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[资料] 电机马达大作开源,教你变身电机电调设计专家
2019-10-18 14:28:24  1612 电机控制 BLDC 无刷电机 电机驱动
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1、基于L6234PD的三相直流无刷 BLDC 电机驱动器(PCB工程文件+BOM)
        基于L6234PD的三相无刷电机驱动板描述:
      本次分享的是国外开源设计的BLDC 电机驱动器电路设计,由3个高功率半桥组成,可输出高达5A峰值,或4A连续输出(取决于散热器)。它的底部设计有一个大的铜接地平面,作为散热片。如果单独的铜层不能满足驱动IC散热要求,则三相直流无刷 BLDC 电机驱动器板的底部可以固定在外部散热片上。电路板上放大绕组电流,并用于感测反电动势电压以辅助换向。请注意,该驱动程序不能独立工作,需要微控制器至少输出3个PWM信号和3个使能信号,以适当的顺序使三相直流无刷 BLDC电机运行。
基于L6234PD的三相无刷电机驱动板实物展示:
7.png

基于L6234PD的三相无刷电机驱动板特性:
  • 3个半桥驱动通道
  • 4A连续,5A峰值输出电流(取决于散热器)
  • 输入电压范围:7-14 VDC(受输入电容电压限制)
  • 反向EMF感应和参考电阻分压器
  • 电源轨上使用非常低的ESR电容来处理在驱动高电流电机时预期的高纹波电流
  • 绕组电流检测电阻,带放大器升压输出信号
  • 可选的电流循环二极管,以提高效率
  • 所有微控制器I / O的ESD保护
  • 驱动器模具与PCB铜层具有良好的热合(这可能使驱动IC的手工焊接非常困难)
  • 0.200“螺钉端子块,或0.156”molex接头,用于高电流连接
  • 电路设计重要信号的测试点



2、超级牛的STM32 BLDC直流电机控制器设计,附原理图和源码等
本设计是基于STM32 BLDC直流无刷电机控制器设计,并附上原理图和源码等,供网友参考学习。源代码是基于免费开源CoOS(UCOS类似)操作系统上写的,在学习无刷电机的控制同时还能学习到操作系统的知识。同时提供用matlab的GUI编写的串口接收程序和开源的代码,实时接收速度和电流信息,便于PID测试,并且有CAN(TJA1050)接口。同时自己可以进行修改学习Matlab的GUI编程。
STM32 BLDC直流电机控制器组成如下:
1.STM32F103RB处理器 时钟72M Flash 64K RAM 20K
2.MOSFET SUD35N05-26L 55V 35A Rds=0.02
3. MOSFET驱动 IR2101S
4.输入开发板电源参数: 电源 10到20V,最大电流 20A

电源及STM32 BLDC开发板无刷电机图片:
8.png

软件资料包括如下:
  • 有无刷电机转速调节的PID程序(基于免费开源CoOS操作系统)
  • 自己做的Matlab GUI串口PID调试程序(开源,自己可以改进)
  • 自己以前做的STM32程序


3、nucleo开发板方案设计—BLDC电机电调设计
无刷直流电机控制原理:
        直流无刷电机绕组通电后,线圈内产生电流,在永磁体的磁场下产生洛伦兹力,产生力矩,从而推动转子转动。为了产生持续的力矩,线圈内的电流需要根据转子所处的位置改变方向,这也就是所产说的换相。有刷电机的换相通过电刷完成,而无刷电机的换相则是通过电子器件控制电流的通断来完成。
        无刷直流电机的换相与转子的位置有关,为了产生同一个方向持续的电磁力矩,需要根据位置的不同控制每相电流通断。根据换相位置的检测方式又可以分为无感和有感。有感指的是采用霍尔传感器检测转子位置,控制换相。而无感指的是直接利用电机的线圈绕组来控制换相。这也正是本次电调设计的主要方式。
         本次电调设计主要控制框图如下图所示,零位检测电路能够检测出无刷电机转子的切换位置,控制器根据转子位置,控制驱动电路进行每相通断切换,从而实现对电机的控制。
9.png
实物连接图:
10.png

附件内容包括:
无刷直流电机控制原理图PDF档;
无感无刷直流电机之电调设计全攻略;
该无刷直流电机控制电路分析;
源程序代码;


4、(一等奖)应用于六轴机器手臂运动控制——直流伺服反馈系统设计(硬件+源代码+上位机等)
直流伺服反馈系统概述:
        该设计主要讲述运用直流伺服反馈控制系统控制六轴机器手臂运动,该直流伺服反馈系统电路使用新唐M451单片机作为主控制芯片,同时利用直流伺服马达连成单轴运动系统,具有定位功能、过电流,过电压保护功能、具通讯功能(连成多轴同动控制)等。

直流伺服反馈控制系统硬件框图:
11.png

直流伺服反馈控制软件系统框图:
12.png

伺服反馈系统电路实物图:
13.png


5、直流无刷电机无传感器磁场定向控制设计(原理图+源码+设计说明)
本设计指导将介绍直流流无刷电机的无传感器磁场定向控制,及基于 XC836M 的风机应用参考设计。包括硬件,软件说明,开发流程介绍,并附相关原理图及参考代码。
        XC836M 主要完成电机相电流采样,磁场定向控制,位置估算, PWM 生成,同时通过UART(RS232)与上位机通讯,实现系统控制与实时信息监控。驱动电路采用英飞凌6ED003L06, 逆变电路采用英飞凌分立 IGBT IKD04N60R。
无传感器磁场定向控制系统构成:
        整流电路、开关电源、微控制器、逆变单元、驱动电路、电流采样及放大电流,下载及监控接口等部分组成。其中整流滤波、开关电源、RS232 电平转换等采用已有模块,见截图:
14.png

功能与指标:
  • 控制方式: 无传感器磁场定向控制
  • 电机类型: 永磁同步电机(风机)
  • 电流采样方式: 双桥臂电阻采样
  • 电机调速范围: 300RPM – 1200RPM(4 对极)
  • 微控制器: XC836M
  • 启动方式: 静止启动
  • 保护方式: 过流,过压、欠压,过载
  • 转速控制: 上位机软件、外部电压输入
  • 软件开发环境: Keil C51 V9.03
硬件电路参数:
  • 供电电压: 310V DC
  • 额定功率: 100W
磁场定向控制原理图部分截图:
15.png


6、开源大型电机闭环电机控制器PCB及固件源码
该大型电机闭环电机控制器允许使用带有数控机床控制器的拉丝电机,使用流行的步进和方向信号接口进行通信。当控制器以特定频率接收步进脉冲时,会在读取编码器信号时立即旋转电机,确保编码器脉冲的数量和频率与步进信号对应。它基本上允许驱动有刷马达作为步进电机,不仅仅是800,1600,甚至每转3200步,而是使用正交编码器的分辨率,这可以是您需要的任何值。如果由于某些原因控制器无法使电机达到所需的位置,则会发出系统中其他控制器的信号,以便及时停止各自的电机,以免打乱或切割作业。
大型电机闭环电机控制器电路板实物截图:
16.png

该大型电机闭环电机控制器可以连续向电机提供高达360 W(36 V 10 A)的功能,使其成为需要加速更大负载或需要高速运动的机器的不错选择。它还具有限流功能,可用于保护电机免于过热和控制施加在机器上的扭矩量。大型电机闭环电机控制器规格参数如下:
  • 与流行的STEP / DIR接口兼容
  • 支持线性或旋转正交编码器
  • 48 MHz PSoC4微控制器
  • 通过串行命令轻松调整(USB到串行转换器可能是必需的)
  • 5mΩMOSFET H桥接在2盎司铜板上,实现冷却和高效运行
  • 有罩和带键头和可插拔的螺丝端子,用于快速和干净的布线安装
  • 闭环电流调节
  • 通过两个板载LED指示故障模式
  • 支持直接E停止或限位开关连接
  • 6到36 V电机电压
  • 10连续电流输出
  • 1.8至5 V逻辑输入
  • 200 kHz编码器和步进信号频率
伺服电机:
  • 5 A 24 V时的峰值电流
  • 4000 rpm最大角速度
  • 3000 gcm峰值扭矩
  • 30瓦峰值功率
  • 1440计数每转光学编码器
  • 38mm直径,5 mm轴




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