC电机的产品无缝集成。

Brushless 3 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Direction Selection
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PD6
PWM
FG signal output
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Brushless 3 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
Board mapper by product8 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

这个库包含了Brushless 3 Click的API。

关键函数:

  • brushless3_set_speed - 设置速度的函数

  • brushless3_get_speed - 获取速度的函数

  • brushless3_forward_direction - 设置正向旋转方向的函数

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 Brushless3 Click example
 * 
 * # Description
 * This Click has three-phase sensorless motor driver and 
 * with an external power supply it drives a brushless DC motor.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver enable's - I2C, set default parameter value.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example which demonstrates the use of Brushless 3 Click board.
 * Read and display float motor frequency value from the DRV10983 sensorless 
 * BLDC motor driver on Brushless 3 Click board. Results are being sent to 
 * the Usart Terminal where you can track their changes. 
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "brushless3.h"

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

static brushless3_t brushless3;
static log_t logger;

static float velocity = 0; 
static int16_t speed = 0;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    brushless3_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 ----" );

    //  Click initialization.
    brushless3_cfg_setup( &cfg );
    BRUSHLESS3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    brushless3_init( &brushless3, &cfg );
    
    if ( BRUSHLESS3_ERROR == brushless3_default_cfg ( &brushless3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
}

void application_task ( void )
{
    log_printf( &logger, "    acceleration      \r\n" );
    
    for ( speed = 100; speed <= BRUSHLESS3_MAX_SPEED; speed += 20 )
    {
        brushless3_set_speed( &brushless3, speed );
        brushless3_get_speed( &brushless3, &velocity );
        log_printf( &logger, " Motor frequency: %.2f Hz\r\n", velocity );
        Delay_ms ( 100 );
    }

    log_printf( &logger,  "\r\n ---------------------- \r\n" ); 
    log_printf( &logger, "    slowing down     \r\n" );
    
    for ( speed = BRUSHLESS3_MAX_SPEED; speed >= 50; speed -= 20 )
    {
        brushless3_set_speed( &brushless3, speed );
        brushless3_get_speed( &brushless3, &velocity );
        log_printf( &logger, " Motor frequency: %.2f Hz\r\n", velocity );
        Delay_ms ( 100 );
    }
    
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    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

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