TDM Lab

Знаю, что многие ждут разбор векторной системы управления BLDC/PMSM двигателями на уровне математики и примера собственной программной реализации.
Перед такой серьезной темой я решил подготовить немного более простую 6-ти шаговую реализацию САУ и пояснения к ней.

Это позволит ввести общие понятия замкнутой системы управления, показать реализацию основных блоков такой системы, которые во многом пересекаются с "векторкой".

Я надеюсь, что и для меня как для рассказчика и для вас как слушателей это будет неплохой подготовительный опыт к более сложной теме.

Сейчас я запустил блоки формирования шагов, измерения фазного тока, получения сигналов о положении ротора от датчиков Холла.
Я использую комплементарную модуляцию, в рабочей фазе управляю и верхним и нижним ключом. Это позволит максимально точно и быстро управлять током. см. так же.

Остается замкнуть петлю ПИ регулятором тока и подготовить рассказ. Очень надеюсь успеть до Нового Года, скорее всего видео выйдет прям под ёлочку😄

С наступающим друзья!

Пришли транзисторы к контроллерам синхронных двигателей (PMSM/BLDC)😊
Сами платы контроллеров тоже скоро будут и сразу уйдут по уже сделанным предзаказам.

Напоминаю, что до конца 24 года скидка на контроллеры 20%, сделать предзаказ можно в ВК по ссылке или написать мне на почту [email protected]

Плата для разработчика STM32, векторное управление электроприводом.
Состав: микроконтроллер STM32G431CBU6,
драйвер MOSFET DRV8303, транзисторы WMK025N06HG2
Напряжение шины DC до 50В, фазный ток до 70А.

Видео которое поясняет смысл и назначение сей платы тут: ютуб, ВК, рутуб.

Первое мигание светодиодом на микроконтроллере ВК035😊
Сопротивлялся он не очень долго, а вот макетка мне мозг немного поломала так как номера выводов не совпадали😁
Руководство пользователя на МК тут

Давно я не занимался копанием в регистрах и битах конфигурации, вспомнил как это было раньше, когда особо не было готовых отладочных плат, а микроконтроллеры покупались голыми и платы под них паялись на коленке.

А теперь следующий этап по этому проекту - производство фабричных отладочных плат.

Пришли мне долгожданные микроконтроллеры К1946ВК035 производства НИИЭТ😊

Микроконтроллеры это гражданская версия "приёмочных" МК 1921ВК035 только в пластиковом корпусе в отличии от металлокерамики.
Стоимость с НДС 1050 р/шт.

Вычислительное ядро Cortex M4F до 100МГц тактовой частоты.
Периферийные устройства заточены под управление электроприводом, в том числе синхронным.

Есть 3-канальный комплементарный ШИМ, контроллер CAN, квадратурный декодер для сигналов с энкодера, три блока захвата для сигналов с датчиков положения ротора, один АЦП до 2Мвыб/c.

Тут по ссылке есть информация по программированию.
Вот тут ссылка на Vector IDE

Камень звезд с неба не хватает, но вполне себе применим в системах управления электроприводом.
Буду сначала паять с ним макетную платку, а затем закажу нормальные ПП в формате stm32 Blue Pill. По итогу платы появятся в магазине.

А еще, это все значит, что скоро появится и дешевая+доступная версия микроконтроллера 1921ВК028, а это уже на голову более мощный инструмент😊

Прошла новость о поставке оборудования на строящийся в Кольцово (Новосибирская область) синхротрон СКИФ.

В связи с этим мне вспомнился проект использования синхротронов в качестве источников рентгеновского излучения в тонких литографических процессах.
Неплохая статья по поводу.

Там речь идет не о СКИФ-е, а о технологическом накопительном комплексе (ТНК) «Зеленоград». Строительство началось ещё в 1984г. Целью было и остается производство интегральных схем с субмикронным размером элементов методом рентгеновской литографии на пучках синхротронного излучения.

К проекту конечно есть целый ряд вопросов как по экономической целесообразности из-за огромного потребления электроэнергии, так и к длине волны рентгена возможного для получения.

Китайцы так же публиковали некоторые статьи на тему синхротронной литографии, возможно в Поднебесной даже уже что-то подобное строится, но это не точно😁

В целом, проекты синхротронов интересны и в отрыве от литографии. Это само по себе устройство изучения физического мира.

Я тут совсем забыл о распродаже 11.11😁
Это упущение надо исправить и теперь цены на USB изоляторы и предзаказ контроллеров BLDC снижены.

Покупая товары в магазине TDM Lab вы помогаете развиваться каналу, а его автору делать больше видео, текстовых и графических материалов😊

Заказ изоляторов USB по ссылке:
https://vk.com/market/product/vysokoskorostnoy-usb-izolyator-480mbitc-192215032-14479470
Видео про изоляторы: https://youtu.be/Q2zEGnCnbiE

Предзаказ контроллеров PMSM/BLDC (поставка в течении ~2мес.):
https://vk.com/market/product/predzakaz-kontroller-bldcpmsm-192215032-14282656
Видео про контроллеры: https://youtu.be/h19w21COuHU

Вопрос на заинтересованность аудитории, будут ли интересны модули изолированных дельта-сигма АЦП и вообще разбор этой технологии?
Если да - палец вверх!😊

Думаю разработать и заказать на изготовление некоторое количество таких платок, на второй фотографии пример, но с аналоговым выходом, а я хочу именно выход дельта-сигма модуляции.

Микросхемы типа AMC1306, ACPL-C797 и т.д. может кто еще и других производителей подскажет.

Такие АЦП применяются в том числе для измерений токов и напряжений при управлении электроприводом. Не каждый микроконтроллер имеет блок приема и обработки такого сигнала, но в продвинутых МК он есть.

В STM32 он носит название DFSDM (digital filter for sigma-delta modulators),
Есть в некоторых F7 типа STM32F76X, H7, L4 и возможно еще в каких-то сериях.

Обязательно есть в современных моторных МК от Texas Instruments и есть и в К1946ВК028

Вот тут STM-овский апноут про это на посмотреть: AN4990

Для новых контроллеров PMSM/BLDC теплоотводящая планка будет из медной шины 15x3.

Улучшенная версия уже в производстве на фабрике.
- Добавлены аналоговые входы для прямого подключения ручек с датчиками Холла (А1, А2 на разъеме);
- Значительно переработана печатная плата, особенно её силовая часть. Усилены и отделены от остальной платы плюсовая и минусовая силовые шины.
- много других небольших изменений с номиналами и типоразмерами элементов.

Коэффициенты теплопроводности для справки:
Медь - 394 Вт/(м·К)
Алюминий - 203 Вт/(м·К)

Предзаказ контроллеров по ссылке.

Новое видео на канале, вернее на всех каналах😊

Ютуб: https://www.youtube.com/watch?v=h19w21COuHU
Рутуб: https://rutube.ru/video/fa028ca862fb16e2de195c165fe3ff42
ВКвидео: https://vk.com/video-192215032_456239104
Дзен: https://dzen.ru/video/watch/671450608f3b99294fb106fc
upd: Платформа: https://plvideo.ru/watch?v=fQfAC8eKd39F

Партия USB изоляторов уже пришла ко мне и сейчас они отправятся по своим предзаказам. После отправки всем кто заказал напишу в личных сообщениях.

Эта партия как и все последующие будут уже вместе с корпусами.
Они идеально подошли к платам😊

https://vk.com/market/product/vysokoskorostnoy-usb-izolyator-480mbitc-192215032-14479470

Подписчик поделился фотографиями купленных МК от НИИЭТ.
Это К1921ВГ015 https://niiet.ru/product/к1921вг015/
Микроконтроллер общего назначения на ядре RISС-V с частотой 50МГц.

Упаковка напоминает какой-то подарок на новый год, внизу там лучше было бы написать "от кого" и "с наилучшими пожеланиями"😊

Сами корпуса LQFP-100 я посмотрел на качество и всё вполне аккуратно, за это явно плюс.

Дополнение: Цена за штуку 500р, заказы принимают только от юр. лиц.

Дополнение 2: Информация по МК тут https://gitflic.ru/project/niiet/niiet_riscv_sdk

А вообще меня кое-что ввело в небольшие непонятки, если мы посмотрим на окно ПИД регуляторов в MC SDK то при управлении положением их только 2 уровня, по крайней мере показано так.
Это собственно ПИД положения и два регулятора тока в осях d и q.

А так разве можно было? И куда делся регулятор скорости в подчиненном регулировании: положение->скорость->момент вращения?

Прикрепил вторым фото классическую замкнутую систему управления с 3-мя уровнями регуляторов.
Даже раскрасил их разными цветами😊

Небольшая демонстрация работы BLDC мотора в режиме контроля положения.

Извиняюсь за отсутствие закадровых пояснений, сейчас работаю над видео в котором будут показаны разные типы моторов и разные датчики обратной связи и как они инициализируются и запускаются в ST MC SDK 6.3.0.

Я использую свою плату контроллера, но в целом, то же самое справедливо и для оригинальных плат ST.

В этом видео не показал, но если попытаться провернуть вал рукой, то он будет пытаться вернуться обратно в свое первоначальное положение.

В чат-группе подсказали еще посмотреть каталог "Новые разработки" и я нашел вот этого зверя К1921ВГ3Т.

И внимание, это микроконтроллер с ядром RISC-V для моторных приложений.

Вот так поворот, то есть как я понимаю пошел курс на отказ от ARM Cortex M ядер, что в принципе логично в текущей обстановке и ставка на RISC-V.

Не знаю к чему это приведет, никаких дат когда мы увидим этот микроконтроллер я не нашёл, но если уж и начинать копать RISC-V то только ради такого😋

Тут компания НИИЭТ опубликовала каталог своей продукции (ИМС, СВЧ-компоненты и готовые изделия) и там, как и ожидалось, есть 32-разрядные микроконтроллеры К1946ВК035 и К1946ВК028.
Это гражданская версия с приемкой ОТК и в пластиковых (металлополимерных) корпусах ранее выпускаемых МК 1921ВК035/028 в металлокерамических корпусах и с приемкой ВП.

Судя по таблице данных и картинке с уже корпусированным чипом это будет все таки корпус LQFP-48 хотя ранее была информация, что возможен корпус QFN-48 для этой микросхемы. Мое мнение, что QFN-48 был бы лучше и перспективнее, но хотя бы так😊

По информации от компании поставки младшего из 2-х микроконтроллеров К1946ВК035 начнутся с 4-го квартала 2024 года, собственно это уже сейчас.

С фабрики прислали фотографии из новой партии High Speed USB изоляторов😊
Это значит, что примерно через месяц они будут у меня и сразу разойдутся по адресам предзаказов.
В целом ребята из nextPCB меня устраивают (не реклама), но цены уже не те что раньше, да и трава была зеленее😉
Заказать по предзаказу можно в ВК, ссылка, доставка по России "Почтой России" или "СДЭК".
Или написать мне на почту [email protected] с темой "Заказ USB изолятора".

Работа изолятора (ссылка) c USB осциллографом Instrustar ISDS205B.
Его потребление получилось порядка 0,45А и данные передаются без проблем.

Это дает возможность гальванически развязать USB компьютера от общего проводника (крокодилов) осциллографа-приставки, что может быть очень полезно при работе с высоковольтными устройствами и/или устройствами, подключенными к сетевому напряжению.

По итогам, все работает нормально на максимальной для этого осциллографа скорости 48 Мвыб/с.

В STM Motor SDK (ссылка) появилась возможность профилировать BLDC/PMSM двигатели, используя собственные платы контроллеров.
В видео пример такого теста на примере одного "Outrunner" двигателя и моего контроллера.

Раньше для этого нужно было использовать только оригинальные платы STM у которых есть целая куча ограничений в мощности, напряжении и токе исследуемых двигателей.