MICROCHIP dsPIC33EP32MC204 Дрон пропеллерінің анықтамалық дизайны
Кіріспе
БАСТЫVIEW
Анықтамалық дизайн үш фазалы тұрақты магнитті синхронды немесе щеткасыз қозғалтқыштармен басқарылатын винттері бар квадрокоптер/дрон қолданбаларына арналған арзан бағалау платформасы. Бұл дизайн Microchip dsPIC33EP32MC204 DSC, моторды басқару құрылғысына негізделген.
СУРЕТ 1-1: dsPIC33EP32MC204 Дрон мотор контроллерінің анықтамалық дизайны
ЕРЕКШЕ ӨЗГЕШЕЛІКТЕРІ
Анықтамалық дизайнның негізгі ерекшеліктері келесідей:
- Үш фазалы қозғалтқышты басқару қуаты Stage
- Жоғары өнімділік үшін шунт әдісі арқылы фазалық ток кері байланысы
- Фаза томtagСенсорсыз трапециялық басқаруды немесе ұшуды бастауды жүзеге асыру үшін e кері байланыс
- DC автобус томtagастам том үшін e кері байланысtage қорғау
- Microchip Programmer/Debugger көмегімен Circuit Serial Programming үшін ICSP тақырыбы
- CAN байланыс тақырыбы
БЛОК Диаграммасы
Анықтамалық дизайнның әртүрлі аппараттық бөлімдері 1-3-суретте көрсетілген және 1-1-кестеде жинақталған.
СУРЕТ 1-3: ҚҰРАЛ БӨЛІМДЕРІ
| Кесте 1-1 Аппараттық құрал бөлімдері | |
| Бөлім | Аппараттық бөлім |
| 1 | Үш фазалы қозғалтқышты басқару түрлендіргіші |
| 2 | dsPIC33EP32MC204 және байланысты схема |
| 3 | MCP8026 MOSFET драйвері |
| 4 | CAN интерфейсі |
| 5 | Ток сезгіш резисторлар |
| 6 | Сериялық байланыс интерфейсінің тақырыбы |
| 7 | ICSP™ тақырыбы |
| 8 | Пайдаланушы интерфейсінің тақырыбы |
| 9 | DE2 MOSFET драйверінің сериялық интерфейс тақырыбы |
Тақта интерфейсінің сипаттамасы
КІРІСПЕ
Бұл тарауда Drone мотор контроллерінің Анықтамалық дизайнының кіріс және шығыс интерфейстерінің егжей-тегжейлі сипаттамасы берілген. Келесі тақырыптар қамтылған:
- Тақта қосқыштары
- dsPIC DSC пин функциялары
- MOSFET драйверінің түйреуіш функциялары
ТАҚТА ҚОНДЫРҒЫШТАРЫ
Бұл бөлім Smart Drone Controller тақтасындағы қосқыштарды қорытындылайды. Олар 2-1-суретте көрсетілген және 2-1-кестеде жинақталған.
- Smart Drone Controller тақтасына кіріс қуатын беру.
- Инвертор шығыстарын қозғалтқышқа жеткізу.
- Пайдаланушыға dsPIC33EP32MC204 құрылғысын бағдарламалау/отладтау мүмкіндігін беру.
- CAN желісіне интерфейс.
- Негізгі компьютермен сериялық байланысты орнату.
- Жылдамдық анықтамалық сигналын беру.
СУРЕТ 2-1: ҚОСЫЛҒАНДАР – Дрон қозғалтқышының контроллерінің анықтамалық дизайны
Кесте 2-1 ҚОСЫЛҒЫШТАР
| Коннектор белгілеушісі | Түтіктер саны | Күй | Сипаттама |
| ISP1 | 5 | Тұрғындар | ICSP™ тақырыбы – dsPIC® DSC үшін бағдарламалаушы/отладчик интерфейсі |
| P5 | 6 | Тұрғындар | CAN байланыс интерфейсінің тақырыбы |
| P3 | 2 | Тұрғындар | Сериялық байланыс интерфейсінің тақырыбы |
| P2 | 2 | Тұрғындар | Анықтамалық жылдамдық PWM/аналогтық интерфейс тақырыбы |
| А ФАЗА, В ФАЗА, C ФАЗА |
3 |
Тұрғын емес |
Үш фазалы инвертор шығыстары |
| VDC, GND | 2 | Тұрғын емес | Тұрақты ток көзінің кіріс қосқышы
(VDC: оң терминал, GND: теріс терминал) |
|
P1 |
2 |
Тұрғындар |
DE2 MOSFET драйверінің сериялық интерфейс тақырыбы. қараңыз
Аппараттық және байланыс протоколының техникалық сипаттамаларына арналған MCP8025A/6 деректер парағы |
Бағдарламалаушы/отладчик интерфейсіне арналған ICSP™ тақырыбы (ISP1)
6 істікшелі ISP1 тақырыбы бағдарламашымен қосыла алады, мысалыample, PICkit 4, бағдарламалау және жөндеу мақсатында. Бұл елді мекен емес. Бөлшек нөмірі 68016-106HLF немесе соған ұқсас қажет болғанда толтырыңыз. Істік туралы мәліметтер 2-2 кестеде берілген.
Кесте 2-2: PIN СИПАТТАМАСЫ – ТАҚЫРЫП ISP1
| Бекіту № | Сигнал атауы | Pin сипаттамасы |
| 1 | MCLR | Device Master Clear (MCLR) |
| 2 | +3.3 В | Жабдықтау көлеміtage |
| 3 | GND | Жер |
| 4 | PGD | Құрылғыны бағдарламалау деректер желісі (PGD) |
| 5 | PGC | Құрылғыны бағдарламалау сағат сызығы (PGC) |
CAN байланыс интерфейсінің тақырыбы (P5)
Бұл 6 істікшелі тақырыпты CAN желісіне қосылу үшін пайдалануға болады. Істік туралы мәліметтер 2-3 кестеде берілген.
Кесте 2-3: PIN СИПАТТАМАСЫ – ТАҚЫРЫП P5
| Бекіту № | Сигнал атауы | Pin сипаттамасы |
| 1 | 3.3 В | Сыртқы модульді 3.3 вольтпен қамтамасыз етеді (10 м. макс.) |
| 2 | ҚАЛ | Смарт контроллерді күту режиміне қою үшін кіріс сигналы |
| 3 | GND | Жер |
| 4 | CANTX | CAN таратқышы (3.3 В) |
| 5 | CANRX | CAN қабылдағышы (3.3 В) |
| 6 | DGND | Тақтадағы цифрлық жерге қосылған |
Жылдамдық анықтамалығының UI тақырыбы (P2)
2 істікшелі тақырып P2 микробағдарламаға 2 әдіс арқылы Жылдамдық сілтемесін беру үшін пайдаланылады. Істікшелер қысқа тұйықталудан қорғалған. Р2 тақырыбының мәліметтері 2-4 кестеде келтірілген.
Кесте 2-4: PIN СИПАТТАМАСЫ – ТАҚЫРЫП P2
| Бекіту № | Сигнал атауы | Pin сипаттамасы |
| 1 | INPUT_FMU_PWM | Цифрлық сигнал – PWM 50Гц, 3-5Вольт, 4-85% |
| 2 | ЖАРНАМА ЖЫЛДАМДЫҒЫ | Аналогтық сигнал – 0-ден 3.3 В-қа дейін |
Сериялық байланыс тақырыбы (P3)
2 істікшелі тақырып P3 функциясын кеңейту немесе жөндеу үшін микроконтроллердің пайдаланылмаған түйреуіштеріне қол жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін, ал J3 тақырыбының түйреуіш мәліметтері 2-4 кестеде келтірілген.
Кесте 2-4: PIN СИПАТТАМАСЫ – ТАҚЫРЫП P3
| Бекіту № | Сигнал атауы | Pin сипаттамасы |
| 1 | RXL | UART – қабылдағыш |
| 2 | TXL | UART – таратқыш |
DE2 MOSFET драйверінің сериялық интерфейс тақырыбы (P1)
2 істікшелі тақырып P1 функциясын кеңейту немесе жөндеу үшін микроконтроллердің пайдаланылмаған түйреуіштеріне қол жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін, ал J3 тақырыбының түйреуіш мәліметтері 2-4 кестеде келтірілген.
Кесте 2-4: PIN СИПАТТАМАСЫ – ТАҚЫРЫП P1
| Бекіту № | Сигнал атауы | Pin сипаттамасы |
| 1 | DE2 | UART – DE2 сигналы |
| 2 | GND | Сыртқы қосылым үшін пайдаланылатын тақта жері |
Инвертор шығыс қосқышы
Анықтамалық дизайн үш фазалы PMSM/BLDC қозғалтқышын басқара алады. Қосқыштың түйреуіш тағайындаулары 2-6 кестеде көрсетілген. Кері айналуды болдырмау үшін қозғалтқыштың дұрыс фазалық реттілігін қосу керек.
Кесте 2-6: PIN PIN СИПАТТАМАСЫ
| Бекіту № | Pin сипаттамасы |
| А КЕЗЕҢ | Инвертордың 1-фазалық шығысы |
| Б КЕЗЕҢ | Инвертордың 2-фазалық шығысы |
| C ФАЗА | Инвертордың 3-фазалық шығысы |
Кіріс тұрақты ток қосқышы (VDC және GND)
Тақта тұрақты токта жұмыс істеуге арналғанtage диапазоны 11В пен 14В, оны VDC және GND қосқыштары арқылы қосуға болады. Қосқыш мәліметтері 2-7 кестеде берілген.
Кесте 2-7: PIN PIN СИПАТТАМАСЫ
| Бекіту № | Pin сипаттамасы |
| VDC | Тұрақты ток кіріс көзі оң |
| GND | Тұрақты ток кіріс көзі теріс |
ПАЙДАЛАНУШЫ ИНТЕРФЕЙСІ
Жылдамдық анықтамалық енгізуді қамтамасыз ету үшін Smart Drone Controller микробағдарламасына интерфейс жасаудың екі жолы бар.
- PWM кірісі (Сандық сигнал – PWM 50Гц, 3-5Вольт, 4-55% жұмыс циклі)
- Аналогтық томtage (0 – 3.3 вольт)
Интерфейс P2 қосқышына қосылымдар арқылы жүзеге асырылады. Толық ақпаратты 2-4 кестеден қараңыз. Бұл анықтамалық дизайнда жылдамдық анықтамасын қамтамасыз ететін сыртқы қосымша PWM контроллері модулі бар. Сыртқы контроллерде жеке потенциометр және 7 сегментті жарықдиодты дисплей бар. Потенциометрді 4%-дан 55%-ға дейін өзгертуге болатын PWM жұмыс циклін өзгерту арқылы қажетті жылдамдықты реттеу үшін пайдалануға болады. (50Гц 4-6Вольт) 3 диапазонда. Қосымша ақпарат алу үшін 3.3 бөлімін қараңыз.
dsPIC DSC ПИН ФУНКЦИЯЛАРЫ
Борттық dsPIC33EP32MC204 құрылғысы перифериялық құрылғылар мен процессор мүмкіндігі арқылы анықтамалық дизайнның әртүрлі мүмкіндіктерін басқарады. dsPIC DSC пин функциялары функционалдық мүмкіндіктеріне қарай топтастырылған және 2-9 кестеде берілген.
Кесте 2-9: dsPIC33EP32MC204 PIN ФУНКЦИЯЛАРЫ
|
Сигнал |
dsPIC DSC
Pin Сан |
dsPIC DSC
Бекіту функциясы |
dsPIC DSC перифериялық |
Ескертулер |
| dsPIC DSC конфигурациясы – жабдықтау, қалпына келтіру, сағат және бағдарламалау | ||||
| V33 | 28,40 | VDD |
Жабдықтау |
+3.3V dsPIC DSC жүйесіне сандық беру |
| DGND | 6,29,39 | VSS | Сандық жер | |
| AV33 | 17 | AVDD | +3.3V dsPIC DSC-ге аналогты беру | |
| AGND | 16 | AVSS | Аналогтық жер | |
| OSCI | 30 | OSCI/CLKI/RA2 | Сыртқы осциллятор | Сыртқы байланыс жоқ. |
| RST | 18 | MCLR | Қалпына келтіру | ICSP тақырыбына (ISP1) қосылады |
| ISPDATA | 41 | PGED2/ASDA2/RP37/RB5 | Circuit Serial Programming (ICSP™) немесе
Схема ішіндегі отладчик |
ICSP тақырыбына (ISP1) қосылады |
|
ISPCLK |
42 |
PGEC2/ASCL2/RP38/RB6 |
||
| IBUS | 18 | DACOUT/AN3/CMP1C/RA3 | Жоғары жылдамдықты аналогтық компаратор 1(CMP1) және DAC1 | Ampтоқты анықтау үшін CMP1 оң кірісіне қосылу алдында шина тогы қосымша сүзіледі. Артық ток шегі DAC1 арқылы орнатылады. Салыстырғыш шығысы процессордың араласуынсыз PWM өшіру үшін PWM генераторларының ақаулық кірісі ретінде ішкі қол жетімді. |
|
Тtage Кері байланыс |
||||
| ADBUS | 23 | PGEC1/AN4/C1IN1+/RPI34/R B2 | Ортақ ADC ядросы | DC автобус томtage кері байланыс. |
|
Түзету интерфейсі (P3) |
||||
| RXL | 2 | RP54/RC6 | I/O және UART қайталанатын функциясы | Бұл сигналдар UART сериялық байланысының интерфейсі үшін P3 тақырыбына қосылған. |
| TXL | 1 | TMS/ASDA1/RP41/RB9 | ||
|
CAN интерфейсі (P5) |
||||
| CANTX | 3 | RP55/RC7 | CAN қабылдағыш, таратқыш және күту режимі | Бұл сигналдар P5 тақырыбына қосылған |
| CANRX | 4 | RP56/RC8 | ||
| ҚАЛ | 5 | RP57/RC9 | ||
|
PWM шығыстары |
||||
| PWM3H | 8 | RP42/PWM3H/RB10 | PWM модулінің шығысы. | Қосымша мәліметтер алу үшін деректер кестесін қараңыз. |
| PWM3L | 9 | RP43/PWM3L/RB11 | ||
| PWM2H | 10 | RPI144/PWM2H/RB12 | ||
| PWM2L | 11 | RPI45/PWM2L/CTPLS/RB13 | ||
| PWM1H | 14 | RPI46/PWM1H/T3CK/RB14 | ||
| PWM1L | 15 | RPI47/PWM1L/T5CK/RB15 | ||
|
Жалпы мақсаттағы енгізу/шығару |
||||
| I_OUT2 | 22 | PGEC3/VREF+/AN3/RPI33/CT ED1/RB1 | Ортақ ADC ядросы | |
| MotorGateDr_ CE | 31 | OSC2/CLKO/RA3 | Енгізу/шығару порты | MOSFET драйверін қосады немесе өшіреді. |
| MotorGateDrv
_ILIMIT_OUT |
36 | SCK1/RP151/RC3 | Енгізу/шығару порты | Артық токтан қорғау. |
| DE2 | 33 | FLT32/SCL2/RP36/RB4 | UART1 | UART1 TX конфигурацияланған қайта бағдарламаланатын порт |
| DE2 RX1 | 32 | SDA2/RPI24/RA8 | UART1 | UART1 RX конфигурацияланған қайта бағдарламаланатын порт |
|
Масштабталған кезең томtage өлшеу |
||||
| МСАК | 21 | PGED3/VREF-/ AN2/RPI132/CTED2/RB0 | Ортақ ADC ядросы | Артқы эмф нөлдік айқаспалы зондтау ФАЗА C |
| PHB | 20 | AN1/C1IN1+/RA1 | Ортақ ADC ядросы | Артқы эмф нөлдік айқаспалы зондтау ФАЗА B |
| PHA,
Кері байланыс |
19 | AN0/OA2OUT/RA0 | Ортақ ADC ядросы | Артқы эмф нөлдік айқаспалы зондтау ФАЗА A |
|
Байланыс жоқ |
||||
| – | 35,12,37,38 | |||
| – | 43,44,24 | |||
| – | 30,13,27 | |||
MOSFET Драйверінің PIN ФУНКЦИЯЛАРЫ
|
Сигнал |
Mcp8026
Pin Сан |
Mcp8026
Бекіту функциясы |
MCP8026 Функция блогы |
Ескертулер |
|
Қуат және жерге қосу |
||||
| VCC_LI_PO WER | 38,39 | VDD |
Айнымалы генератор |
11-14 вольт |
| PGND | 36,35,24,20
,19,7 |
PGND | Жер | |
| V12 | 34 | +12 В | 12 вольт шығысы | |
| V5 | 41 | +5 В | 5 вольт шығысы | |
| LX | 37 | LX | 3.3 В шығысына арналған бак реттегішінің қосқыш түйіні | |
| FB | 40 | FB | 3.3 В шығысы үшін Бак реттегішінің кері байланыс түйіні | |
|
PWM шығысы |
||||
| PWM3H | 46 | PWM3H |
Қақпаны басқару логикасы |
Қосымша мәліметтер алу үшін құрылғы деректер парағын қараңыз |
| PWM3L | 45 | PWM3L | ||
| PWM2H | 48 | PWM2H | ||
| PWM2L | 47 | PWM2L | ||
| PWM1H | 2 | PWM1H | ||
| PWM1L | 1 | PWM1L | ||
|
Ағымды анықтау түйреуіштері |
||||
| I_SENSE2- | 13 | I_SENSE2- |
Моторды басқару блогы |
А фазасы шунт |
| I_SENSE2+ | 14 | I_SENSE2+ | А фазасы шунт +ve | |
| I_SENSE3- | 10 | I_SENSE3- | В фазасы шунт -ve. Бұл шунт инвертордың W жарты көпірінде екенін ескеріңіз. | |
| I_SENSE3+ | 11 | I_SENSE3+ | B фазасы шунт +ve. Бұл шунт инвертордың W жарты көпірінде екенін ескеріңіз. | |
| I_SENSE1- | 17 | I_SENSE1- |
Моторды басқару блогы |
Анықтама томtage -ve |
| I_SENSE1+ | 18 | I_SENSE1+ | 3.3V/2 анықтамалық томtage +ve | |
| I_OUT1 | 16 | I_OUT1 | Буферлі шығыс 3.3 В/2 Вольт | |
| I_OUT2 | 12 | I_OUT2 | Ampшығарылған А фазалық ток | |
| I_OUT3 | 9 | I_OUT3 | Ampкөтерілген шығыс B фазасының тогы | |
|
Сериялық DE2 интерфейсі |
||||
| DE2 | 44 | DE2 | Айнымалы генератор | Драйверді конфигурациялауға арналған сериялық интерфейс |
|
MOSFET қақпасының кірістері |
||||
| U_Motor | 30 | PHA |
Қақпаны басқару логикасы |
Мотор фазаларына қосылады. |
| V_Motor | 29 | PHB | ||
| W_Motor | 28 | МСАК | ||
|
Жоғары жағындағы MOSFET қақпасы жетегі |
||||
| HS0 | 27 | HSA |
Қақпаны басқару логикасы |
Жоғары жағы MOSFET A фазасы |
| HS1 | 26 | HSB | Жоғары жағы MOSFET B фазасы | |
| HS2 | 25 | HSC | Жоғары жағы MOSFET C фазасы | |
|
Bootstrap |
||||
| VBA | 33 | VBA |
Қақпаны басқару логикасы |
Жүктеу белбеуі конденсаторының шығысы А фазасы |
| VBB | 32 | VBB | Жүктеу белбеуі конденсаторының шығыс фазасы В | |
| VBC | 31 | VBC | Жүктеу белбеуі конденсаторының шығыс фазасы C | |
|
Төмен жағындағы MOSFET қақпасы жетегі |
||||
| LS0 | 21 | LSA |
Қақпаны басқару логикасы |
Төмен жағы MOSFET фазасы А |
| LS1 | 22 | LSB | Төмен жағы MOSFET B фазасы | |
| LS2 | 23 | LSC | Төмен жағы MOSFET C фазасы | |
|
Сандық енгізу/шығару |
||||
| MotorGateDrv
_CE |
3 | CE | Байланыс порты | MC8026 MOSFET драйверін қосады. |
| MotorGateDrv
_ILIMIT_OUT |
15 | ILIMIT_OUT (белсенді төмен) | Моторды басқару блогы | |
|
Қосылымдар жоқ |
||||
| – | 8 | LV_OUT1 | ||
| – | 4 | LV_OUT2 | ||
| – | 6 | HV_IN1 | ||
| – | 5 | HV_IN2 | ||
Жабдық сипаттамасы
КІРІСПЕ
Дрон пропеллерінің анықтамалық дизайн тақтасы бір ядролы сандық сигнал контроллерінің (DSCs) dsPIC33EP отбасындағы шағын түйреуіштер саны қозғалтқышты басқару құрылғыларының мүмкіндігін көрсетуге арналған. Басқару тақтасы салмақты азайту үшін минималды құрамдас бөліктерді қамтиды. ПХД аймағын өндіруге арналған нұсқа үшін одан әрі кішірейтуге болады. Тақтаны In System Serial Programming коннекторы арқылы бағдарламалауға болады және екі ағымдағы сезу резисторын және MOSFET драйверін біріктіреді. CAN интерфейс қосқышы басқа контроллерлермен байланыс үшін және қажет болған жағдайда анықтамалық жылдамдық туралы ақпаратты қамтамасыз етеді. Контроллердің инверторы кіріс көлемін аладыtage 10В-тан 14В-қа дейінгі диапазонда және көрсетілген жұмыс көлемінде 8А (RMS) үздіксіз шығыс фазалық тогын бере алады.tage ауқымы. Электрлік сипаттамалар туралы қосымша ақпаратты В қосымшасынан қараңыз. “Электр техникалық сипаттамалары”.
ҚҰРАМДЫҚ БӨЛІМДЕР
Бұл тарауда Дрон пропеллерінің анықтамалық дизайн кеңесінің келесі аппараттық бөлімдері қамтылған:
- dsPIC33EP32MC204 және байланысты схемалар
- Нәр беруші
- Ағымдық сезім схемасы
- MOSFET қақпасының драйверінің схемасы
- Үш фазалы инвертор көпірі
- ICSP тақырыбы/отладчик интерфейсі
- dsPIC33EP32MC204 және байланысты схемалар
- Нәр беруші
Контроллер тақтасында реттелетін үш том барtage MCP12 MOSFET драйвері арқылы жасалған 5В, 3.3В және 8026В шығыстарын шығарады. 3.3 вольт MCP8026 борттық бак реттегіші мен кері байланыс орнату арқылы жасалады. Схемалар бөліміндегі A-1 СУРЕТтегі қызыл жолақты қараңыз. Батареядан сыртқы қуат көзі инверторға қуат қосқыштары арқылы тікелей беріледі. 15 мкФ конденсатор жүктеменің жылдам өзгеруі кезінде тұрақты жұмыс үшін тұрақты ток сүзгісін қамтамасыз етеді. Әрбір томның шығыс тогы мүмкіндігін құрылғының (MCP8026) деректер парағын қараңызtage шығару. - Ағымдық сезім схемасы
Ток танымал «екі шунт» әдісі арқылы сезіледі. Екі 10 миллион шунт микросхемадағы операциялық кірістерге ағымдағы кірісті қамтамасыз етеді.Ampс. Оп-Amps дифференциалды күшейту режимінде 7.5 күшейтумен 22 қамтамасыз етедіAmp ең жоғары фазалық токты өлшеу мүмкіндігі. The ampА фазасынан (U жартылай көпір) және В фазасынан (W жартылай көпір) көтерілген ток сигналы dsPIC контроллерінің микробағдарламасы арқылы түрлендіріледі. А томtag3.3 В/2 үшін буферлі шығысы бар e анықтамасы ток сезу тізбектері үшін шусыз нөлдік сілтемені қамтамасыз етеді. Мәліметтер алу үшін Схемалар бөлімін СУРЕТ А-4 қараңыз. - MOSFET қақпасының драйверінің схемасы
Тақтада орналасқан және MOSFET-терді ең төменгі жұмыс көлемімен тиісті түрде қосуды ескере отырып жасалған, жүктеу конденсаторлары мен диодтарды қоспағанда, қақпа дискі іштей өңделеді.tage. MCP8026 операциялық томының техникалық сипаттамаларын қараңызtagдеректер парағындағы e ауқымы.
Қосылу туралы мәліметтерді Схемалар бөлімінен A-1 СУРЕТІН қараңыз. - Үш фазалы инвертор көпірі
Инвертор барлық 3 квадрантта жұмыс істей алатын 6 N арналы MOSFET құрылғылары бар стандартты 4 жарты көпір болып табылады. MOSFET драйвері MOSFET қақпаларына айналу жылдамдығын шектейтін сериялы резисторлар арқылы тікелей интерфейс жасайды. Конденсаторлар мен диодтар желісінен тұратын стандартты жүктеу тізбегі жоғары жақты MOSFET-тің әрқайсысы үшін тиісті қосу қақпасының көлемі үшін қамтамасыз етілген.tage. Жүктелетін конденсаторлар мен диодтар толық жұмыс көлеміне есептелгенtage диапазон және ток. Үш фазалы инвертор көпірінің шығысы қозғалтқыштың үш фазасы үшін U, V және W мәндерінде қол жетімді. Байланыс және басқа мәліметтер үшін Схемалар бөлімін А-4 СУРЕТТІ қараңыз.
ICSP тақырыбы/отладчик интерфейсі
Smart Drone Controller тақтасын бағдарламалау: Бағдарламалау және жөндеу бір ICSP қосқышы ISP1 арқылы жүзеге асырылады. 4-1 кестеде көрсетілгендей 1-ден 2-ге жалғанған PKOB қосқышымен бағдарламалау үшін PICKIT 2 пайдаланыңыз. MPLAB-X IDE немесе MPLAB-X IPE арқылы бағдарламалауға болады. Тақтаны 11-14 вольтпен қуаттандырыңыз. Сәйкес алтыбұрышты таңдаңыз file және IDE/IPE нұсқауларын орындаңыз. Шығыс терезесінде «Бағдарламалау/тексеру аяқталды» хабары көрсетілгенде бағдарламалау аяқталды.
- Түзету нұсқаулары үшін MPLAB PICKIT 4 деректер парақтарын қараңыз
Аппараттық ҚОСЫЛЫМДАР
Бұл бөлім Drone контроллерінің жұмысын көрсету әдісін сипаттайды. Анықтамалық дизайн бірнеше қосымша борттан тыс керек-жарақ модульдері мен қозғалтқышты қажет етеді.
- PWM контроллеріне 5 В қуат көзі
- PWM контроллері жылдамдық анықтамасын немесе өзгермелі көлем беру үшін потенциометрді беру үшін қолданыладыtage жылдамдық анықтамасы
- В қосымшасында сипатталғандай параметрлері бар BLDC қозғалтқышы
- 11-14 В және 1500 мАч сыйымдылығы бар батарея қуат көзі
Сәтті жұмыс істеу үшін осы жерде көрсетілгендерді ауыстыру үшін кез келген үйлесімді марканы немесе үлгіні пайдалануға болады. Төменде көрсетілгендер бұрынғыampжоғарыда аталған керек-жарақтар мен осы демонстрация үшін пайдаланылатын қозғалтқыштар.
PWM контроллері:
BLDC қозғалтқышы: DJI 2312
Батарея:
Пайдалану нұсқаулары: Төмендегі қадамдарды орындаңыз:
Ескерту: БҰЛ УАҚЫТТА БҰРАНТТЫ ОРНАТУҒА БОЛМАЙДЫ
1-қадам: Негізгі қуат көзіне қосылу
Смарт контроллерді қуаттандыру үшін батареяны '+' және '-' VDC және GND терминалдарына қосыңыз. Тұрақты ток көзін де пайдалануға болады.
2-қадам: смарт Drone контроллеріне жылдамдықты анықтау сигналы.
Контроллер PWM контроллерінен 5В максималды шыңында жылдамдықты енгізу анықтамасын алады. PWM контроллерінің шығысы суретте көрсетілгендей 5 В төзімді кіріс істікшесіне қосылатын жерге сілтеме жасайтын 5 В сигнал шығысын қамтамасыз етеді. Сондай-ақ, жерге қосылатын орын көрсетілген.
3-қадам: PWM контроллеріне қуат беру.
Коммутатордың тұрақты кірісін батарея терминалдарына және шығысын (5В) PWM контроллерінің қорегіне қосыңыз.
4-қадам: PWM контроллерінің конфигурациясы:
PWM контроллерінің сигнал импульсінің ені жалған ҚОСУ мен шамадан тыс жылдамдықты болдырмау үшін микробағдарламадағы жарамды сигнал үшін тексеріледі. Контроллерде екі түймелі қосқыш бар. «Таңдау» қосқышы арқылы қолмен жұмыс режимін таңдаңыз. Жылдамдықты басқарудың 3 деңгейін таңдау үшін «Импульстік ені» түймесін пайдаланыңыз. Коммутатор әр басқан сайын PWM жұмыс циклінің шығысы үшін 3 диапазон арқылы айналады.
- Ауқым 1: 4-11%
- Ауқым 2: 10-27.5%
- Ауқым 3: 20-55%
Дисплей индикаторы диапазондағы жұмыс циклінің сызықтық өзгеруі үшін 800-ден 2200-ге дейін өзгереді. PWM контроллеріндегі потенциометрді бұру PWM шығысын арттырады немесе азайтады.
5-қадам: Мотор терминалын қосу:
Қозғалтқыш терминалдарын PHASE A,B және C фазаларына қосыңыз. Кезең қозғалтқыштың айналу бағытын анықтайды. Дронның қалаған айналуы пропеллердің босап кетуіне жол бермеу үшін қозғалтқышқа сағат тілімен қарайды. Сондықтан пышақтарды орнатпас бұрын айналу бағытын растау маңызды. PWM контроллеріндегі потенциометрді ең аз импульс енінен (800) бастап реттеу арқылы PWM анықтамалық сигналын беріңіз. Мотор 7.87% жұмыс циклінде (50 Гц) және одан жоғары айналуды бастайды. 7 сегментті дисплей қозғалтқыш айналғанда 1573 (7.87% жұмыс циклі) мен 1931 (10.8% жұмыс циклі) аралығын көрсетеді. Айналу бағытының сағат тіліне қарсы екенін растаңыз. Олай болмаса, қозғалтқыш терминалдарына екі қосылымды ауыстырыңыз. Потенциометрді ең төменгі жылдамдық параметріне қайтарыңыз.
6-қадам: Пропеллерді орнату:
Батарея қуатын ажыратыңыз. Бұранданың қалақшасын сағат тілімен қозғалтқыш білігіне бұрау арқылы бекітіңіз. Жұмыс кезінде таяқшаны/моторды қолды созып, барлық кедергілерден және адамдардан қауіпсіз қашықтықта мықтап ұстаңыз. Қуат көзін қосыңыз. Бұранданың әрекеті айналдыру кезінде қолға күш береді, сондықтан дене жарақатын болдырмау үшін қатты ұстау қажет. Жылдамдықты өзгерту үшін потенциометрді бұраңыз (дисплей 1573 және 1931 жылдар аралығын көрсетеді) Бұл демонстрацияны аяқтайды.
Төмендегі суретте демонстрацияға арналған жалпы сымды орнату көрсетілген.
Схемика
ТАҚТА СҰЛБАСЫ
Бұл бөлімде dsPIC33EP32MC204 дрон пропеллерінің анықтамалық дизайнының схемалық диаграммалары берілген. Анықтамалық дизайн төрт қабатты FR4, 1.6 мм, жалатылған тесік (PTH) конструкциясын пайдаланады.
А-1 кестеде анықтамалық дизайн схемалары жинақталған:
| А-1 КЕСТЕ: СХЕМАТИКАЛАР | ||
| Сурет индексі | Схемика Парақ № | Аппараттық бөлімдер |
|
Сурет A-1 |
1/4 |
dsPIC33EP32MC204-dsPIC DSC(U1) өзара байланыстары MCP8026-MOSFET драйверінің өзара қосылымдары
3.3 В аналогтық және цифрлық сүзгі және кері байланыс желісі dsPIC DSC ішкі операциялық ampүшін көтергіштер ampLiving Bus Current Bootstrap желісі. |
|
Сурет A-2 |
2/4 |
Жүйе ішіндегі сериялық бағдарламалау тақырыбы ISP1 CAN байланыс интерфейсі тақырыбы P5 Сыртқы PWM жылдамдығын басқару интерфейсі тақырыбы P2
Сериялық жөндеуші интерфейсі P3 |
|
Сурет A-3 |
3/4 |
DC автобус томtage масштабтау резисторының бөлгіші Back-emf voltage масштабтау желісі
Оп-Amp фазалық токты анықтауға арналған күшейту және анықтамалық схема |
| Сурет A-4 | 4/4 | Моторды басқару инверторы – үш фазалы MOSFET көпірі |
A-1 суреті:
Сурет A-2
Сурет A-4
Электр техникалық сипаттамалары
КІРІСПЕ
Бұл бөлім dsPIC33EP32MC204 Дрон қозғалтқышының контроллерінің анықтамалық дизайнына арналған электр техникалық сипаттамаларын береді (В-1 кестені қараңыз).
ЭЛЕКТРЛІК СИПАТТАМАЛАР 1:
| Параметр | Жұмыс істеп тұр Ауқым |
| DC Vol Volume енгізуtage | 10-14 В |
| Абсолютті максималды кіріс тұрақты ток Voltage | 20В |
| VDC және GND қосқышы арқылы максималды кіріс тогы | 10A |
| Әр фазадағы үздіксіз шығыс тогы @ 25°C | 44A (Шың) |
| Мотордың техникалық сипаттамалары: DJI 2312 | |
| Мотор фазасының кедергісі | 42-47 милли Ом |
| Қозғалтқыш фазасының индуктивтілігі | 7.5 микро-Генрис |
| Мотор полюстерінің жұптары | 4 |
Ескерту:
- +25°C қоршаған орта температурасында және рұқсат етілген Кіріс тұрақты ток көлемінің шегінде жұмыс істегендеtage диапазоны 5А (RMS) дейінгі үздіксіз фазалық токтар үшін тақта жылулық шектерде қалады.
Материалдық есеп (BOM)
МАТЕРИАЛДАР
| Элемент | Түсініктеме | Дизайнер | Саны |
| 1 | 10 мкФ 25 В 10% 1206 | C1 | 1 |
| 2 | 10 мкФ 25 В 10% 0805 | C2，C17, C18 | 3 |
| 3 | 1 мкФ 25 В 10% 0402 | C3, C5 | 2 |
| 4 | 22 мкФ 25 В 20% 0805 | C4 | 1 |
| 5 | 100нФ 25В 0402 | C6 | 1 |
| 6 | 2.2 мкФ 10 В 0402 | C24, C26 | 2 |
| 7 | 1 мкФ 25 В 10% 0603 | C7, C8, C9, C10, C12, C13 | 6 |
| 8 | 100нФ 50В 10% 0603 | C11, C14, C15, C20 | 4 |
| 9 | 1.8нФ 50В 10% 0402 | C16 | 1 |
| 10 | 0.01 мкФ 50 В 10% 0603 | C19, C23, C27, C25 | 3 |
| 11 | 100pF 50V 5% 0603 | C21, C22 | 2 |
| 12 | 680 мкФ 25 В 10% RB2/4 | C28 | 1 |
| 13 | 5.6нФ 50В 10% 0603 | C29, C30 | 2 |
| 14 | 1N5819 SOD323 | D1, D2, D3, D7 | 4 |
| 15 | 1N5819 SOD323 | D4, D5, D6 | 3 |
| 16 | 4.7 мкФ 25 В 10% 0805 | E1 | 1 |
| 17 | TPHR8504PL SOP8 | NMOS1, NMOS2, NMOS3, NMOS4, NMOS5, NMOS6 | 6 |
| 18 | 15uH 1A SMD4*4 | P4 | 1 |
| 19 | 200R 1% 0603 | R1, R2 | 2 |
| 20 | 0R 1% 0603 | R5, R27 | 2 |
| 21 | 47K 1% 0603 | R4, R6, R14, R24 | 4 |
| 22 | 47R 1% 0402 | R7, R8, R9, R18, R19, R20 | 6 |
| 23 | 2K 1% 0603 | R10, R37, R38, R39, R40, R42, R45, R46, R48, R49, R54, R57 | 12 |
| 24 | 300K 1% 0402 | R11, R12, R13 | 3 |
| 25 | 24.9R 1% 0603 | R15, R16, R17 | 3 |
| 26 | 100K 1% 0402 | R21, R22, R23 | 3 |
| 27 | 0.01R 1% 2010 | R25, R26 | 1 |
| 28 | 0R 1% 0805 | R28 | 1 |
| 29 | моншақ 1R 0603 | R29 | 1 |
| 30 | 18K 1% 0603 | R30 | 1 |
| 31 | 4.99R 1% 0603 | R31 | 1 |
| 32 | 11K 1% 0603 | R32 | 1 |
| 33 | 30K 1% 0603 | R33, R34, R47, R50 | 4 |
| 34 | 300R 1% 0603 | R35, R44, R55 | 3 |
| 35 | 20 мың 1% 0603 | R36 | 1 |
| 36 | 12K 1% 0603 | R41, R53, R56 | 3 |
| 37 | 10K 1% 0603 | R43, R52 | 2 |
| 38 | 1 мың 1% 0603 | R51 | 1 |
| 39 | 330R 1% 0603 | R58, R59 | 2 |
| 40 | DSPIC33EP64MC504-I/PT TQFP44 | U1 | 1 |
| 41 | MCP8026-48L TQFP48 | U2 | 1 |
| 42 | 2 PIN-68016-106HLF | P1, P2, P3 | 3 |
| 43 | 5 PIN-68016-106HLF | ISP1 | 1 |
| 44 | 6 PIN-68016-106HLF | P5 | 1 |
Сынақ нәтижелері
Дрон пропеллерінің анықтамалық дизайнын сипаттау үшін сынақтар жасалды. 12-беттегі орнатуда көрсетілген 1 В, төрт полюсті жұп үш фазалы PMSM Drone қозғалтқышы пышақтары бекітілген сынақ үшін пайдаланылды. D-1 кестесі сынақ нәтижелерін қорытындылайды. D-1 суретте жылдамдық пен кіріс қуаты көрсетілген.
D-1 кестесі
D-1 суреті
Құжаттар / Ресурстар
 |
MICROCHIP dsPIC33EP32MC204 Дрон пропеллерінің анықтамалық дизайны [pdf] Пайдаланушы нұсқаулығы dsPIC33EP32MC204, dsPIC33EP32MC204 Дрон винтінің анықтамалық дизайны, дрон винтінің анықтамалық дизайны, пропеллердің анықтамалық дизайны, анықтамалық дизайн, дизайн |
 |
MICROCHIP dsPIC33EP32MC204 Дрон пропеллерінің анықтамалық дизайны [pdf] Нұсқаулар DS70005545A, DS70005545, 70005545A, 70005545, dsPIC33EP32MC204 Дрон әуе винтінің анықтамалық дизайны, dsPIC33EP32MC204, ұшқышсыз әуе винтінің анықтамалық дизайны, репеллердің анықтамалық дизайны, |
