使用我们的无刷电机控制系统,享受更平稳和安静的操作,提升用户舒适度并减少各种应用中的噪音。
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硬件概览
它是如何工作的?
Brushless 5 Click 基于 Allegro MicroSystems 的 A4941,这是一款三相无感风扇驱动器。该IC具有专有的无感BEMF零交叉感应技术,通过FG输出引脚提供速度读取,该引脚连接到 mikroBUS™ 的 INT 引脚。BEMF 零交叉是未驱动电机绕组的电压(BEMF 是反电动势的缩写)穿过电机中点(中性点)电压的点。当使用的电机未提供中点电压时,可以使用内部生成的参考电压来近似中点电压。BEMF 零交叉发生在转子的一个极与定子的一个极对齐时,作为 A4941 的换向控制器部分的位置参考。零交叉发生时,内部信号设为高电平,而下一个相位换向的开始设为低电平。信号在高低电平之间锁存,以免换向瞬变影响它。这提供了一个健壮且准确的位置感应系统。内部序列器用于根据位置反馈
换向相位。在启动期间,内部振荡器提供相位换向,直到检测到有效的 BEMF 位置信号序列。在此阶段,通过线圈的电流最大,因为在启动序列期间应用了100%占空比的PWM信号。锁定检测功能防止电机锁死或失步,同时保护线圈和 IC 不过热。如果2秒内未检测到有效的FG信号,输出将关闭5秒。超时后,将尝试重新启动。内部峰值过流保护设置约为1A。如果电机消耗超过1A,特别是在启动期间,过流保护将激活,关闭输出阶段约25µs。这可以防止某些类型的电机启动,因此选择了最长的200ms启动延迟用于此 Click board™。PWM引脚连接到 mikroBUS™ 的同一引脚,可以用来控制通过线圈的电流。当对PWM输入引脚施加高电平逻辑时,电源电流流过线圈。当对PWM输入引脚施加低电平
逻辑时,线圈中没有电流流动。施加频率为15kHz至30kHz的PWM信号将产生与应用的PWM占空比相对应的线圈电流。最小脉宽固定为6μs,即使在应用占空比非常低的PWM信号时也能保持最低速度。对PWM引脚施加低电平逻辑超过500µs会将设备置于低功耗(待机)模式。电机线圈的电源通过外部两极端子连接。VBAT+输入连接到正电压,而GND输入连接到电源的地。外部电源的电压应保持在5V至16V之间。最常见的是12V电机。BLDC电机线圈应连接到四极输出螺钉端子。相应的电机相位连接到A、B和C端子输出,而BLDC电机的中心点可以连接到标记为N的输出端。如果使用的BLDC电机没有中心(中性)点输出,所需的BEMF感应中性点将内部生成。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
建筑
ARM Cortex-M3
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
20480
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
原理图
一步一步来
项目组装
实时跟踪您的结果
通过调试模式的应用程序输出
1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。
2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。
软件支持
库描述
此库包含用于 Brushless 5 Click 驱动的 API。
关键功能:
brushless5_set_duty_cycle
- 通用设置 PWM 占空比brushless5_pwm_stop
- 停止 PWM 模块brushless5_pwm_start
- 启动 PWM 模块
开源
代码示例
这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。
/*!
* @file
* @brief Brushless5 Click example
*
* # Description
* This library contains an API for the Brushless5 Click driver.
* This example showcases how to initialize and use the Brushless 5 click.
* The click has a brushless 5 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
* Initializes the GPIO driver and configures the PWM peripheral for
* controlling the speed of the motor.
*
* ## Application Task
* This is an example that demonstrates the use of a Brushless 5 Click board.
* Brushless 5 Click communicates with the register via the PWM interface.
* Increases and decreasing the speed of the motor demonstrate speed control.
* 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 "brushless5.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static brushless5_t brushless5;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
brushless5_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.
brushless5_cfg_setup( &cfg );
BRUSHLESS5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
brushless5_init( &brushless5, &cfg );
Delay_ms( 100 );
brushless5_set_duty_cycle ( &brushless5, 0.0 );
brushless5_pwm_start( &brushless5 );
log_info( &logger, "---- Application Task ----" );
Delay_ms( 1000 );
}
void application_task ( void )
{
static int8_t duty_cnt = 1;
static int8_t duty_inc = 1;
float duty = duty_cnt / 10.0;
brushless5_set_duty_cycle ( &brushless5, duty );
log_printf( &logger, "Duty: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
Delay_ms( 500 );
if ( 10 == duty_cnt )
{
duty_inc = -1;
log_printf( &logger, " Slowing down... \r\n" );
}
else if ( 0 == duty_cnt )
{
duty_inc = 1;
log_printf( &logger, " Increasing the motor speed... \r\n" );
}
duty_cnt += duty_inc;
Delay_ms( 500 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END