BeagleConnect QuadESC — 4-канальный контроллер BLDC-двигателей, использующий модуль Torque на базе AM13E23019 от TI

Плата-носитель QuadESC поддерживает четыре трехфазных выхода для BLDC-двигателей, двенадцать каналов измерения тока и двенадцать каналов измерения напряжения, четыре сенсора температуры и мониторинг напряжения аккумулятора. Она также включает восьмиконтактный разъем полетного контроллера с DShot, телеметрией и сигналами передачи данных о токе, а также отладку SWD, разъем зуммера и встроенный регулятор питания.

BeagleConnect Torque SoM

Torque SoM также может интегрироваться с пользовательскими платами-носителями для робототехники, управления двигателями и приложений с подключением по CAN. Он обеспечивает интерфейсы обработки, сенсоров и связи, тогда как внешнее оборудование подает питание на двигатели.

Характеристики:

• Основной MCU– Texas Instruments AM13E23019
  • Ядро процессора – Arm Cortex-M33 MCU @ 200 МГц с FPU
  • Память – 128 КБ SRAM
  • Хранилище – 512 КБ флеш-памяти
  • Другие возможности – TMU, ускоритель ИИ TinyEngine , 3× 12-битных АЦП и ШИМ управления двигателями.
• Подключение
  • CAN FD со встроенным трансивером TI TCAN844
  • 4-контактный разъём JST-GH CAN/питание с программно выбираемой терминацией 120 Ом
  • Интерфейсы UART, SPI и I²C
• Расширение
  • 100-контактный интерфейс LGA на нижней стороне с шагом 1,27 мм (на обратной стороне)
  • 2 ряда расширения по 12 контактов, выводящие сигналы UART, SPI, аналоговые, PWM и управляющие
  • 30 назначенных аналоговых входных линий через интерфейс платы-носителя
  • Разъем Qwiic для сенсоров и аксессуаров I²C с питанием 3,3 В
• Отладка — 8-контактный разъем для SWD, UART, сброса, выбора режима загрузки, земли и питания отладки
• Безопасность — аппаратная поддержка защищенной загрузки, защищенной отладки, защищенного обновления прошивки и криптографического ускорения
• Питание — стабилизированный вход 5 В от платы-носителя, встроенная стабилизация 3,3 В и отдельное питание 3,3 В для отладки
• Размеры — 25,4 × 38,1 мм (четырехслойная печатная плата толщиной 1,6 мм)

Модулю требуется отдельное аналоговое опорное напряжение (VAA) для измерений АЦП и питание 5 В для связи по CAN. Он также должен получать стабилизированное питание от платы-носителя, а не необработанное напряжение аккумулятора.

Плата-носитель BeagleConnect QuadESC

QuadESC разработан для робототехники, дронов и других приложений с несколькими двигателями, имеет размеры 60 × 48 мм и поддерживает аккумуляторы от 3S до 6S. В нем используется раздельное управление PWM для каждого двигателя и синхронизированные измерения тока для векторного управления (FOC).

Характеристики:

• Контроллер — BeagleConnect Torque SoM, как указано выше
• Управление двигателями
  • 4 драйвера затворов Texas Instruments DRV8323SRTAR для трехфазных двигателей с конфигурацией по SPI, усилителями измерения тока и сигнализацией неисправностей
  • 12 полумостовых устройств TI CSD88599Q5DC (по три на двигатель)
  • 4 независимых трехфазных канала для бесколлекторных двигателей BLDC
  • Выделенный модуль PWM для управления двигателем на каждый канал
  • Текущие целевые параметры проекта – 40 А непрерывно и 70 А в импульсе на двигатель (при условии тепловой проверки)
• Измерения
  • 12 измерений фазного тока нижнего плеча (по три на двигатель)
  • 12 измерений фазного напряжения
  • 4 NTC-датчика температуры рядом с силовыми каскадами
  • Три 12-битных АЦП через модуль Torque для синхронизированных измерений фазного тока
• Связь
  • CAN-FD через модуль BeagleConnect Torque
  • 8-контактный интерфейс полетного контроллера с четырьмя сигнальными линиями DShot, телеметрией, передачей данных о токе, напряжением аккумулятора и землей
  • 4 трехфазных подключения двигателей (J2–J5) и отдельные выводы для пайки аккумулятора (J1)
• Отладка – 10-контактный разъем отладки ARM/JTAG с доступом по SWD
• Прочее – 2-контактный интерфейс зуммера
• Питание
  • Проектный максимум 32 В, не рекомендуется в качестве рабочего питания
  • Вход аккумулятора 3S–6S (9–25,2 В)
  • Понижающий регулятор TI TPS54360B для питания контроллера
  • Аналоговый стабилизатор TI TPS7A4701
  • Контроль напряжения аккумулятора
• Размеры PCB – 60 × 48 мм

Плата также может контролировать ток двигателя, фазное напряжение, напряжение аккумулятора и температуру. Четыре драйвера затворов DRV8323 совместно используют сигналы разрешения, при этом каждый драйвер имеет собственный вывод выбора микросхемы SPI и выход сигнала неисправности. BeagleBoard.org указывает целевые значения тока 40 А при непрерывной работе и 70 А в импульсном режиме, но это не подтвержденные рабочие характеристики, и длительность импульса не указана. Фактическая допустимая сила тока зависит от охлаждения, температуры окружающей среды и длительности нагрузки.

Поддержка программного обеспечения включает загрузчик из ПЗУ (BSL) от Texas Instruments, который позволяет разработчикам загружать прошивку через CAN, I²C или UART. TI также предлагает свой AM13E2X SDK с драйверами, примерами, SysConfig и средствами разработки FOC для микроконтроллера. Модуль также можно программировать и отлаживать через SWD с помощью отладчика XDS110 от TI и Code Composer Studio. Также планируется поддержка Zephyr RTOS и OpenOCD, но перед использованием следует проверить совместимость на уровне платы.

QuadESC не поставляется с готовой прошивкой для управления двигателем. Требуется предоставить код для управления двигателем, настройки драйверов затворов, измерения тока и обработки неисправностей. Такие функции, как FOC, декодирование DShot, телеметрия и обнаружение неисправностей на основе ИИ, зависят от прошивки. BeagleBoard.org предоставляет аппаратные проекты KiCad, исходные коды прошивки и документацию по обеим платам на GitHub .

Компания пока не объявила цены и доступность для QuadESC и Torque. Дополнительная информация доступна на странице продукта и сайте Embed Consult .

Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.