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[P-NUCLEO-IHM002] Inc的FOC学习之旅(1)

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Inc_brza 发布时间:2017-8-22 02:35
一、前言' }- v/ v3 |0 B+ j. }7 s# _
    收到意法社区发来的FOC套件很久了,但是因为工作一直很忙,所以抽不出时间来玩电机。但是,已经希望学习bldc很久了,这次意法社区给了我一次这么好的机会,不抓住机会,后悔终生啊!作为一名电机初学者,我不能像各位大神那样发表各种高大上看不懂的示波器图片,所以只能一步一步的学习什么叫BLDC,什么叫FOC,什么又是六步驱动、三电阻/单电阻采样,无位置传感,有位置传感等等。
: ~8 v5 v; g5 ?: L8 j8 s
4 y% r0 e' T: |二、无刷电机概括
5 [) C. _8 m$ n7 D2 j1 O6 \* n    无刷直流电机,英文为Brushless Direct Current, BLDC。是一种快速普及的电机类型,正如名称说的那样,无刷电机不用电刷来换向,而是使用电子换向,所以跟有刷直流电机以及感应电机相比,具有快速动态响应、寿命长、运转无噪音、更好的转速-转矩特性以及更高的转速范围等,这些优点使BLDC6 w2 D. t1 M( N
在市场上应用甚广,从无人机、云台到家用电器洗衣机、风扇再到工业控制机械臂等等。# ^+ [, f7 c( o) ~/ p+ v: Y

* W" s+ L5 |% x5 E( |/ j三、[P-NUCLEO-IHM002] ST意法半导体生态系列套件之FOC电机套件介绍
8 U; g( h& R1 r/ ~+ T    ST生态推出的这款P-NUCLEO-IHM002无刷电机套件,主要使用ST的Nucleo系列开发板的F302+ x-nucleo-ihm07m1组合而成。并且提供软件SDK+调试软件+代码生成SDK+稳定的硬件电路给使用者,使得使用者能在几分钟内快速搭建起开发环境并且让电机转动起来。(下面图片高能来袭)% T! E  @2 J; a" H
TIM截图20170822015625.png
& C6 z; U% `4 B( T: @- y! G, O上图为套件高清照,绝对够裸,P-NUCLEO-IHM002套件包含一个nucleo底板+x-nucleo-ihm07m1的扩展版组合而成,配套一个DR2804无刷电机,此电机适用于航模上,重量轻,转速高,然后是一个12V 2A的电源适配器+3种不同区域用的插头,插头能直接挂上适配器接到220V上,非常的方便。! |! B9 A5 }' G$ V- O' P3 k
首先介绍适配器
2 e; X' `) {# }- z( s5 f12V2A能给套件提供充足的电源,而且插头制式可以随意更换,用料十分足,或许这就是大厂吧.jpg
( V" B$ A, l! B8 E% m2 y% U$ C3 X7 D E63A1D452BB0953D61759007F53DE794.png
# j. a, a+ Q/ L$ @) f1 p2 k适配器搭配的三种接头,采用抽插式自锁的方式组合,牢固而且方便更换
7 h, w3 s0 o6 M, g; [# d. l: W 32535A2942C946FA811FB07B87809489.png 8 ]' u5 @* h) R5 @  P
虽然图片90度转过来,但是无碍,我是为了治好读者的歪脖子病着,no welcome!0 C, B! _  j6 P4 `6 C" g) q- m
01408BAFCDB55CFF963C7666062C6BE2.png 574833B10BA87AB3A769BD89C080A362.png
$ l) U7 H0 v3 S' s如图所示,安装十分方便,插进去后下方会自动卡紧,妈妈再也不用担心我买转换插头了!% S" z" m: r" `3 ~. `/ Z* X5 r
电机与适配器通过2.5端子接到套件上,下面是把线接好的图片,请不要羡慕,谢谢!
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. K# U+ Y' f8 O
! o' D& |- \; w* W, A& L好了,在这个时候,请别太鸡冻去通电,包装带的说明书有说明:nucleo上需要接E5V,和JPx的接法,需要按照说明书说的做去把跳线接好!; l  |" C7 G4 G/ B& q
如果不会接,请认真看说明书,我就不浪费篇幅来做跳线介绍了。关于电机3根线的接线顺序,我的意思是:随便接~无非就是正反转可能需要调整,现在并不是调飞机,所以不用怕炸鸡~( [2 ~& b/ z( w% X
飞好线之后,可以通电了,通电后扩展版红灯会闪两下,表示老子装的是FOC固件,逗逼请按照FOC,3电阻采样解法把跳线接好,神级逗逼请随意接,烧了算你自己的~+ M9 D& L" @5 G, `$ B
一切准备功夫完成后,接下来请大声喊出我们的口号:$ m, D) I5 `, _" b$ R
我们是谁~                                                   逗逼电子爱好者' G! U8 P; o8 c
我们要干嘛~                                                干电机
+ |  ], ^* e0 h. }5 F我们要怎么干~                                             拿起套件就是干
, E9 b: a2 m/ U5 I5 X( X% s5 `
) @' H0 f0 j) v8 w在进行了30分钟的阿门祈祷后,把那黑呦呦的排插刺进那如丝般顺滑的排插,套件都的灯都亮(嗨)起来了8 V/ p& ?9 ?$ [' r2 `
在这里,请各位干电机的伙伴们,别把电机直接放在桌子上让他转啊~请别把电机当陀螺,人家也是有感情的~
3 K8 h+ q; M, t! ]' z1 I( {1 c! F  V# M$ M
338257C26C18A5272A688AFF711B1A7B.png D5B4BBFF3889981FE33C859936CD8834.png C936D9F13F3EB6BDC9576FC707B00905.png 4 m( K) o5 d7 }: b" ~$ ^
; B  d: W+ c, ^0 U5 e% e1 w
当你按下蓝色按键后,电机就会温柔的转起来了,你想让电机干得快一点,调节蓝色的电位器即可,至此,电机套件介绍完毕!
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四:基础概念
& I5 @/ s( K5 n2 E5 H4 Y& o: U( D转速:每分钟转速[size=15.008px],或称之每分钟回转数,英文RPM[size=15.008px],全写是[size=15.008px]Revolution(s) Per Minute[size=15.008px],是转动性物体在转动速度上的一种衡量[size=15.008px]单位[size=15.008px],所指的是一个物体在一分钟内的旋转圈数,一圈即是指一次的绕周转动,若以[size=15.008px]数学[size=15.008px]上的角度单位来衡量即是转动了360[size=15.008px][size=15.008px]。
* R$ C. G2 v1 h  V3 g[size=15.008px]
  b( H$ C6 e$ u% U
7 B- o8 ^* m+ u! z* v) a+ r/ P
[size=15.008px]转矩:[size=15.008px]在[size=15.008px]物理学[size=15.008px]里,[size=15.008px]作用力[size=15.008px]促使物体绕着[size=15.008px]转动轴[size=15.008px]或[size=15.008px]支点[size=15.008px]转动的趋向,[1][size=15.008px]称为力矩[size=15.008px]([size=15.008px]torque[size=15.008px]),也就是扭转的力。转动力矩又称为转矩[size=15.008px]。力矩能够使物体改变其[size=15.008px]旋转运动[size=15.008px]。推挤或拖拉涉及到作用力 ,而扭转则涉及到力矩。如图右,力矩[size=15.008px][size=15.008px]等于径向矢量[size=15.008px][size=15.008px]与作用力[size=15.008px][size=15.008px]的[size=15.008px]叉积  `* z1 ^+ k$ ?  ]5 G
# s7 M6 g& V# L! B/ P9 N$ N, B3 a8 d/ I
反电动势:反电动势[size=15.008px](counter emf[size=15.008px]或back emf[size=15.008px])是指有反抗[size=15.008px]电流[size=15.008px]通过趋势的[size=15.008px]电动势[size=15.008px],其本质上属于感应电动势[size=15.008px]。[size=15.008px]电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个感应电动势总要削弱[size=15.008px]电源[size=15.008px]电动势的作用,这个感应电动势即为反电动势。
1 s2 E  ^" I1 N+ w2 S! f, |[size=15.008px]
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' w$ X7 v+ a' d; F1 b% H- o[size=15.008px]定子:BLDC电机的定子由铸钢片组成,巴拉巴拉巴拉,反正就是电子里不会动的那货。( {2 U0 V$ w4 ?2 k
[size=15.008px]转子:BLDC电机的转子用永磁铁制成,一般可有2到8对磁极,巴拉巴拉,就是会转的那货。
* X! F9 u" ~, _[size=15.008px]/ S5 J0 D4 e: I8 f. B) _
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[size=15.008px]霍尔传感器:BLDC电机的换向是以电子方式控制的,要让电机转动,必须按照一定的顺序给定子绕组通电。为了确定按照通电的哪一个绕组将得电,只要转子的位置很重要。所以常用的会在定子里嵌入3个霍尔传感器。5 ]4 ~5 G) r" Z: T1 R; {9 T
[size=15.008px]4 C' t' M7 b3 M
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[size=15.008px]峰值转矩:应用所需的峰值转矩可以通过负载转矩、惯性转矩和克服摩擦所需的转矩相加所得
2 o! z# F9 A' Z[size=15.008px]    Tp = (TL + TJ + TF) × 1.2
& r. e% T( j7 m& g2 m& C3 A/ i6 u[size=15.008px]. l  s3 i3 P1 Q, d6 K. X

( r5 t6 q7 R5 u2 l[size=15.008px]惯性转矩:负载从静止加速或者从低速到加速所需要的转矩。, x2 h/ W9 n, W5 E
[size=15.008px]% |  t7 M; v1 W1 @

- Y4 a2 {# Y; m. }( {[size=15.008px]RMS转矩要求(Trms)3 L/ G" R0 W7 a; p
[size=15.008px]均方根转矩可以粗略,这取决于峰值转矩、负载转矩、惯性转矩、摩擦转矩
) g# I$ l8 U4 ?* f; v' V. K[size=15.008px]
$ R" z0 d! u, v/ C6 @: c" A
* l3 c8 j" h) I7 R  C" o1 L
[size=15.008px]最后是转速范围,就是应用所需的电机转速。
; b, d  L1 e; x8 y1 q: @% b* @[size=15.008px]
4 G) Q: e8 U. o! g8 D9 G: c' _
7 H2 e6 J9 F5 t3 R9 c& X$ e
[size=15.008px]以下下是套件电机的cad图: p* {4 Y, t( \7 U0 Z3 ^  f
BR2804-1700_BLDC.png 4 l  w8 `( R% E
DR2804_BLDC_CAD.png 2 c' S) x. u; N: I) T- J

+ F8 I- l- r1 C& z; V8 v总结:初步了解BLDC的组成、以及BLDC的基本特性,了解[P-NUCLEO-IHM002]套件的组成以及使用,并且使用demo转动电机,体验电机转动效果!
$ ^2 I  ?7 ]) m  I. P% B5 H( u- }
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收藏 评论4 发布时间:2017-8-22 02:35

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4个回答
zero99 回答时间:2017-8-22 09:08:09
111.png . L* {$ l3 b0 {* `
斜阳 回答时间:2017-8-22 18:28:41
gujiamao 回答时间:2017-8-23 10:48:04
我们是谁~                                                   逗逼电子爱好者5 n( a: T. n+ E7 H
我们要干嘛~                                                干电机
2 K1 o# Q9 K8 W9 b; w我们要怎么干~                                             拿起套件就是干
duqiheng861110- 回答时间:2017-12-15 22:00:41
弱弱的问一句 这个软件SDK+调试软件+代码生成SDK 在哪里下载, @! ]& c* t( L4 |& M/ {

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