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[导读]电动机作为当今各个领域的动力主要来源,如今全世界大约二分之一的发电量被电机消耗掉。这样,它的控制能效至关重要。ST(意法半导体)公司致力于建立高效电机控制生态系统,不仅有适用于电机控制的微处理器MCU、电机驱动IC,还提供有免费且易于使用的电机控制软件算法,协助电机控制工程师快速实现高效的电机矢量控制方案。

零、写在前面

电动机作为当今各个领域的动力主要来源,如今全世界大约二分之一的发电量被电机消耗掉。这样,它的控制能效至关重要。ST(意法半导体)公司致力于建立高效电机控制生态系统,不仅有适用于电机控制的微处理器MCU、电机驱动IC,还提供有免费且易于使用的电机控制软件算法,协助电机控制工程师快速实现高效的电机矢量控制方案。

今天评测频道就和大家一起深入体验一下ST(意法半导体)公司提供的入门级电机开发套件——P-NUCLEO-IHM001

本次测评内容包括以下几个部分:

1、P-NUCLEO-IHM001初见

2、P-NUCLEO-IHM001认识

3、P-NUCLEO-IHM001入门

4、总结

一、P-NUCLEO-IHM001初见

1、套件初见

P-NUCLEO-IHM001套件采用一个携带方便的吸塑包装盒,包含STM32 F3 Nucleo微控制器板、基于STSPIN L6230电机驱动器芯片的直插式(plug-in)48V/1.4A电机驱动板以及一个低压无刷电机。

P-NUCLEO-IHM001套件包含了一个完整的单电机控制解决方案所需的所有硬件平台。

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图1-1 P-NUCLEO-IHM001套件包装

可以到,ST的一贯风格,吸塑包装盒,只不过这个比以往的Nucleo核心板的要厚许多,原因是里面不仅仅包含核心板,还有一个扩展板和电机模型。

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图1-2 NUCLEO-F302R8核心板正面

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图1-3 NUCLEO-F302R8核心板背面

初次拿到核心板,总感觉与以往自己的Nucleo核心板有点不一样的地方,经过仔细对比,发现最近的Nucleo核心板的丝印层颜色与以往的不同了,要浅许多。

虽然丝印层不同,但是板子本身与以往的Nucleo核心板的布局布线一样,板子最上面是一个ST-Link编程调试器,通过SWD方式连接目标微控制器,下部的微控制器和接口(Arduino和Morpho接口), 以及复位按钮和用户LED、用户按钮等资源,下面是NUCLEO-F302R8和以前的NUCLEO-F410RB放在一起,不注意的话大家是很难分辨出它们的型号!

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图1-4 NUCLEO-F302R8与NUCLEO-F410RB对比

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图1-5 X-NUCLEO-IHM07M1扩展板正面

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图1-6 X-NUCLEO-IHM07M1扩展板背面

X-NUCLEO-IHM07M1扩展板才是P-NUCLEO-IHM001套件的核心,是ST公司专门为STM32 Nucleo核心板设计的扩展板,板载一颗L6230驱动器,PowerSO36封装,采用ST morpho接口与STM32 Nucleo核心板链接,同时预留了Arduino UNO R3接口,方便用户自行焊接使用,同时提供电源和电机接口。用扩展板可方便完成三相无刷直流电动机控制。整个扩展板的颜色以深蓝色为背景,以与NUCLEO核心板相区别。同时扩展板上面开了个槽,主要是不影响下面的核心板的复位按键和用户按键。

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图1-7 BR2804-1700Kv-1型三相无刷直流电机

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图1-8 BR2804-1700Kv-1型电动机名牌

可以看到,P-NUCLEO-IHM001套件选择了奔牛公司的BR2804-1700Kv-1型三相无刷直流电动机,十分小巧。这个电机主要用于航模等,可提供足够的动力!

P-NUCLEO-IHM001套件选择堆叠式结构,系统组装后,是不是看着很小巧,但很专业!

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图1-9 P-NUCLEO-IHM001套件组装

2、DEMO上电

P-NUCLEO-IHM001套件包装盒中,还给大家一个简要的说明页,如下图。说明页的正面是关于套件的特点的简要说明。

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图1-10 P-NUCLEO-IHM001套件说明页正面

背面是关于套件的演示步骤、关键特点、系统要求和开发工具等。可以看到, 开发套件支持的开发工具有MDK-ARM、IAR和AC6 SW4STM32等开发工具,使用USB type A转mini-B转接线与计算机连接,支持工作电压8-48V,最大输出峰值电流2.8A,可采用1或3电阻采样电流传感器等。

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图1-11 P-NUCLEO-IHM001套件说明页背面

拿到P-NUCLEO-IHM001套件,每个人都会迫不及待的体验一把,好在ST在出厂的时候给大家烧录好了工程实例,可以演示梯形6步电机控制算法和矢量控制算法的电机控制。那下面就来演示一番。

P-NUCLEO-IHM001套件包含了基于STM32 Nucleo的电机控制所需所有的硬件,若要运行,可按以下具体步骤:

(1)将X-NUCLEO-IHM07M1扩展板插入到NUCLEO-F302R8核心板的ST morpho接口上。

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图1-12 扩展板与核心板链接

注意方向,不能插反,X-NUCLEO-IHM07M1扩展板缺口朝上,需要将NUCLEO-F302R8核心板的两个按键露出。

(2)将三相无刷直流电动机的U、V、W三相连接到X-NUCLEO-IHM07M1扩展板的J2接口上。

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图1-13 扩展板与电机接口

注意U、V、W三相的接线顺序不能接错,白色或黄色线接OUT1接口,黑色线接OUT2接口,红色线接OUT3接口。这主要是与P-NUCLEO-IHM001套件的固件例程保持一致,如果接错,电机的顺时针与逆时针旋转方向与例程不一致。

(3)选择跳接线来配置P-NUCLEO-IHM001套件运行的控制算法。

a)在NUCLEO-F302R8 核心板上确保JP1断开,JP5电源跳线选择E5V,JP6短接。

b)在X-NUCLEO-IHM07M1扩展板上,确保JP9和JP3跳线短接。

<1>如果选择算法是梯形6步法,需要将JP1和JP2断开,同时J5和J6选择1SH边短接。

<2>如果选择矢量(FOC)控制算法,需要将JP1和JP2闭合,同时J5和J6选择3SH边短接。

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图1-14 X-NUCLEO-IHM07M1扩展板跳接线

(4)将直流电源连接到J1接口,并上电。

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图1-15 X-NUCLEO-IHM07M1扩展板电源接线

注意,对于套件自带的BR2804型电机,额定电压11.1V,最大电压可选12V。至于正负极可按板子上的丝印层。

(5)当系统上电或复位之后,在X-NUCLEO-IHM07M1扩展板上的LED灯D11的闪烁次数可以确定选择的控制算法:

a)如果闪烁2次,则选择的控制算法为矢量控制。

b)如果闪烁4次,则选择的控制算法为梯形6步控制。

(6)按下NUCLEO-F302R8核心板上的蓝色用户按键B1,电动机就会运行起来。

(7)旋转X-NUCLEO-IHM07M1扩展板上的蓝色电位器旋钮,可以调整电机的速度。

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图1-16 电机启动按钮与电机速度调整旋钮

这里录制了一段视频,大家可以看到P-NUCLEO-IHM001套件的例程功能。

视频1-1 P-NUCLEO-IHM001套件DEMO演示

通过板载例程,我们对P-NUCLEO-IHM001套件有了初步的了解,感受到了这个套件的方便之处,只需要简单设置一下跳线,就可以方便的在两种控制算法的切换,而且提供的完整的例程来入门。

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