माइक्रोचिप dsPIC33EP32MC204 ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिज़ाइन
परिचय
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संदर्भ डिज़ाइन तीन-चरण स्थायी चुंबक सिंक्रोनस या ब्रशलेस मोटर्स द्वारा संचालित प्रोपेलर के साथ क्वाडकॉप्टर/ड्रोन अनुप्रयोगों के लिए लक्षित एक कम लागत वाला मूल्यांकन मंच है। यह डिज़ाइन माइक्रोचिप dsPIC33EP32MC204 DSC, एक मोटर नियंत्रण उपकरण पर आधारित है।
चित्र 1-1: dsPIC33EP32MC204 ड्रोन मोटर नियंत्रक संदर्भ डिज़ाइन
विशेषताएँ
संदर्भ डिज़ाइन की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:
- तीन-चरण मोटर नियंत्रण पावर एसtage
- उच्च प्रदर्शन के लिए शंट विधि के माध्यम से चरण वर्तमान प्रतिक्रिया
- चरण खंडtagसेंसर-रहित ट्रैपेज़ॉइडल नियंत्रण या फ़्लाइंग स्टार्ट को लागू करने के लिए ई फीडबैक
- डीसी बस वॉल्यूमtagओवर-वॉल्यूम के लिए ई फीडबैकtagई संरक्षण
- माइक्रोचिप प्रोग्रामर/डीबगर का उपयोग करके इन-सर्किट सीरियल प्रोग्रामिंग के लिए आईसीएसपी हेडर
- संचार शीर्षलेख कर सकते हैं
ब्लॉक आरेख
संदर्भ डिज़ाइन के विभिन्न हार्डवेयर अनुभाग चित्र 1-3 में दिखाए गए हैं और तालिका 1-1 में संक्षेपित किए गए हैं।
चित्र 1-3: हार्डवेयर अनुभाग
| तालिका 1-1 हार्डवेयर अनुभाग | |
| अनुभाग | हार्डवेयर अनुभाग |
| 1 | तीन चरण मोटर नियंत्रण इन्वर्टर |
| 2 | dsPIC33EP32MC204 और संबंधित सर्किट |
| 3 | MCP8026 MOSFET ड्राइवर |
| 4 | इंटरफेस कर सकते हैं |
| 5 | करंट सेंसिंग रेसिस्टर्स |
| 6 | सीरियल कम्युनिकेशन इंटरफ़ेस हेडर |
| 7 | आईसीएसपी™ हेडर |
| 8 | यूजर इंटरफ़ेस हेडर |
| 9 | DE2 MOSFET ड्राइवर सीरियल इंटरफ़ेस हैडर |
बोर्ड इंटरफ़ेस विवरण
परिचय
यह अध्याय ड्रोन मोटर नियंत्रक संदर्भ डिज़ाइन के इनपुट और आउटपुट इंटरफेस का अधिक विस्तृत विवरण प्रदान करता है। निम्नलिखित विषय शामिल हैं:
- बोर्ड कनेक्टर्स
- डीएसपीआईसी डीएससी के पिन कार्य
- MOSFET ड्राइवर के पिन फ़ंक्शन
बोर्ड कनेक्टर्स
यह अनुभाग स्मार्ट ड्रोन नियंत्रक बोर्ड में कनेक्टर्स का सारांश प्रस्तुत करता है। उन्हें चित्र 2-1 में दिखाया गया है और तालिका 2-1 में संक्षेपित किया गया है।
- स्मार्ट ड्रोन कंट्रोलर बोर्ड को इनपुट पावर की आपूर्ति करना।
- मोटर को इन्वर्टर आउटपुट पहुंचाना।
- उपयोगकर्ता को dsPIC33EP32MC204 डिवाइस को प्रोग्राम/डीबग करने में सक्षम बनाना।
- CAN नेटवर्क से इंटरफ़ेसिंग।
- होस्ट पीसी के साथ सीरियल संचार स्थापित करना।
- गति संदर्भ संकेत की आपूर्ति।
चित्र 2-1: कनेक्टर - ड्रोन मोटर नियंत्रक संदर्भ डिज़ाइन
तालिका 2-1 कनेक्टर्स
| कनेक्टर डिज़ाइनकर्ता | पिनों की संख्या | स्थिति | विवरण |
| आईएसपी1 | 5 | आबादी वाले | ICSP™ हेडर - प्रोग्रामर/डीबगर को dsPIC® DSC से इंटरफ़ेस करना |
| P5 | 6 | आबादी वाले | CAN संचार इंटरफ़ेस हैडर |
| P3 | 2 | आबादी वाले | सीरियल कम्युनिकेशन इंटरफ़ेस हेडर |
| P2 | 2 | आबादी वाले | संदर्भ गति पीडब्लूएम/एनालॉग इंटरफ़ेस हैडर |
| चरण ए, चरण बी, चरण सी |
3 |
जनसंख्या रहित |
तीन-चरण इन्वर्टर आउटपुट |
| वीडीसी, जीएनडी | 2 | जनसंख्या रहित | इनपुट डीसी आपूर्ति टैब कनेक्टर
(वीडीसी: सकारात्मक टर्मिनल, जीएनडी: नकारात्मक टर्मिनल) |
|
P1 |
2 |
आबादी वाले |
DE2 MOSFET ड्राइवर सीरियल इंटरफ़ेस हैडर। कृपया देखें
हार्डवेयर और संचार प्रोटोकॉल विशिष्टताओं के लिए MCP8025A/6 डेटा शीट |
प्रोग्रामर/डीबगर इंटरफ़ेस के लिए ICSP™ हेडर (ISP1)
उदाहरण के लिए, 6-पिन हेडर ISP1 प्रोग्रामर से जुड़ सकता हैampले, PICkit 4, प्रोग्रामिंग और डिबगिंग उद्देश्यों के लिए। यह आबाद नहीं हुआ है. आवश्यकता पड़ने पर भाग संख्या 68016-106एचएलएफ या समान के साथ आबाद करें। पिन विवरण तालिका 2-2 में दिए गए हैं।
तालिका 2-2: पिन विवरण - हेडर आईएसपी1
| पिन # | सिग्नल का नाम | पिन विवरण |
| 1 | एमसीएलआर | डिवाइस मास्टर क्लियर (एमसीएलआर) |
| 2 | +3.3 वी | आपूर्ति वॉल्यूमtage |
| 3 | जीएनडी | मैदान |
| 4 | पीजीडी | डिवाइस प्रोग्रामिंग डेटा लाइन (पीजीडी) |
| 5 | पीजीसी | डिवाइस प्रोग्रामिंग क्लॉक लाइन (पीजीसी) |
CAN संचार इंटरफ़ेस हैडर(P5)
इस 6-पिन हेडर का उपयोग CAN नेटवर्क से इंटरफेसिंग के लिए किया जा सकता है। पिन विवरण तालिका 2-3 में दिए गए हैं।
तालिका 2-3: पिन विवरण - शीर्षलेख पी5
| पिन # | सिग्नल का नाम | पिन विवरण |
| 1 | 3.3 वी | बाहरी मॉड्यूल को 3.3 वोल्ट की आपूर्ति (अधिकतम 10 एमए) |
| 2 | स्टैंडबाय | स्मार्ट कंट्रोलर को स्टैंडबाय में रखने के लिए इनपुट सिग्नल |
| 3 | जीएनडी | मैदान |
| 4 | कैंटएक्स | कैन ट्रांसमीटर (3.3 वी) |
| 5 | CANRX | कैन रिसीवर (3.3 वी) |
| 6 | डीजीएनडी | बोर्ड पर डिजिटल ग्राउंड से जुड़ा हुआ है |
स्पीड रेफरेंस यूआई हेडर (पी2)
2-पिन हैडर पी2 का उपयोग 2 तरीकों से फर्मवेयर को स्पीड संदर्भ प्रदान करने के लिए किया जाता है। पिन शॉर्ट-सर्किट से सुरक्षित हैं। हेडर पी2 का विवरण तालिका 2-4 में दिया गया है।
तालिका 2-4: पिन विवरण - शीर्षलेख पी2
| पिन # | सिग्नल का नाम | पिन विवरण |
| 1 | INPUT_FMU_PWM | डिजिटल सिग्नल - पीडब्लूएम 50 हर्ट्ज, 3-5 वोल्ट, 4-85% |
| 2 | विज्ञापन गति | एनालॉग सिग्नल - 0 से 3.3 V |
सीरियल संचार हेडर (P3)
2-पिन हेडर पी3 का उपयोग फ़ंक्शन विस्तार या डिबगिंग के लिए माइक्रोकंट्रोलर के अप्रयुक्त पिन तक पहुंचने के लिए किया जा सकता है, और हेडर जे3 का पिन विवरण तालिका 2-4 में दिया गया है।
तालिका 2-4: पिन विवरण - शीर्षलेख पी3
| पिन # | सिग्नल का नाम | पिन विवरण |
| 1 | आरएक्सएल | यूएआरटी - रिसीवर |
| 2 | टीएक्सएल | यूएआरटी - ट्रांसमीटर |
DE2 MOSFET ड्राइवर सीरियल इंटरफ़ेस हैडर (P1)
2-पिन हेडर पी1 का उपयोग फ़ंक्शन विस्तार या डिबगिंग के लिए माइक्रोकंट्रोलर के अप्रयुक्त पिन तक पहुंचने के लिए किया जा सकता है, और हेडर जे3 का पिन विवरण तालिका 2-4 में दिया गया है।
तालिका 2-4: पिन विवरण - शीर्षलेख पी1
| पिन # | सिग्नल का नाम | पिन विवरण |
| 1 | DE2 | यूएआरटी - डीई2 सिग्नल |
| 2 | जीएनडी | बाहरी कनेक्शन के लिए बोर्ड ग्राउंड का उपयोग किया जाता है |
इन्वर्टर आउटपुट कनेक्टर
संदर्भ डिज़ाइन तीन-चरण पीएमएसएम/बीएलडीसी मोटर चला सकता है। कनेक्टर के पिन असाइनमेंट तालिका 2-6 में दिखाए गए हैं। रिवर्स रोटेशन को रोकने के लिए मोटर का सही चरण अनुक्रम जुड़ा होना चाहिए।
तालिका 2-6: पिन विवरण
| पिन # | पिन विवरण |
| चरण ए | इन्वर्टर का चरण 1 आउटपुट |
| चरण बी | इन्वर्टर का चरण 2 आउटपुट |
| चरण सी | इन्वर्टर का चरण 3 आउटपुट |
इनपुट डीसी कनेक्टर (वीडीसी और जीएनडी)
बोर्ड को डीसी वॉल्यूम में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया हैtagई रेंज 11V से 14V तक है, जिसे कनेक्टर VDC और GND के माध्यम से संचालित किया जा सकता है। कनेक्टर विवरण तालिका 2-7 में दिए गए हैं।
तालिका 2-7: पिन विवरण
| पिन # | पिन विवरण |
| ग्राम रक्षा समिति | डीसी इनपुट आपूर्ति सकारात्मक |
| जीएनडी | डीसी इनपुट आपूर्ति नकारात्मक |
प्रयोक्ता इंटरफ़ेस
स्पीड संदर्भ इनपुट प्रदान करने के लिए स्मार्ट ड्रोन कंट्रोलर फ़र्मवेयर से इंटरफ़ेस करने के दो तरीके हैं।
- पीडब्लूएम इनपुट (डिजिटल सिग्नल - पीडब्लूएम 50 हर्ट्ज, 3-5 वोल्ट, 4-55% ड्यूटी चक्र)
- एनालॉग वॉल्यूमtagई (0 - 3.3 वोल्ट)
इंटरफ़ेस P2 कनेक्टर से कनेक्शन के माध्यम से किया जाता है। विवरण के लिए तालिका 2-4 देखें। इस संदर्भ डिज़ाइन में एक बाहरी सहायक PWM नियंत्रक मॉड्यूल है जो गति संदर्भ प्रदान करता है। बाहरी नियंत्रक का अपना पोटेंशियोमीटर और 7 खंड एलईडी डिस्प्ले है। पोटेंशियोमीटर का उपयोग पीडब्लूएम कर्तव्य चक्र को बदलकर वांछित गति को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है जिसे 4% से 55% तक भिन्न किया जा सकता है। (50 हर्ट्ज 4-6 वोल्ट) 3 रेंज में। अधिक जानकारी के लिए धारा 3.3 देखें।
डीएसपीआईसी डीएससी के पिन कार्य
ऑनबोर्ड dsPIC33EP32MC204 डिवाइस अपने बाह्य उपकरणों और सीपीयू क्षमता के माध्यम से संदर्भ डिज़ाइन की विभिन्न विशेषताओं को नियंत्रित करता है। डीएसपीआईसी डीएससी के पिन कार्यों को उनकी कार्यक्षमता के अनुसार समूहीकृत किया गया है और तालिका 2-9 में प्रस्तुत किया गया है।
तालिका 2-9: dsPIC33EP32MC204 पिन फ़ंक्शन
|
संकेत |
डीएसपीआईसी डीएससी
नत्थी करना संख्या |
डीएसपीआईसी डीएससी
पिन समारोह |
डीएसपीआईसी डीएससी परिधीय |
टिप्पणी |
| डीएसपीआईसी डीएससी कॉन्फ़िगरेशन - आपूर्ति, रीसेट, घड़ी और प्रोग्रामिंग | ||||
| वी33 | 28,40 | वीडीडी |
आपूर्ति |
डीएसपीआईसी डीएससी को +3.3V डिजिटल आपूर्ति |
| डीजीएनडी | 6,29,39 | वीएसएस | डिजिटल ग्राउंड | |
| एवी33 | 17 | एवीडीडी | डीएसपीआईसी डीएससी को +3.3V एनालॉग आपूर्ति | |
| आगन्डी | 16 | एवीएसएस | एनालॉग ग्राउंड | |
| ओएससीआई | 30 | ओएससीआई/सीएलकेआई/आरए2 | बाहरी थरथरानवाला | कोई बाहरी संबंध नहीं. |
| आरएसटी | 18 | एमसीएलआर | रीसेट करें | ICSP हेडर (ISP1) से जुड़ता है |
| ISPDATA | 41 | PGED2/ASDA2/RP37/RB5 | इन-सर्किट सीरियल प्रोग्रामिंग (आईसीएसपी™) या
इन-सर्किट डिबगर |
ICSP हेडर (ISP1) से जुड़ता है |
|
आईएसपीसीएलके |
42 |
PGEC2/ASCL2/RP38/RB6 |
||
| आईबीयूएस | 18 | DACOUT/AN3/CMP1C/RA3 | हाई स्पीड एनालॉग तुलनित्र 1(सीएमपी1) और डीएसी1 | Ampओवर-करंट का पता लगाने के लिए सीएमपी1 के पॉजिटिव इनपुट से कनेक्ट करने से पहले लिफाइड बस करंट को और फ़िल्टर किया जाता है। ओवर-करंट सीमा DAC1 के माध्यम से निर्धारित की गई है। तुलनित्र आउटपुट सीपीयू हस्तक्षेप के बिना पीडब्लूएम को बंद करने के लिए पीडब्लूएम जनरेटर के गलती इनपुट के रूप में आंतरिक रूप से उपलब्ध है। |
|
वॉल्यूमtagई प्रतिक्रिया |
||||
| एडीबीयूएस | 23 | PGEC1/AN4/C1IN1+/RPI34/R B2 | साझा एडीसी कोर | डीसी बस वॉल्यूमtagई प्रतिक्रिया। |
|
डिबग इंटरफ़ेस (P3) |
||||
| आरएक्सएल | 2 | आरपी54/आरसी6 | I/O और UART का रीमैपेबल फ़ंक्शन | ये सिग्नल UART सीरियल संचार को इंटरफ़ेस करने के लिए हेडर P3 से जुड़े हुए हैं। |
| टीएक्सएल | 1 | टीएमएस/एएसडीए1/आरपी41/आरबी9 | ||
|
इंटरफ़ेस कर सकते हैं (P5) |
||||
| कैंटएक्स | 3 | आरपी55/आरसी7 | रिसीवर, ट्रांसमीटर और स्टैंडबाय कर सकते हैं | ये सिग्नल हेडर P5 से जुड़े हैं |
| CANRX | 4 | आरपी56/आरसी8 | ||
| स्टैंडबाय | 5 | आरपी57/आरसी9 | ||
|
पीडब्लूएम आउटपुट |
||||
| PWM3H | 8 | आरपी42/पीडब्लूएम3एच/आरबी10 | पीडब्लूएम मॉड्यूल आउटपुट। | अधिक विवरण के लिए डेटाशीट देखें। |
| PWM3L | 9 | आरपी43/पीडब्लूएम3एल/आरबी11 | ||
| PWM2H | 10 | आरपीआई144/पीडब्लूएम2एच/आरबी12 | ||
| PWM2L | 11 | RPI45/PWM2L/CTPLS/RB13 | ||
| PWM1H | 14 | RPI46/PWM1H/T3CK/RB14 | ||
| PWM1L | 15 | RPI47/PWM1L/T5CK/RB15 | ||
|
सामान्य प्रयोजन I/O |
||||
| मैं_OUT2 | 22 | PGEC3/VREF+/AN3/RPI33/CT ED1/RB1 | साझा एडीसी कोर | |
| मोटरगेटडॉ_सीई | 31 | OSC2/CLKO/RA3 | I/O पोर्ट | MOSFET ड्राइवर को सक्षम या अक्षम करता है। |
| मोटरगेटDrv
_ILIMIT_OUT |
36 | SCK1/RP151/RC3 | I/O पोर्ट | ओवरकुरेंट संरक्षण। |
| DE2 | 33 | FLT32/SCL2/RP36/RB4 | यूएआरटी1 | पुन: प्रोग्रामयोग्य पोर्ट UART1 TX में कॉन्फ़िगर किया गया |
| DE2 RX1 | 32 | SDA2/RPI24/RA8 | यूएआरटी1 | पुन: प्रोग्रामयोग्य पोर्ट UART1 RX पर कॉन्फ़िगर किया गया |
|
स्केल्ड चरण खंडtagई माप |
||||
| पीएचसी | 21 | PGED3/VREF-/ AN2/RPI132/CTED2/RB0 | साझा एडीसी कोर | बैक ईएमएफ शून्य क्रॉस सेंसिंग चरण सी |
| पीएचबी | 20 | AN1/C1IN1+/RA1 | साझा एडीसी कोर | बैक ईएमएफ शून्य क्रॉस सेंसिंग चरण बी |
| पीएचए,
प्रतिक्रिया |
19 | AN0/OA2OUT/RA0 | साझा एडीसी कोर | बैक ईएमएफ शून्य क्रॉस सेंसिंग चरण ए |
|
कोई कनेक्शन नहीं |
||||
| – | 35,12,37,38 | |||
| – | 43,44,24 | |||
| – | 30,13,27 | |||
मॉसफ़ेट ड्राइवर के पिन फ़ंक्शन
|
संकेत |
MCP8026
नत्थी करना संख्या |
MCP8026
पिन समारोह |
MCP8026 फ़ंक्शन ब्लॉक |
टिप्पणी |
|
बिजली और ग्राउंड कनेक्शन |
||||
| VCC_LI_PO WER | 38,39 | वीडीडी |
पूर्वाग्रह जनरेटर |
11-14 वोल्ट |
| पीजीएनडी | 36,35,24,20
,19,7 |
पीजीएनडी | पावर ग्राउंड | |
| वी12 | 34 | +12 वी | 12 वोल्ट आउटपुट | |
| V5 | 41 | +5 वी | 5 वोल्ट आउटपुट | |
| LX | 37 | LX | 3.3V आउट के लिए बक रेगुलेटर स्विच नोड | |
| FB | 40 | FB | 3.3V आउट के लिए बक रेगुलेटर फीडबैक नोड | |
|
पीडब्लूएम आउटपुट |
||||
| PWM3H | 46 | PWM3H |
गेट नियंत्रण तर्क |
अधिक विवरण के लिए डिवाइस डेटाशीट देखें |
| PWM3L | 45 | PWM3L | ||
| PWM2H | 48 | PWM2H | ||
| PWM2L | 47 | PWM2L | ||
| PWM1H | 2 | PWM1H | ||
| PWM1L | 1 | PWM1L | ||
|
करंट सेंसिंग पिन |
||||
| I_SENSE2- | 13 | I_SENSE2- |
मोटर नियंत्रण इकाई |
चरण ए शंट-वे |
| I_SENSE2+ | 14 | I_SENSE2+ | चरण ए शंट +वे | |
| I_SENSE3- | 10 | I_SENSE3- | चरण बी शंट-वे। ध्यान दें कि यह शंट इन्वर्टर के W आधे ब्रिज पर है। | |
| I_SENSE3+ | 11 | I_SENSE3+ | चरण बी शंट +वी। ध्यान दें कि यह शंट इन्वर्टर के W आधे ब्रिज पर है। | |
| I_SENSE1- | 17 | I_SENSE1- |
मोटर नियंत्रण इकाई |
संदर्भ खंडtagपूर्व संध्या |
| I_SENSE1+ | 18 | I_SENSE1+ | 3.3V/2 संदर्भ वॉल्यूमtagई+वी | |
| मैं_OUT1 | 16 | मैं_OUT1 | बफ़र्ड आउटपुट 3.3V/2 वोल्ट | |
| मैं_OUT2 | 12 | मैं_OUT2 | Ampलिफाइड आउटपुट फेज़ ए करंट | |
| मैं_OUT3 | 9 | मैं_OUT3 | Ampलिफ़ाइड आउटपुट चरण बी वर्तमान | |
|
सीरियल DE2 इंटरफ़ेस |
||||
| DE2 | 44 | DE2 | पूर्वाग्रह जनरेटर | ड्राइवर कॉन्फ़िगरेशन के लिए सीरियल इंटरफ़ेस |
|
MOSFET गेट इनपुट |
||||
| यू_मोटर | 30 | पीएचए |
गेट नियंत्रण तर्क |
मोटर चरणों से जुड़ता है। |
| वी_मोटर | 29 | पीएचबी | ||
| W_मोटर | 28 | पीएचसी | ||
|
हाई साइड MOSFET गेट ड्राइव |
||||
| एचएस0 | 27 | एचएसए |
गेट नियंत्रण तर्क |
हाई साइड MOSFET चरण A |
| एचएस1 | 26 | एचएसबी | उच्च पक्ष MOSFET चरण बी | |
| एचएस2 | 25 | एचएससी | हाई साइड MOSFET चरण C | |
|
बूटस्ट्रैप |
||||
| वीबीए | 33 | वीबीए |
गेट नियंत्रण तर्क |
बूट स्ट्रैप कैपेसिटर आउटपुट चरण ए |
| वीबीबी | 32 | वीबीबी | बूट स्ट्रैप कैपेसिटर आउटपुट चरण बी | |
| वीबीसी | 31 | वीबीसी | बूट स्ट्रैप कैपेसिटर आउटपुट चरण सी | |
|
लो साइड MOSFET गेट ड्राइव |
||||
| एलएस0 | 21 | एलएसए |
गेट नियंत्रण तर्क |
निचला पक्ष MOSFET चरण A |
| एलएस1 | 22 | एलएसबी | निचला भाग MOSFET चरण B | |
| एलएस2 | 23 | LSC | निचला पक्ष MOSFET चरण C | |
|
डिजिटल I/O |
||||
| मोटरगेटDrv
_सीई |
3 | CE | संचार पोर्ट | MC8026 MOSFET ड्राइवर को सक्षम करता है। |
| मोटरगेटDrv
_ILIMIT_OUT |
15 | ILIMIT_OUT (सक्रिय कम) | मोटर नियंत्रण इकाई | |
|
कोई कनेक्ट नहीं |
||||
| – | 8 | LV_OUT1 | ||
| – | 4 | LV_OUT2 | ||
| – | 6 | HV_IN1 | ||
| – | 5 | HV_IN2 | ||
हार्डवेयर विवरण
परिचय
ड्रोन प्रोपेलर रेफरेंस डिज़ाइन बोर्ड का उद्देश्य सिंगल कोर डिजिटल सिग्नल कंट्रोलर (डीएससी) के dsPIC33EP परिवार में छोटे पिन काउंट मोटर नियंत्रण उपकरणों की क्षमता प्रदर्शित करना है। नियंत्रण बोर्ड में वजन कम करने के लिए न्यूनतम घटक शामिल हैं। उत्पादन-आशय संस्करण के लिए पीसीबी क्षेत्र को आकार में और भी छोटा किया जा सकता है। बोर्ड को इन सिस्टम सीरियल प्रोग्रामिंग कनेक्टर के माध्यम से प्रोग्राम किया जा सकता है और इसमें दो करंट सेंस रेसिस्टर्स और एक MOSFET ड्राइवर शामिल होता है। अन्य नियंत्रकों के साथ संचार के लिए और यदि आवश्यक हो तो संदर्भ गति की जानकारी प्रदान करने के लिए एक CAN इंटरफ़ेस कनेक्टर प्रदान किया जाता है। नियंत्रक का इन्वर्टर एक इनपुट वॉल्यूम लेता हैtagई 10V से 14V की रेंज में और निर्दिष्ट ऑपरेटिंग वॉल्यूम में 8A (RMS) का निरंतर आउटपुट चरण करंट प्रदान कर सकता हैtagई रेंज. विद्युत विशिष्टताओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, परिशिष्ट बी. "विद्युत विशिष्टताएँ" देखें।
हार्डवेयर अनुभाग
यह अध्याय ड्रोन प्रोपेलर रेफरेंस डिज़ाइन बोर्ड के निम्नलिखित हार्डवेयर अनुभागों को शामिल करता है:
- dsPIC33EP32MC204 और संबंधित सर्किटरी
- बिजली की आपूर्ति
- करंट सेंस सर्किटरी
- MOSFET गेट ड्राइवर सर्किटरी
- तीन-चरण इन्वर्टर ब्रिज
- आईसीएसपी हेडर/डीबगर इंटरफ़ेस
- dsPIC33EP32MC204 और संबंधित सर्किटरी
- बिजली की आपूर्ति
नियंत्रक बोर्ड में तीन विनियमित खंड हैंtage MCP12 MOSFET ड्राइवर द्वारा उत्पन्न 5V, 3.3V और 8026V आउटपुट देता है। 3.3 वोल्ट MCP8026 ऑनबोर्ड बक रेगुलेटर और फीडबैक व्यवस्था का उपयोग करके उत्पन्न होता है। योजना अनुभाग में चित्र A-1 में लाल बॉक्स देखें। बैटरी से बाहरी बिजली की आपूर्ति सीधे पावर कनेक्टर के माध्यम से इन्वर्टर पर लागू होती है। एक 15uF संधारित्र तेजी से लोड परिवर्तन के दौरान स्थिर संचालन के लिए डीसी फ़िल्टरिंग प्रदान करता है। कृपया प्रत्येक वॉल्यूम की आउटपुट वर्तमान क्षमता के लिए डिवाइस (MCP8026) डेटा शीट देखेंtagई आउटपुट। - करंट सेंस सर्किटरी
लोकप्रिय "टू शंट" दृष्टिकोण का उपयोग करके करंट को महसूस किया जाता है। दो 10-मिलीओम शंट ऑन-चिप ऑप के इनपुट को वर्तमान इनपुट प्रदान करते हैं-Ampएस। ऑप-Amp7.5 के लाभ के साथ 22 प्रदान करते हुए अंतर लाभ मोड में हैंAmp चरम चरण वर्तमान माप क्षमता। ampचरण ए (यू आधा-पुल) और चरण बी (डब्ल्यू आधा-पुल) से सक्रिय वर्तमान सिग्नल को डीएसपीआईसी नियंत्रक फर्मवेयर द्वारा परिवर्तित किया जाता है। एक खंडtag3.3V/2 के लिए बफर आउटपुट के साथ ई संदर्भ वर्तमान सेंस सर्किट के लिए शोर मुक्त शून्य संदर्भ प्रदान करता है। विवरण के लिए स्कैमैटिक्स अनुभाग चित्र ए-4 देखें। - MOSFET गेट ड्राइवर सर्किटरी
गेट ड्राइव को बूटस्ट्रैप कैपेसिटर और डायोड को छोड़कर आंतरिक रूप से नियंत्रित किया जाता है जो बोर्ड पर स्थित होते हैं और न्यूनतम ऑपरेटिंग वॉल्यूम पर MOSFETs को पर्याप्त रूप से चालू करने को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया गया है।tagइ। MCP8026 ऑपरेटिंग वॉल्यूम के लिए विनिर्देश देखेंtagडेटाशीट में ई रेंज।
इंटरकनेक्ट विवरण के लिए स्कैमैटिक्स अनुभाग चित्र ए-1 देखें। - तीन-चरण इन्वर्टर ब्रिज
इन्वर्टर 3 एन चैनल एमओएसएफईटी उपकरणों के साथ मानक 6 हाफ ब्रिज है जो सभी 4 चतुर्थांशों में संचालन में सक्षम है। MOSFET ड्राइवर सीधे स्लीव रेट सीमित श्रृंखला प्रतिरोधों के माध्यम से MOSFETs के गेट्स से जुड़ता है। पर्याप्त टर्न-ऑन गेट वॉल्यूम के लिए प्रत्येक हाई-साइड MOSFETs के लिए कैपेसिटर और डायोड के नेटवर्क से युक्त एक मानक बूटस्ट्रैप सर्किट प्रदान किया जाता है।tagइ। बूटस्ट्रैप कैपेसिटर और डायोड को पूर्ण ऑपरेटिंग वॉल्यूम के लिए रेट किया गया हैtagई रेंज और करंट। तीन-चरण इन्वर्टर ब्रिज का आउटपुट मोटर के तीन चरणों के लिए यू, वी और डब्ल्यू पर उपलब्ध है। कनेक्टिविटी और अन्य विवरणों के लिए स्कैमैटिक्स अनुभाग चित्र ए-4 देखें।
आईसीएसपी हेडर/डीबगर इंटरफ़ेस
स्मार्ट ड्रोन कंट्रोलर बोर्ड की प्रोग्रामिंग: प्रोग्रामिंग और डिबगिंग एक ही ICSP कनेक्टर ISP1 के माध्यम से होती है। पीकेओबी कनेक्टर के साथ प्रोग्राम करने के लिए PICKIT 4 का उपयोग करें, जैसा कि तालिका 1-1 में दिया गया है, 2 से 2 तक जुड़ा हुआ है। आप या तो MPLAB-X IDE या MPLAB-X IPE के साथ प्रोग्राम कर सकते हैं। बोर्ड को 11-14 वोल्ट से चालू करें। उपयुक्त हेक्स का चयन करें file और आईडीई/आईपीई पर दिए गए निर्देशों का पालन करें। प्रोग्रामिंग तब पूर्ण होती है जब आउटपुट विंडो में "प्रोग्रामिंग/सत्यापन पूर्ण" संदेश प्रदर्शित होता है।
- डिबगिंग निर्देशों के लिए MPLAB PICKIT 4 डेटा शीट देखें
हार्डवेयर कनेक्शन
यह अनुभाग ड्रोन नियंत्रक के संचालन को प्रदर्शित करने की एक विधि का वर्णन करता है। संदर्भ डिज़ाइन के लिए कुछ अतिरिक्त ऑफ-बोर्ड सहायक मॉड्यूल और एक मोटर की आवश्यकता होती है।
- PWM नियंत्रक को 5V बिजली की आपूर्ति
- पीडब्लूएम नियंत्रक का उपयोग अलग-अलग वॉल्यूम की आपूर्ति के लिए गति संदर्भ या पोटेंशियोमीटर की आपूर्ति के लिए किया जाता हैtagई गति संदर्भ
- परिशिष्ट बी में वर्णित मापदंडों के साथ एक बीएलडीसी मोटर
- 11-14V और 1500mAH क्षमता का बैटरी पावर स्रोत
सफल संचालन के लिए यहां दिखाए गए मॉडल को बदलने के लिए किसी भी संगत मेक या मॉडल का उपयोग किया जा सकता है। नीचे दिखाए गए पूर्व हैंampइस प्रदर्शन के लिए उपयोग किए गए उपरोक्त सहायक उपकरण और मोटरों में से कुछ।
पीडब्लूएम नियंत्रक:
बीएलडीसी मोटर: डीजेआई 2312
बैटरी:
परिचालन निर्देश: नीचे दिए गए चरणों का पालन करें:
टिप्पणी: इस समय प्रोपेलर न जोड़ें
चरण 1: मुख्य विद्युत स्रोत कनेक्शन
स्मार्ट कंट्रोलर को पावर देने के लिए बैटरी '+' और '-' को वीडीसी और जीएनडी टर्मिनलों से कनेक्ट करें। डीसी बिजली आपूर्ति का भी उपयोग किया जा सकता है।
चरण 2: स्मार्ट ड्रोन नियंत्रक को गति संदर्भ संकेत।
नियंत्रक 5V अधिकतम शिखर पर PWM नियंत्रक से गति इनपुट संदर्भ लेता है। पीडब्लूएम नियंत्रक का आउटपुट ग्राउंड-संदर्भित 5V सिग्नल आउटपुट प्रदान करता है जो 5V सहिष्णु इनपुट पिन से कनेक्ट होता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। ग्राउंड कनेक्शन के लिए स्थान भी दिखाया गया है।
चरण 3: पीडब्लूएम नियंत्रक को बिजली की आपूर्ति।
स्विचिंग नियमित इनपुट को बैटरी टर्मिनलों से और आउटपुट (5V) को PWM नियंत्रक आपूर्ति से कनेक्ट करें।
स्टेप 4: PWM नियंत्रक विन्यास:
नकली टर्न ऑन और ओवरस्पीडिंग को रोकने के लिए फर्मवेयर में वैध सिग्नल के लिए पीडब्लूएम नियंत्रक से सिग्नल पल्स चौड़ाई को मान्य किया जाता है। नियंत्रक में दो पुश-बटन स्विच हैं। "चयन करें" स्विच का उपयोग करके ऑपरेशन के मैन्युअल मोड का चयन करें। गति नियंत्रण के 3 स्तरों के बीच चयन करने के लिए "पल्स चौड़ाई" बटन का उपयोग करें। प्रत्येक प्रेस के साथ पीडब्लूएम ड्यूटी चक्र आउटपुट के लिए स्विच 3 श्रेणियों के माध्यम से चक्र करता है।
- रेंज 1: 4-11%
- रेंज 2: 10-27.5%
- रेंज 3: 20-55%
सीमा के भीतर कर्तव्य चक्र में रैखिक परिवर्तन के लिए डिस्प्ले संकेत 800 से 2200 तक भिन्न होता है। PWM नियंत्रक पर पोटेंशियोमीटर को चालू करने से PWM आउटपुट बढ़ेगा या घटेगा।
चरण 5: मोटर टर्मिनल कनेक्शन:
मोटर टर्मिनलों को चरण ए, बी और सी से कनेक्ट करें। अनुक्रम मोटर के घूमने की दिशा तय करता है। प्रोपेलर को ढीला होने से बचाने के लिए ड्रोन का वांछित घुमाव मोटर में दक्षिणावर्त देखना है। इसलिए ब्लेड लगाने से पहले रोटेशन की दिशा की पुष्टि करना महत्वपूर्ण है। न्यूनतम पल्स चौड़ाई स्थिति (800) से शुरू करके पीडब्लूएम नियंत्रक पर पोटेंशियोमीटर को घुमाकर एक पीडब्लूएम संदर्भ सिग्नल की आपूर्ति करें। मोटर 7.87% कर्तव्य चक्र (50 हर्ट्ज) और उससे अधिक पर घूमना शुरू कर देगी। जब मोटर घूमती है तो 7-सेगमेंट डिस्प्ले 1573 (7.87% ड्यूटी चक्र) से 1931 (10.8% ड्यूटी चक्र) दिखाता है। पुष्टि करें कि घूर्णन की दिशा वामावर्त है। यदि नहीं तो मोटर टर्मिनलों से किन्हीं दो कनेक्शनों की अदला-बदली करें। पोटेंशियोमीटर को न्यूनतम गति सेटिंग पर लौटाएँ।
चरण 6: प्रोपेलर को माउंट करना:
बैटरी पावर डिस्कनेक्ट करें. प्रोपेलर ब्लेड को मोटर शाफ्ट में दक्षिणावर्त दिशा में पेंच करके माउंट करें। ऑपरेशन के दौरान सभी बाधाओं और लोगों से सुरक्षित दूरी पर हाथ फैलाकर छड़ी/मोटर को मजबूती से पकड़ें। बिजली की आपूर्ति कनेक्ट करें. घूमते समय प्रोपेलर क्रिया हाथ पर बल लगाएगी, इसलिए शारीरिक चोट को रोकने के लिए मजबूत पकड़ आवश्यक है। गति बदलने के लिए पोटेंशियोमीटर को घुमाएं (प्रदर्शन 1573 और 1931 के बीच इंगित करता है) यह प्रदर्शन पूरा करता है।
नीचे दी गई तस्वीर प्रदर्शन के लिए समग्र वायरिंग सेटअप दिखाती है।
schematics
बोर्ड योजनाएँ
यह अनुभाग dsPIC33EP32MC204 ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिज़ाइन के योजनाबद्ध आरेख प्रदान करता है। संदर्भ डिज़ाइन चार-परत FR4, 1.6 मिमी, प्लेटेड-थ्रू-होल (PTH) निर्माण का उपयोग करता है।
तालिका A-1 संदर्भ डिज़ाइन की योजनाओं का सारांश प्रस्तुत करती है:
| तालिका ए-1: रेखाचित्र | ||
| चित्रा सूचकांक | schematics शीट नं. | हार्डवेयर अनुभाग |
|
चित्र A-1 |
1 में से 4 |
dsPIC33EP32MC204-dsPIC DSC(U1) इंटरकनेक्शन MCP8026-MOSFET ड्राइवर इंटरकनेक्शन
3.3V एनालॉग और डिजिटल फ़िल्टर और फीडबैक नेटवर्क डीएसपीआईसी डीएससी आंतरिक परिचालन ampके लिए लिफ्टर ampबस करंट बूटस्ट्रैप नेटवर्क को सक्रिय करना। |
|
चित्र A-2 |
2 में से 4 |
इन-सिस्टम सीरियल प्रोग्रामिंग हैडर ISP1 CAN संचार इंटरफ़ेस हैडर P5 बाहरी PWM गति नियंत्रण इंटरफ़ेस हैडर P2
सीरियल डिबगर इंटरफ़ेस P3 |
|
चित्र A-3 |
3 में से 4 |
डीसी बस वॉल्यूमtagई स्केलिंग रेसिस्टर डिवाइडर बैक-ईएमएफ वॉल्यूमtagई स्केलिंग नेटवर्क
सेशनAmp चरण वर्तमान संवेदन के लिए लाभ और संदर्भ सर्किटरी |
| चित्र A-4 | 4 में से 4 | मोटर नियंत्रण इन्वर्टर - तीन-चरण MOSFET ब्रिज |
चित्र A-1:
चित्र A-2
चित्र A-4
विद्युत विनिर्देश
परिचय
यह अनुभाग dsPIC33EP32MC204 ड्रोन मोटर नियंत्रक संदर्भ डिज़ाइन के लिए विद्युत विनिर्देश प्रदान करता है (तालिका बी-1 देखें)।
विद्युत विशिष्टताएँ 1:
| पैरामीटर | ऑपरेटिंग श्रेणी |
| इनपुट डीसी वॉल्यूमtage | 10-14 वोल्ट |
| पूर्ण अधिकतम इनपुट डीसी वॉल्यूमtage | 20 वी |
| कनेक्टर वीडीसी और जीएनडी के माध्यम से अधिकतम इनपुट करंट | 10ए |
| प्रति चरण सतत आउटपुट करंट @ 25°C | 44ए (पीक) |
| मोटर विशिष्टताएँ: डीजेआई 2312 | |
| मोटर चरण प्रतिरोध | 42-47 मिली ओम |
| मोटर चरण प्रेरण | 7.5 माइक्रो-हेनरीज़ |
| मोटर पोल जोड़े | 4 |
टिप्पणी:
- +25°C के परिवेशीय तापमान पर और अनुमेय इनपुट डीसी वॉल्यूम के भीतर संचालन करते समयtagई रेंज में बोर्ड 5ए (आरएमएस) तक की निरंतर प्रति चरण धाराओं के लिए थर्मल सीमा के भीतर रहता है।
सामग्री का बिल (बीओएम)
सामग्री के बिल
| वस्तु | टिप्पणी | डेसिग्नेटर | मात्रा |
| 1 | 10uF 25V 10% 1206 | C1 | 1 |
| 2 | 10uF 25V 10% 0805 | सी2，सी17, सी18 | 3 |
| 3 | 1uF 25V 10% 0402 | सी3, सी5 | 2 |
| 4 | 22uF 25V 20% 0805 | C4 | 1 |
| 5 | 100एनएफ 25वी 0402 | C6 | 1 |
| 6 | 2.2uF 10V 0402 | सी24, सी26 | 2 |
| 7 | 1uF 25V 10% 0603 | सी7, सी8, सी9, सी10, सी12, सी13 | 6 |
| 8 | 100एनएफ 50वी 10% 0603 | सी11, सी14, सी15, सी20 | 4 |
| 9 | 1.8एनएफ 50वी 10% 0402 | सी16 | 1 |
| 10 | 0.01uF 50V 10% 0603 | C19, C23, C27，C25 | 3 |
| 11 | 100pF 50V 5% 0603 | सी21, सी22 | 2 |
| 12 | 680uF 25V 10% RB2/4 | सी28 | 1 |
| 13 | 5.6एनएफ 50वी 10% 0603 | सी29, सी30 | 2 |
| 14 | 1एन5819 एसओडी323 | डी1, डी2, डी3, डी7 | 4 |
| 15 | 1एन5819 एसओडी323 | डी4, डी5, डी6 | 3 |
| 16 | 4.7uF 25V 10% 0805 | E1 | 1 |
| 17 | टीपीएचआर8504पीएल एसओपी8 | NMOS1, NMOS2, NMOS3, NMOS4, NMOS5, NMOS6 | 6 |
| 18 | 15uH 1A SMD4*4 | P4 | 1 |
| 19 | 200आर 1% 0603 | आर1, आर2 | 2 |
| 20 | 0आर 1% 0603 | आर5,आर27 | 2 |
| 21 | 47K 1% 0603 | आर 4, आर 6, आर 14, आर 24 | 4 |
| 22 | 47आर 1% 0402 | आर7, आर8, आर9, आर18, आर19, आर20 | 6 |
| 23 | 2K 1% 0603 | आर10, आर37, आर38, आर39, आर40, आर42, आर45, आर46, आर48, आर49, आर54, आर57 | 12 |
| 24 | 300K 1% 0402 | आर 11, आर 12, आर 13 | 3 |
| 25 | 24.9आर 1% 0603 | आर 15, आर 16, आर 17 | 3 |
| 26 | 100K 1% 0402 | आर 21, आर 22, आर 23 | 3 |
| 27 | 0.01आर 1% 2010 | आर25,आर26 | 1 |
| 28 | 0आर 1% 0805 | 28 रु | 1 |
| 29 | मनका 1आर 0603 | 29 रु | 1 |
| 30 | 18K 1% 0603 | 30 रु | 1 |
| 31 | 4.99आर 1% 0603 | 31 रु | 1 |
| 32 | 11K 1% 0603 | 32 रु | 1 |
| 33 | 30K 1% 0603 | आर 33, आर 34, आर 47, आर 50 | 4 |
| 34 | 300आर 1% 0603 | आर 35, आर 44, आर 55 | 3 |
| 35 | 20k 1% 0603 | 36 रु | 1 |
| 36 | 12K 1% 0603 | आर 41, आर 53, आर 56 | 3 |
| 37 | 10K 1% 0603 | आर43, आर52 | 2 |
| 38 | 1k 1% 0603 | 51 रु | 1 |
| 39 | 330आर 1% 0603 | आर58, आर59 | 2 |
| 40 | DSPIC33EP64MC504-I/PT TQFP44 | U1 | 1 |
| 41 | एमसीपी8026-48एल टीक्यूएफपी48 | U2 | 1 |
| 42 | 2 पिन-68016-106एचएलएफ | पी1, पी2, पी3 | 3 |
| 43 | 5 पिन-68016-106एचएलएफ | आईएसपी1 | 1 |
| 44 | 6 पिन-68016-106एचएलएफ | P5 | 1 |
परीक्षा के परिणाम
ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिज़ाइन को चिह्नित करने के लिए परीक्षण किए गए। पेज 12 पर सेटअप में दिखाए गए 1V, चार पोल जोड़ी तीन-चरण पीएमएसएम ड्रोन मोटर का उपयोग ब्लेड संलग्न करके परीक्षण के लिए किया गया था। तालिका डी-1 परीक्षण परिणामों का सारांश प्रस्तुत करती है। चित्र D-1 गति बनाम इनपुट शक्ति दर्शाता है।
तालिका डी-1
चित्र डी-1
दस्तावेज़ / संसाधन
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माइक्रोचिप dsPIC33EP32MC204 ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिज़ाइन [पीडीएफ] उपयोगकर्ता गाइड dsPIC33EP32MC204, dsPIC33EP32MC204 ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिजाइन, ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिजाइन, प्रोपेलर संदर्भ डिजाइन, संदर्भ डिजाइन, डिजाइन |
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माइक्रोचिप dsPIC33EP32MC204 ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिज़ाइन [पीडीएफ] निर्देश DS70005545A, DS70005545, 70005545A, 70005545, dsPIC33EP32MC204 ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिजाइन, dsPIC33EP32MC204, ड्रोन प्रोपेलर संदर्भ डिजाइन, प्रोपेलर संदर्भ डिजाइन, संदर्भ डिजाइन, डिजाइन |
