SimpleFOC_X无刷电机驱控一体板(已验证_专业版) - 嘉立创EDA开源硬件平台

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专业版 SimpleFOC_X无刷电机驱控一体板(已验证_专业版)

简介:SimpleFOC_X是一款开源SimpleFOC驱控一体板,以ESP32为主控,使用DRV8313集成驱动芯片,带电流检测INA240A2,支持电流环、速度环、位置环三闭环控制。

开源协议: CC BY-NC-SA 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2024-03-28 11:37:43
更新时间: 2024-04-09 07:32:56
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描述

1.参数介绍

      驱控一体板驱动板搭载ESP32-WROOM-32E模组,主频高达240MHz,性能强悍。具有蓝牙和WIFI,能够拓展出许多用法。无刷电机驱动芯片为DRV8313PWPR,峰值电流可达2.5A(@25°C@24V,长时间工作需小于1.5A)。采用Inline电流采样方案,使用INA240A2作为采样芯片,采样电阻为0.01欧姆,放大倍数50V/V。可采样电流范围-3.3A-3.3A。板上搭载CH340C芯片用于USB转串口通信以及下载程序。板载自动下载电路,下载过程无需手动复位。提供过流保护、短路保护、欠压闭锁和过温保护的LED指示功能
      板载直流降压模块,输出5V电压,以及线性稳压电源AMS117-3.3V输出3.3V电压。板上还设有防反接二极管,用于防止电源线反接。板载WS2812B全彩灯,可实现全彩灯光显示。

2.原理图介绍

 

2.1供电方案

      供电方案如下图所示,SimpleFOC_X V1.0 输入电压为12-24V直流电压输入。防反接二极管能够防止直流电源反接损坏电路,但会造成一定程度的压降。SS54二极管在5A满载时约有0.5V的压降,但在此使用场景下,电流不可能到达5A,其压降约为0.3V。在程序中设置供电电压时可以用输入电压减去0.3V得到VCC电压(也可以忽略)。

2.2各部分介绍

(1)USB接口

      USB Micro接口;

(2)USB转串口电路

      USB转串口芯片采用CH340C。为适配ESP32的电平,采用3.3V供电,VCC引脚和V3引脚均连接至3.3V电平,100nF电容用于退耦,RTS和DTR引脚用于ESP32的自动下载电路。

(3)(4)降压模块及线性稳压电源

5)(6)主控:ESP32-WROOM-32E及自动下载电路

7DRV8313无刷电机驱动芯片

      DRV8313提供实现过流保护、短路保护、欠压闭锁和过温保护的内部关断功能,LED4故障灯亮时,应立即下电,排除错误原因后再上电。只连接USB,不连接DC供电时,故障灯因欠压亮起,可忽略,上电后,故障灯会自动熄灭

      DRV8313最大电流2.5A(峰值电流)@25°C@24V,不能长时间工作在超过1.5A电流以上。

8INA240A2电流采样电路

      INA240具有增强型PWM抑制功能,是内置电流检测的极佳选择。内置电流检测(InlineCurrentSense)是使用起来最简单最精准的技术。 采样电阻串联在电机相线上,检测的电流始终都是电机相电流,因为电感中的电流不会突变,所以无论PWM占空比的状态如何,采样到的电流都是连续稳定的。

 电机的电流是正弦波,对于采样的差分信号来说,负半周期为负值,为方便处理,需要叠加上偏置电压以保证全周期的输出为正值

9WS2812B-RGB彩灯

(10)电源输入接口

 

输入电压:DC  12-24VD2用于防反接,D2可承受最大正向电流5A,但在满载状态下存在0.5V的压降,在小电流使用过程中约有0.3V的压降。VCC=输入电压-0.3V

C14用于储能,R11电阻,用于隔离电机PGND和数字GND

11)磁编码器接口及无刷电机接口

磁编码器接口为I2C接口,3.3V供电,用于连接AS5600磁编码器。

UVW接无刷电机三相线

12)预留接口

预留接口包括串口0和串口2

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