Thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái MICROCHIP dsPIC33EP32MC204
Giới thiệu
QUAVIEW
Thiết kế tham chiếu là một nền tảng đánh giá chi phí thấp nhắm đến các ứng dụng máy bay không người lái/máy bay không người lái với cánh quạt được điều khiển bằng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hoặc không chổi than ba pha. Thiết kế này dựa trên Microchip dsPIC33EP32MC204 DSC, một thiết bị điều khiển động cơ.
HÌNH 1-1: Thiết kế tham khảo bộ điều khiển động cơ máy bay không người lái dsPIC33EP32MC204
ĐẶC TRƯNG
Các tính năng chính của Thiết kế tham khảo như sau:
- Công suất điều khiển động cơ ba pha Stage
- Phản hồi dòng pha thông qua phương pháp shunt để có hiệu suất cao hơn
- Pha voltagphản hồi để thực hiện điều khiển hình thang không có cảm biến hoặc khởi động bay
- Xe buýt DCtage phản hồi cho over-voltagbảo vệ e
- Tiêu đề ICSP để lập trình nối tiếp trong mạch bằng cách sử dụng Trình lập trình/gỡ lỗi vi mạch
- Tiêu đề truyền thông CAN
SƠ ĐỒ KHỐI
Các phần phần cứng khác nhau của Thiết kế tham khảo được hiển thị trong Hình 1-3 và được tóm tắt trong Bảng 1-1.
HÌNH 1-3: PHẦN PHẦN CỨNG
| Bảng 1-1 Phần phần cứng | |
| Phần | Phần phần cứng |
| 1 | Biến tần điều khiển động cơ ba pha |
| 2 | dsPIC33EP32MC204 và mạch liên quan |
| 3 | Trình điều khiển MOSFET MCP8026 |
| 4 | Giao diện CAN |
| 5 | Điện trở cảm biến dòng điện |
| 6 | Tiêu đề giao diện truyền thông nối tiếp |
| 7 | Tiêu đề ICSP™ |
| 8 | Tiêu đề giao diện người dùng |
| 9 | Tiêu đề giao diện nối tiếp trình điều khiển MOSFET DE2 |
Mô tả giao diện bảng
GIỚI THIỆU
Chương này cung cấp mô tả chi tiết hơn về giao diện đầu vào và đầu ra của Thiết kế tham khảo bộ điều khiển động cơ Drone. Các chủ đề sau đây được đề cập:
- Đầu nối bo mạch
- Chức năng chân cắm của dsPIC DSC
- Chức năng chân cắm của Driver MOSFET
KẾT NỐI BAN
Phần này tóm tắt các đầu nối trong Bảng điều khiển Drone thông minh. Chúng được thể hiện trong Hình 2-1 và được tóm tắt trong Bảng 2-1.
- Cung cấp nguồn điện đầu vào cho Bảng điều khiển Drone thông minh.
- Cung cấp đầu ra biến tần cho động cơ.
- Cho phép người dùng lập trình/gỡ lỗi thiết bị dsPIC33EP32MC204.
- Giao tiếp với mạng CAN.
- Thiết lập giao tiếp nối tiếp với PC chủ.
- Cung cấp tín hiệu tham chiếu tốc độ.
HÌNH 2-1: KẾT NỐI – Thiết kế tham khảo bộ điều khiển động cơ Drone
BẢNG 2-1 ĐẦU NỐI
| Trình chỉ định kết nối | Số Ghim | Trạng thái | Sự miêu tả |
| ISP1 | 5 | Đông đảo | Tiêu đề ICSP™ – Trình lập trình/gỡ lỗi giao tiếp với dsPIC® DSC |
| P5 | 6 | Đông đảo | Tiêu đề giao diện truyền thông CAN |
| P3 | 2 | Đông đảo | Tiêu đề giao diện truyền thông nối tiếp |
| P2 | 2 | Đông đảo | Tiêu đề giao diện tương tự/PWM tốc độ tham chiếu |
| GIAI ĐOẠN A, GIAI ĐOẠN B, GIAI ĐOẠN C |
3 |
Không có dân cư |
Đầu ra biến tần ba pha |
| VDC, GND | 2 | Không có dân cư | Đầu nối tab nguồn DC đầu vào
(VDC: Cực dương, GND: Cực âm) |
|
P1 |
2 |
Đông đảo |
Tiêu đề giao diện nối tiếp trình điều khiển MOSFET DE2. Vui lòng tham khảo trước
Bảng dữ liệu MCP8025A/6 về thông số kỹ thuật giao thức phần cứng và giao tiếp |
Tiêu đề ICSP™ cho giao diện lập trình viên/gỡ lỗi (ISP1)
Tiêu đề 6 chân ISP1 có thể kết nối với lập trình viên, ví dụ:amptập tin PICkit 4, dành cho mục đích lập trình và gỡ lỗi. Đây không phải là dân cư. Điền số bộ phận 68016-106HLF hoặc tương tự khi cần. Chi tiết chân cắm được cung cấp trong Bảng 2-2.
BẢNG 2-2: MÔ TẢ PIN – TIÊU ĐỀ ISP1
| Ghim # | Tên tín hiệu | Mô tả Pin |
| 1 | MCLR | Xóa thiết bị chính (MCLR) |
| 2 | +3.3V | Cung cấp voltage |
| 3 | GND | Đất |
| 4 | PGD | Dòng dữ liệu lập trình thiết bị (PGD) |
| 5 | PGC | Dòng đồng hồ lập trình thiết bị (PGC) |
Tiêu đề giao diện truyền thông CAN(P5)
Tiêu đề 6 chân này có thể được sử dụng để giao tiếp với mạng CAN. Chi tiết chân cắm được cung cấp trong Bảng 2-3.
BẢNG 2-3: MÔ TẢ PIN – TIÊU ĐỀ P5
| Ghim # | Tên tín hiệu | Mô tả Pin |
| 1 | 3.3 vôn | Cung cấp 3.3 volt cho mô-đun bên ngoài (Tối đa 10 ma) |
| 2 | ĐỨNG GẦN | Tín hiệu đầu vào để đặt bộ điều khiển thông minh ở chế độ chờ |
| 3 | GND | Đất |
| 4 | CANTX | Máy phát CAN (3.3 V) |
| 5 | CANRX | Bộ thu CAN (3.3 V) |
| 6 | DGND | Đã kết nối với mặt đất kỹ thuật số trên bảng |
Tiêu đề giao diện người dùng tham chiếu tốc độ (P2)
Tiêu đề 2 chân P2 được sử dụng để cung cấp tham chiếu Tốc độ cho phần sụn thông qua 2 phương pháp. Các chân được bảo vệ ngắn mạch. Chi tiết về tiêu đề P2 được đưa ra trong Bảng 2-4.
BẢNG 2-4: MÔ TẢ PIN – TIÊU ĐỀ P2
| Ghim # | Tên tín hiệu | Mô tả Pin |
| 1 | INPUT_FMU_PWM | Tín hiệu số –PWM 50Hz, 3-5Volt, 4-85% |
| 2 | TỐC ĐỘ QUẢNG CÁO | Tín hiệu tương tự – 0 đến 3.3 V |
Tiêu đề truyền thông nối tiếp (P3)
Tiêu đề P2 3 chân có thể được sử dụng để truy cập các chân không sử dụng của vi điều khiển để mở rộng hoặc gỡ lỗi chức năng và chi tiết chân của tiêu đề J3 được đưa ra trong Bảng 2-4.
BẢNG 2-4: MÔ TẢ PIN – TIÊU ĐỀ P3
| Ghim # | Tên tín hiệu | Mô tả Pin |
| 1 | RXL | UART – Bộ thu |
| 2 | TXL | UART – Máy phát |
Đầu cắm giao diện nối tiếp trình điều khiển MOSFET DE2 (P1)
Tiêu đề P2 1 chân có thể được sử dụng để truy cập các chân không sử dụng của vi điều khiển để mở rộng hoặc gỡ lỗi chức năng và chi tiết chân của tiêu đề J3 được đưa ra trong Bảng 2-4.
BẢNG 2-4: MÔ TẢ PIN – TIÊU ĐỀ P1
| Ghim # | Tên tín hiệu | Mô tả Pin |
| 1 | DE2 | Tín hiệu UART – DE2 |
| 2 | GND | Board Ground dùng để kết nối bên ngoài |
Đầu nối đầu ra biến tần
Thiết kế tham chiếu có thể điều khiển động cơ PMSM/BLDC ba pha. Việc gán chân của đầu nối được hiển thị trong Bảng 2-6. Trình tự pha chính xác của động cơ phải được kết nối để ngăn chặn sự quay ngược.
BẢNG 2-6: MÔ TẢ PIN
| Ghim # | Mô tả Pin |
| GIAI ĐOẠN A | Đầu ra pha 1 của biến tần |
| GIAI ĐOẠN B | Đầu ra pha 2 của biến tần |
| GIAI ĐOẠN C | Đầu ra pha 3 của biến tần |
Đầu nối DC đầu vào (VDC và GND)
Bo mạch được thiết kế để hoạt động ở dòng DCtage có phạm vi từ 11V đến 14V, có thể được cấp nguồn thông qua đầu nối VDC và GND. Chi tiết về đầu nối được đưa ra trong Bảng 2-7.
BẢNG 2-7: MÔ TẢ PIN
| Ghim # | Mô tả Pin |
| VDC | Nguồn cung cấp đầu vào DC dương |
| GND | Nguồn cung cấp đầu vào DC âm |
GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG
Có hai cách để giao tiếp với phần sụn Bộ điều khiển Drone thông minh để cung cấp đầu vào tham chiếu tốc độ.
- Đầu vàoPWM (Tín hiệu số –PWM 50Hz, 3-5Volt, chu kỳ hoạt động 4-55%)
- Âm lượng tương tựtage (0 – 3.3 Vôn)
Giao diện được thực hiện thông qua các kết nối với đầu nối P2. Xem Bảng 2-4 để biết chi tiết. Thiết kế tham chiếu này có mô-đun bộ điều khiển xung phụ kiện bên ngoài cung cấp tham chiếu tốc độ. Bộ điều khiển bên ngoài có chiết áp riêng và màn hình LED 7 đoạn. chiết áp có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ mong muốn bằng cách thay đổi chu kỳ nhiệm vụ của pwm có thể thay đổi từ 4% đến 55%. (50Hz 4-6Volt) trong 3 phạm vi. Xem Phần 3.3 để biết thêm thông tin.
CHỨC NĂNG PIN CỦA DSPIC DSC
Thiết bị dsPIC33EP32MC204 trên bo mạch điều khiển các tính năng khác nhau của thiết kế tham chiếu thông qua các thiết bị ngoại vi và khả năng CPU của nó. Các chức năng chân cắm của dsPIC DSC được nhóm theo chức năng của chúng và được trình bày trong Bảng 2-9.
BẢNG 2-9: CHỨC NĂNG PIN dsPIC33EP32MC204
|
Tín hiệu |
dsPIC DSC
Ghim Con số |
dsPIC DSC
Chức năng ghim |
dsPIC DSC ngoại vi |
Nhận xét |
| Cấu hình dsPIC DSC – Cung cấp, Đặt lại, Đồng hồ và Lập trình | ||||
| V33 | 28,40 | VDD |
Cung cấp |
+3.3V Nguồn kỹ thuật số cho dsPIC DSC |
| DGND | 6,29,39 | VSS | Mặt đất kỹ thuật số | |
| AV33 | 17 | AVDD | +3.3V Nguồn cấp analog cho dsPIC DSC | |
| AGND | 16 | AVSS | Mặt đất tương tự | |
| OSCI | 30 | OSCI/CLKI/RA2 | Bộ dao động ngoài | Không có kết nối bên ngoài. |
| RST | 18 | MCLR | Cài lại | Kết nối với Tiêu đề ICSP (ISP1) |
| DỮ LIỆU ISP | 41 | PGED2/ASDA2/RP37/RB5 | Lập trình nối tiếp trong mạch (ICSP™) hoặc
Trình gỡ lỗi trong mạch |
Kết nối với Tiêu đề ICSP (ISP1) |
|
ISPCLK |
42 |
PGEC2/ASCL2/RP38/RB6 |
||
| IBUS | 18 | DACOUT/AN3/CMP1C/RA3 | Bộ so sánh tương tự tốc độ cao 1 (CMP1) và DAC1 | AmpDòng điện Bus đã được lọc thêm trước khi kết nối với đầu vào dương của CMP1 để phát hiện quá dòng. Ngưỡng quá dòng được đặt thông qua DAC1. Đầu ra của bộ so sánh có sẵn bên trong dưới dạng đầu vào lỗi của bộ tạo xung điện để tắt các xung điện mà không cần sự can thiệp của CPU. |
|
Tậptage Phản hồi |
||||
| ADBUS | 23 | PGEC1/AN4/C1IN1+/RPI34/R B2 | Lõi ADC được chia sẻ | Xe buýt DCtage phản hồi. |
|
Giao diện gỡ lỗi (P3) |
||||
| RXL | 2 | RP54/RC6 | Chức năng có thể thay đổi của I/O và UART | Các tín hiệu này được kết nối với Header P3 để giao tiếp với giao tiếp nối tiếp UART. |
| TXL | 1 | TMS/ASDA1/RP41/RB9 | ||
|
Giao diện CAN (P5) |
||||
| CANTX | 3 | RP55/RC7 | CAN thu, phát và chờ | Các tín hiệu này được kết nối với Header P5 |
| CANRX | 4 | RP56/RC8 | ||
| ĐỨNG GẦN | 5 | RP57/RC9 | ||
|
Đầu ra PWM |
||||
| 3H | 8 | RP42/PWM3H/RB10 | Đầu ra mô-đunPWM. | Tham khảo bảng dữ liệu để biết thêm chi tiết. |
| 3L | 9 | RP43/PWM3L/RB11 | ||
| 2H | 10 | RPI144/PWM2H/RB12 | ||
| 2L | 11 | RPI45/PWM2L/CTPLS/RB13 | ||
| 1H | 14 | RPI46/PWM1H/T3CK/RB14 | ||
| 1L | 15 | RPI47/PWM1L/T5CK/RB15 | ||
|
Mục đích chung I / O |
||||
| I_OUT2 | 22 | PGEC3/VREF+/AN3/RPI33/CT ED1/RB1 | Lõi ADC được chia sẻ | |
| Cổng MotorDr_ CE | 31 | OSC2/CLKO/RA3 | Cổng I/O | Bật hoặc tắt trình điều khiển MOSFET. |
| MotorCổngDrv
_ILIMIT_OUT |
36 | SCK1/RP151/RC3 | Cổng I/O | Bảo vệ quá dòng. |
| DE2 | 33 | FLT32/SCL2/RP36/RB4 | UART1 | Cổng có thể lập trình lại được cấu hình thành UART1 TX |
| DE2 RX1 | 32 | SDA2/RPI24/RA8 | UART1 | Cổng có thể lập trình lại được cấu hình thành UART1 RX |
|
Giai đoạn thu nhỏ voltagđo lường điện tử |
||||
| PHC | 21 | PGED3/VREF-/ AN2/RPI132/CTED2/RB0 | Lõi ADC được chia sẻ | Trở lại emf zero cảm biến chéo GIAI ĐOẠN C |
| PHB | 20 | AN1/C1IN1+/RA1 | Lõi ADC được chia sẻ | Trở lại cảm biến chéo không emf GIAI ĐOẠN B |
| PHA,
Nhận xét |
19 | AN0/OA2OUT/RA0 | Lõi ADC được chia sẻ | Trở lại emf zero cảm biến chéo GIAI ĐOẠN A |
|
Không có kết nối |
||||
| – | 35,12,37,38 | |||
| – | 43,44,24 | |||
| – | 30,13,27 | |||
CHỨC NĂNG PIN CỦA ĐIỀU KHIỂN MOSFET
|
Tín hiệu |
MCP8026
Ghim Con số |
MCP8026
Chức năng ghim |
Khối chức năng MCP8026 |
Nhận xét |
|
Kết nối nguồn và nối đất |
||||
| VCC_LI_PO WER | 38,39 | VDD |
Máy phát điện bias |
11-14 vôn |
| PGND | 36,35,24,20
,19,7 |
PGND | Tiếp đất | |
| V12 | 34 | +12V | đầu ra 12 Vôn | |
| V5 | 41 | +5V | đầu ra 5 Vôn | |
| LX | 37 | LX | Nút chuyển đổi bộ điều chỉnh Buck cho đầu ra 3.3V | |
| FB | 40 | FB | Nút phản hồi bộ điều chỉnh Buck cho đầu ra 3.3V | |
|
Đầu ra PWM |
||||
| 3H | 46 | 3H |
Logic điều khiển cổng |
Tham khảo bảng dữ liệu thiết bị để biết thêm chi tiết |
| 3L | 45 | 3L | ||
| 2H | 48 | 2H | ||
| 2L | 47 | 2L | ||
| 1H | 2 | 1H | ||
| 1L | 1 | 1L | ||
|
Chân cảm biến hiện tại |
||||
| I_SENSE2- | 13 | I_SENSE2- |
Bộ điều khiển động cơ |
shunt pha A -ve |
| I_SENSE2+ | 14 | I_SENSE2+ | shunt pha A + ve | |
| I_SENSE3- | 10 | I_SENSE3- | shunt pha B -ve. Lưu ý shunt này nằm trên nửa cầu W của biến tần. | |
| I_SENSE3+ | 11 | I_SENSE3+ | shunt pha B + ve. Lưu ý shunt này nằm trên nửa cầu W của biến tần. | |
| I_SENSE1- | 17 | I_SENSE1- |
Bộ điều khiển động cơ |
Tham khảo voltagđêm |
| I_SENSE1+ | 18 | I_SENSE1+ | 3.3V/2 tham chiếu voltage + đã | |
| I_OUT1 | 16 | I_OUT1 | Đầu ra được đệm 3.3V/2 Vôn | |
| I_OUT2 | 12 | I_OUT2 | Ampđầu ra ổn định Dòng điện pha A | |
| I_OUT3 | 9 | I_OUT3 | Ampdòng điện pha B đầu ra được nâng cấp | |
|
Giao diện DE2 nối tiếp |
||||
| DE2 | 44 | DE2 | Máy phát điện bias | Giao diện nối tiếp cho cấu hình trình điều khiển |
|
Đầu vào cổng MOSFET |
||||
| U_Motor | 30 | PHÁT TRIỂN |
Logic điều khiển cổng |
Kết nối với các pha Động cơ. |
| V_Motor | 29 | PHB | ||
| W_Motor | 28 | PHC | ||
|
Ổ đĩa cổng MOSFET phía cao |
||||
| HS0 | 27 | HSA |
Logic điều khiển cổng |
MOSFET phía cao pha A |
| HS1 | 26 | hsb | MOSFET phía cao Pha B | |
| HS2 | 25 | HSC | MOSFET phía cao Pha C | |
|
Khởi động |
||||
| VBA | 33 | VBA |
Logic điều khiển cổng |
Đầu ra tụ điện Dây đeo khởi động Pha A |
| VBB | 32 | VBB | Đầu ra tụ điện Dây đeo khởi động Pha B | |
| VBC | 31 | VBC | Đầu ra tụ điện Dây đeo khởi động Pha C | |
|
Ổ đĩa cổng MOSFET phía thấp |
||||
| LS0 | 21 | LSA |
Logic điều khiển cổng |
MOSFET phía thấp Pha A |
| LS1 | 22 | LSB | MOSFET phía thấp Pha B | |
| LS2 | 23 | LSC | MOSFET phía thấp Pha C | |
|
Đầu vào/ra kỹ thuật số |
||||
| MotorCổngDrv
_CE |
3 | CE | Cổng giao tiếp | Kích hoạt trình điều khiển MOSFET MC8026. |
| MotorCổngDrv
_ILIMIT_OUT |
15 | ILIMIT_OUT (Hoạt động ở mức thấp) | Bộ điều khiển động cơ | |
|
Không có kết nối |
||||
| – | 8 | LV_OUT1 | ||
| – | 4 | LV_OUT2 | ||
| – | 6 | HV_IN1 | ||
| – | 5 | HV_IN2 | ||
Mô tả phần cứng
GIỚI THIỆU
Bảng thiết kế tham chiếu cánh quạt máy bay không người lái nhằm mục đích chứng minh khả năng của các thiết bị điều khiển động cơ số lượng pin nhỏ trong họ dsPIC33EP của Bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số lõi đơn (DSC). Bảng điều khiển kết hợp các thành phần tối thiểu để giảm trọng lượng. Diện tích PCB có thể được thu nhỏ hơn nữa về kích thước đối với phiên bản dành cho mục đích sản xuất. Bảng mạch có thể được lập trình thông qua đầu nối Lập trình nối tiếp trong hệ thống và kết hợp hai điện trở cảm nhận dòng điện và trình điều khiển MOSFET. Một đầu nối giao diện CAN được cung cấp để liên lạc với các bộ điều khiển khác và cung cấp thông tin tốc độ tham chiếu nếu cần. Biến tần của bộ điều khiển lấy điện áp đầu vàotage trong phạm vi từ 10V đến 14V và có thể cung cấp dòng pha đầu ra liên tục 8A (RMS) trong điện áp hoạt động được chỉ địnhtagphạm vi điện tử. Để biết thêm thông tin về thông số kỹ thuật điện, xem Phụ lục B. “Thông số kỹ thuật điện”.
PHẦN PHẦN CỨNG
Chương này bao gồm các phần cứng sau đây của Bảng thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái:
- dsPIC33EP32MC204 và mạch liên quan
- Nguồn điện
- Mạch cảm nhận hiện tại
- Mạch điều khiển cổng MOSFET
- Cầu biến tần ba pha
- Giao diện tiêu đề/gỡ lỗi ICSP
- dsPIC33EP32MC204 và mạch liên quan
- Nguồn điện
Bảng điều khiển có ba mức điều chỉnhtage xuất ra 12V, 5V và 3.3V do trình điều khiển MOSFET MCP8026 tạo ra. Điện áp 3.3 volt được tạo ra bằng bộ điều chỉnh Buck trên bo mạch MCP8026 và cơ cấu phản hồi. Xem hộp màu đỏ trong HÌNH A-1 trong phần sơ đồ. Nguồn điện bên ngoài từ pin được cấp trực tiếp vào biến tần thông qua các đầu nối nguồn. Tụ điện 15uF cung cấp khả năng lọc DC để hoạt động ổn định trong quá trình thay đổi tải nhanh. Vui lòng xem bảng dữ liệu của thiết bị (MCP8026) để biết khả năng dòng điện đầu ra của mỗi voltage đầu ra. - Mạch cảm nhận hiện tại
Dòng điện được cảm nhận bằng cách sử dụng phương pháp “hai shunt” phổ biến. Hai shunt 10 milliohm cung cấp đầu vào hiện tại cho đầu vào của Op- trên chip.AmpS. The Op-Amps đang ở chế độ khuếch đại vi sai với mức tăng 7.5 cung cấp 22Amp khả năng đo dòng điện pha cao điểm. Các ampTín hiệu dòng điện đã được hợp nhất từ Pha A (nửa cầu U) và Pha B (nửa cầu W) được chuyển đổi bằng phần mềm điều khiển DSPIC. một tậptagTham chiếu e có đầu ra được đệm ở mức 3.3V / 2 cung cấp tham chiếu bằng 4 không nhiễu cho các mạch cảm nhận dòng điện. Xem phần Sơ đồ HÌNH A-XNUMX để biết chi tiết. - Mạch điều khiển cổng MOSFET
Ổ đĩa cổng được xử lý bên trong ngoại trừ các tụ điện và điốt khởi động được đặt trên bo mạch và được thiết kế nhằm mục đích BẬT MOSFET đầy đủ ở mức điện áp hoạt động thấp nhất.tagđ. Xem thông số kỹ thuật của khối lượng vận hành MCP8026tagphạm vi e trong biểu dữ liệu.
Xem phần Sơ đồ HÌNH A-1 để biết chi tiết về kết nối. - Cầu biến tần ba pha
Biến tần là cầu nối 3 nửa cầu tiêu chuẩn với các thiết bị MOSFET kênh N 6 có khả năng hoạt động ở cả 4 góc phần tư. Trình điều khiển MOSFET giao tiếp trực tiếp thông qua các điện trở nối tiếp giới hạn tốc độ quay tới các Cổng của MOSFET. Một mạch khởi động tiêu chuẩn bao gồm một mạng lưới các tụ điện và điốt được cung cấp cho mỗi MOSFET phía cao để có đủ điện áp cổng BẬT.tagđ. Các tụ điện và điốt bootstrap được đánh giá để hoạt động hết công suất.tagphạm vi điện tử và hiện tại. Đầu ra của cầu biến tần ba pha có sẵn U, V và W cho ba pha của động cơ. Xem phần Sơ đồ HÌNH A-4 để biết kết nối và các chi tiết khác.
Giao diện tiêu đề/gỡ lỗi ICSP
Lập trình bảng Điều khiển Drone thông minh: Lập trình và gỡ lỗi thông qua cùng một đầu nối ICSP ISP1. Sử dụng PICKIT 4 để lập trình với đầu nối PKOB, được kết nối 1 với 1 như trong Bảng 2-2. Bạn có thể lập trình với MPLAB-X IDE hoặc MPLAB-X IPE. Cấp nguồn cho bo mạch với 11-14 Volts. Chọn hex thích hợp file và làm theo hướng dẫn trên IDE/IPE. Lập trình hoàn tất khi thông báo “Lập trình/Xác minh hoàn tất” được hiển thị trong cửa sổ đầu ra.
- Tham khảo bảng dữ liệu MPLAB PICKIT 4 để biết hướng dẫn gỡ lỗi
KẾT NỐI PHẦN CỨNG
Phần này mô tả một phương pháp để chứng minh hoạt động của bộ điều khiển Drone. Thiết kế tham chiếu yêu cầu thêm một số mô-đun phụ kiện bên ngoài và một động cơ.
- Nguồn điện 5V cho bộ điều khiểnPWM
- Bộ điều khiển PLC được sử dụng để cung cấp tham chiếu tốc độ hoặc chiết áp để cung cấp điện áp khác nhau.tagtham chiếu tốc độ điện tử
- Một động cơ BLDC có thông số như mô tả ở Phụ lục B
- Nguồn pin 11-14V, dung lượng 1500mAH
Bất kỳ nhãn hiệu hoặc kiểu máy tương thích nào cũng có thể được sử dụng để thay thế những mẫu hoặc mẫu được hiển thị ở đây để vận hành thành công. Hiển thị bên dưới là cũampcác phụ kiện và động cơ nêu trên được sử dụng cho phần trình diễn này.
Bộ điều khiển PWM:
Động cơ BLDC: DJI 2312
Ắc quy:
Hướng dẫn vận hành: Thực hiện theo các bước như sau:
Ghi chú: KHÔNG GẮN CÁNH QUẠT VÀO LÚC NÀY
Bước 1: Kết nối nguồn điện chính
Kết nối pin '+' và '-' với các cực VDC và GND để cấp nguồn cho bộ điều khiển thông minh. Một nguồn điện DC cũng có thể được sử dụng.
Bước 2: Tín hiệu tham chiếu tốc độ đến bộ điều khiển Drone thông minh.
Bộ điều khiển lấy tham chiếu đầu vào tốc độ từ bộ điều khiển PLC ở mức tối đa 5V. Đầu ra của bộ điều khiển PLC cung cấp đầu ra tín hiệu 5V tham chiếu mặt đất kết nối với chân đầu vào có dung sai 5V như trong hình. Cũng hiển thị là vị trí cho kết nối mặt đất.
Bước 3: Cấp nguồn cho bộ điều khiểnPWM.
Kết nối đầu vào chuyển mạch thông thường với các cực của pin và đầu ra (5V) với nguồn cung cấp bộ điều khiển PLC.
Bước 4: Cấu hình bộ điều khiểnPWM:
Độ rộng xung tín hiệu từ bộ điều khiểnPWM được xác thực cho tín hiệu hợp lệ trong chương trình cơ sở để ngăn chặn việc BẬT giả và chạy quá tốc độ. Bộ điều khiển có hai công tắc nút nhấn. Chọn chế độ vận hành thủ công bằng cách sử dụng công tắc “Chọn”. Sử dụng nút “Độ rộng xung” để chọn giữa 3 mức điều khiển tốc độ. Công tắc chuyển đổi qua 3 phạm vi cho đầu ra chu kỳ nhiệm vụPWM với mỗi lần nhấn.
- Phạm vi 1: 4-11%
- Phạm vi 2: 10-27.5%
- Phạm vi 3: 20-55%
Chỉ báo hiển thị thay đổi từ 800 đến 2200 cho sự thay đổi tuyến tính trong chu kỳ nhiệm vụ trong phạm vi. Việc bật chiết áp trên bộ điều khiển xung sẽ tăng hoặc giảm đầu ra xung.
Bước 5: Kết nối cực động cơ:
Kết nối các cực của động cơ với PHASE A, B và C. Trình tự quyết định hướng quay của động cơ. Vòng quay mong muốn của Drone là nhìn theo chiều kim đồng hồ vào động cơ để ngăn cánh quạt bị lỏng. Do đó, điều quan trọng là phải xác nhận hướng quay trước khi lắp các lưỡi dao. Cung cấp tín hiệu tham chiếuPWM bằng cách điều chỉnh chiết áp trên bộ điều khiểnPWM bắt đầu từ vị trí có độ rộng xung nhỏ nhất (800). Động cơ sẽ bắt đầu quay ở chu kỳ hoạt động 7.87% (50Hz) trở lên. Màn hình 7 đoạn hiển thị 1573 (chu kỳ nhiệm vụ 7.87%) đến 1931 (chu kỳ nhiệm vụ 10.8%) khi động cơ quay. Xác nhận hướng quay là ngược chiều kim đồng hồ. Nếu không trao đổi bất kỳ hai kết nối nào với các cực động cơ. Đưa chiết áp về cài đặt tốc độ thấp nhất.
Bước 6: Lắp cánh quạt:
Ngắt kết nối nguồn pin. Gắn cánh quạt bằng cách vặn nó vào trục động cơ theo chiều kim đồng hồ. Giữ chắc cần gạt/động cơ bằng cánh tay duỗi thẳng và ở khoảng cách an toàn với mọi chướng ngại vật và con người khi vận hành. Kết nối nguồn điện. Hoạt động của cánh quạt sẽ tác dụng lực lên tay khi quay nên cần phải cầm chắc tay để tránh bị thương cho cơ thể. Tinh chỉnh chiết áp để thay đổi tốc độ (màn hình hiển thị trong khoảng từ 1573 đến 1931) Điều này hoàn thành phần trình diễn.
Hình ảnh dưới đây cho thấy thiết lập hệ thống dây tổng thể cho cuộc trình diễn.
Sơ đồ
SƠ ĐỒ BAN
Phần này cung cấp sơ đồ nguyên lý của Thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái dsPIC33EP32MC204. Thiết kế tham chiếu sử dụng cấu trúc FR4, 1.6 mm, mạ xuyên qua lỗ (PTH).
Bảng A-1 tóm tắt sơ đồ của Thiết kế tham khảo:
| BẢNG A-1: SƠ ĐỒ | ||
| Chỉ số hình | Sơ đồ Tờ số | Phần phần cứng |
|
Hình A-1 |
1 trong 4 |
Kết nối dsPIC33EP32MC204-dsPIC DSC(U1) Kết nối trình điều khiển MCP8026-MOSFET
Mạng phản hồi và bộ lọc tương tự và kỹ thuật số 3.3V dsPIC DSC hoạt động nội bộ amplót cho amplifying mạng lưới Bootstrap hiện tại của Bus. |
|
Hình A-2 |
2 trong 4 |
Tiêu đề lập trình nối tiếp trong hệ thống ISP1 CAN Tiêu đề giao diện truyền thông P5 Tiêu đề giao diện điều khiển tốc độ PLC bên ngoài P2
Giao diện gỡ lỗi nối tiếp P3 |
|
Hình A-3 |
3 trong 4 |
Xe buýt DCtage chia tỷ lệ điện trở Back-emf voltagmạng lưới mở rộng quy mô điện tử
Op-Amp mạch khuếch đại và tham chiếu cho cảm biến dòng pha |
| Hình A-4 | 4 trong 4 | Biến tần điều khiển động cơ –Cầu MOSFET ba pha |
Hình A-1:
Hình A-2
Hình A-4
Thông số kỹ thuật điện
GIỚI THIỆU
Phần này cung cấp các thông số kỹ thuật điện cho Thiết kế tham khảo bộ điều khiển động cơ máy bay không người lái dsPIC33EP32MC204 (xem Bảng B-1).
THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐIỆN 1:
| Tham số | Hoạt động Phạm vi |
| Đầu vào DC Voltage | 10-14V |
| Số lượng DC đầu vào tối đa tuyệt đốitage | 20V |
| Dòng điện đầu vào tối đa thông qua đầu nối VDC và GND | 10A |
| Dòng điện đầu ra liên tục trên mỗi pha @ 25°C | 44A (Đỉnh) |
| Thông số động cơ: DJI 2312 | |
| Điện trở pha động cơ | 42-47 mili Ohm |
| Độ tự cảm pha động cơ | 7.5 vi-Henrys |
| Cặp cực động cơ | 4 |
Ghi chú:
- Khi hoạt động ở nhiệt độ môi trường xung quanh +25°C và trong phạm vi điện áp DC đầu vào cho phéptagPhạm vi của bo mạch vẫn nằm trong giới hạn nhiệt đối với dòng điện liên tục trên mỗi pha lên đến 5A (RMS).
Hóa đơn nguyên vật liệu (BOM)
HÓA ĐƠN NGUYÊN VẬT LIỆU
| Mục | Bình luận | Người thiết kế | Số lượng |
| 1 | 10uF 25V 10% 1206 | C1 | 1 |
| 2 | 10uF 25V 10% 0805 | C2,C17,C18 | 3 |
| 3 | 1uF 25V 10% 0402 | C3, C5 | 2 |
| 4 | 22uF 25V 20% 0805 | C4 | 1 |
| 5 | 100nF 25V 0402 | C6 | 1 |
| 6 | 2.2uF 10V 0402 | C24, C26 | 2 |
| 7 | 1uF 25V 10% 0603 | C7, C8, C9, C10, C12, C13 | 6 |
| 8 | 100nF 50V 10% 0603 | C11, C14, C15, C20 | 4 |
| 9 | 1.8nF 50V 10% 0402 | C16 | 1 |
| 10 | 0.01uF 50V 10% 0603 | C19, C23, C27,C25 | 3 |
| 11 | 100pF 50V 5% 0603 | C21, C22 | 2 |
| 12 | 680uF 25V 10% RB2/4 | C28 | 1 |
| 13 | 5.6nF 50V 10% 0603 | C29, C30 | 2 |
| 14 | 1N5819 SOD323 | D1, D2, D3, D7 | 4 |
| 15 | 1N5819 SOD323 | Ngày 4, Ngày 5, Ngày 6 | 3 |
| 16 | 4.7uF 25V 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 | hạt 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 | 20k 1% 0603 | R36 | 1 |
| 36 | 12K 1% 0603 | R41, R53, R56 | 3 |
| 37 | 10K 1% 0603 | R43, R52 | 2 |
| 38 | 1k 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 mã PIN-68016-106HLF | P1, P2, P3 | 3 |
| 43 | 5 mã PIN-68016-106HLF | ISP1 | 1 |
| 44 | 6 mã PIN-68016-106HLF | P5 | 1 |
Kết quả kiểm tra
Các thử nghiệm đã được thực hiện để mô tả Thiết kế tham chiếu cánh quạt máy bay không người lái. Một động cơ PMSM Drone ba pha 12V, bốn cực như trong phần thiết lập ở trang 1 đã được sử dụng để thử nghiệm với các lưỡi dao được gắn vào. Bảng D-1 tóm tắt kết quả thử nghiệm. Hình D-1 thể hiện tốc độ và công suất đầu vào.
Bảng D-1
Hình D-1
Tài liệu / Tài nguyên
 |
Thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái MICROCHIP dsPIC33EP32MC204 [tập tin pdf] Hướng dẫn sử dụng dsPIC33EP32MC204, dsPIC33EP32MC204 Thiết kế tham chiếu cánh quạt máy bay không người lái, Thiết kế tham chiếu cánh quạt máy bay không người lái, Thiết kế tham chiếu cánh quạt, Thiết kế tham khảo, Thiết kế |
 |
Thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái MICROCHIP dsPIC33EP32MC204 [tập tin pdf] Hướng dẫn DS70005545A, DS70005545, 70005545A, 70005545, Thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái dsPIC33EP32MC204, Thiết kế tham khảo cánh quạt máy bay không người lái, Thiết kế tham khảo cánh quạt, Thiết kế tham khảo, Thiết kế |
