Disseny d'un esquema de micromotor no inductiu basat en MCU de la sèrie GD32E230/F303

La peça de mà dental, també coneguda com a peça de mà oral, és un dispositiu mèdic dedicat al departament d'estomatologia. Des dels seus inicis, ha estat acollida per pacients i operaris amb la seva extraordinària velocitat de rotació, substituint ràpidament la peça de mà elèctrica i convertint-se en una part indispensable del treball dental actual. eines que falten

Aquesta solució utilitza l'innovador MCU de la sèrie GD32E230/F303 de Zhaoyi com a control principal. Té les característiques de ràpid, estable, baix soroll i baix cost. Es pot utilitzar en odontologia per subjectar freses dentals d'alta velocitat per perforar, rectificar, netejar i curar la bellesa, etc.

Paràmetres elèctrics de l'esquema del motor

· Velocitat ≥300000rpm, rang de parell màxim 0.075-0.15N.cm

· Avançar/marre enrere/control de velocitat/visualització de velocitat

· Control de vàlvules multivia

· Soroll <70dB

1. Solució de baix cost de control d'ona quadrada no inductiva GD32E230

Funcions del programa

El MCU de valor afegit GD32E230 amb nucli Arm Cortex-M23 s'utilitza com a control principal. En el control d'ona quadrada no inductiva, el senyal de commutació s'obté principalment mitjançant el punt d'encreuament per zero de l'EMF posterior (el senyal del punt de pas per zero de l'EMF posterior i la commutació del motor Els senyals estan desfasats 30° graus elèctrics). Per obtenir el senyal del pas per zero de la força electromotriu posterior, s'utilitza el mètode de comparació de maquinari per comparar el valor de la tensió terminal detectada amb la tensió del punt neutre del motor per obtenir el senyal del pas per zero de la força electromotriu posterior.

Aquesta solució té les característiques de circuit senzill i de baix cost, i s'utilitza principalment en equips de neteja dental, cura dental i altres ocasions.

Placa de circuits de solució

Especificacions principals de la MCU de la sèrie GD32E230

· Cortex-M23@72MHz, rendiment de processament de 55DMIPS

· Flash: 64KB/32KB/16KB

· SRAM: 8KB/6KB/4KB

· ADC d'alta velocitat i alta precisió, 12 bits ADCx1 @ 2.6 Msps, 10 canals

· Temporitzador avançat x1, que pot generar 6 sortides PWM complementàries amb temps mort ajustable

· Temporitzador universal x5

· Flaix amb protecció de xifratge de maquinari

· Múltiples mètodes de comunicació sèrie: I2Cx2, SPIx2, UARTx2;

· Tipus de paquets rics: TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48

· Tensió d'alimentació: 1.8V~3.6V

· Recursos independents com ara multiplicadors de maquinari d'un sol cicle, divisors de maquinari, divisors de maquinari, controladors d'interrupció vectoritzat anidat (NVIC)

· Interval de temperatura de funcionament de grau industrial: -40 ℃ ~ 105 ℃

· Industrial ESD Característiques: 6000 Volt

2. Solució d'alt rendiment de control FOC no inductiu GD32F303

Funcions del programa

El control FOC no inductiu utilitza principalment el model matemàtic del motor i el coneixement d'alguns principis de control automàtic per realitzar el control del motor. En el control de FOC no inductiu, sol ser necessari utilitzar l'observador corresponent per obtenir indirectament la posició del rotor, per tal d'obtenir millors característiques dinàmiques i estàtiques, control de precisió, velocitat de resposta i rendiment d'estabilitat del sistema. Aquesta solució està dissenyada amb el MCU principal GD32F303 basat en el nucli Arm Cortex-M4. El GD32F303 té la seva pròpia funció d'operació de coma flotant, que pot controlar millor la configuració del paràmetre proporcional PID mitjançant l'operació de coma flotant i té una resposta dinàmica ràpida.

El mètode de control adopta el mètode d'observador de l'anell de pel·lícula lliscant (per a la fórmula i el principi específics, consulteu les dades d'aplicació del control del motor DC sense escombretes). Es realitza pel principi de control de l'estructura variable de la sinovi en el principi de control automàtic. L'estructura variable de la membrana sinovial és en realitat una estratègia de control del sistema de control d'estructura variable. Sovint es coneix com a moviment "mode lliscant" o "mode lliscant". Aquest mode lliscant no té res a veure amb els paràmetres i les pertorbacions del sistema, i es pot dissenyar, de manera que el sistema té una bona robustesa.

Aspectes tècnics de la solució

L'arrencada del motor de corrent continu sense escombretes i no inductiu és un pas molt crític. Per tal d'aconseguir les característiques d'arrencada ràpid i estable i baix soroll, aquest esquema adopta el mètode d'arrencada I/F. El nucli del mètode d'arrencada I/F és generar un vector de corrent rotatiu l'amplitud del qual segueix el valor de referència i la freqüència augmenta gradualment a l'enrotllament de l'induït, de manera que el rotor es pot accelerar per arrencar. La seva característica és que funciona en estat de llaç obert de velocitat i llaç tancat de corrent. Després de la transformació de coordenades del corrent de bobinat de l'estator, es projecta al sistema de coordenades giratori determinat per l'angle de la posició de comandament i està limitat pel valor esperat, que pot evitar de manera efectiva la sobreintensitat. El seu diagrama de blocs de control es mostra a la figura següent.

La velocitat de rotació d'aquesta solució pot ser de 100 ~ 380,000 RPM a velocitats altes i baixes, i és adequada per a aplicacions de micromotors d'alta velocitat, com ara peces de mà d'alta velocitat dentals mèdiques, rectificadores, etc.

Placa de circuits de solució

Especificacions principals de la MCU de la sèrie GD32F303

· Freqüència principal Cortex-M4@120MHz, rendiment de processament de 150DMIPS

· Flash: 256KB~3072KB

· SRAM: 48KB~96KB

· Tensió d'alimentació: 2.6V~3.6V

· 3 ADC de 12 bits a 2.6 Msps, 21 canals

· 1 temporitzador del sistema de temporitzador SysTick de 24 bits, fins a 4 temporitzadors d'ús general de 16 bits, 2 temporitzadors bàsics i 1 temporitzador millorat

· Múltiples mètodes de comunicació sèrie: I2C x2, SPI x3, USART+UART x5

· Tipus de paquets rics: LQFP48/LQFP64/LQFP100/LQFP144

· Recursos independents com ara multiplicadors de maquinari d'un sol cicle, divisors de maquinari, divisors de maquinari, controladors d'interrupció vectoritzat anidat (NVIC)

· Unitat de coma flotant

· Interval de temperatura de funcionament de grau industrial: -40 ℃ ~ 85 ℃