Управление бесщёточными двигателями постоянного тока (BLDC/PMSM)
Контроллеры и прошивки для управления бесщёточными двигателями: от адаптации готового драйвера до собственной платы с полноценным FOC и трёхфазным контролем тока.
Задача
Реализовать надёжное управление мотор-колёсами (в конфигурациях на 2 и 4 колеса): плавный пуск и торможение, контроль тока и температуры, аварийные защиты, удобную механику монтажа и укладки проводки.
Решение 1. Контроллер на базе китайского драйвера JY01 (99F2)
Получил в работу плату драйвера JY01 (99F2): требовалась разработка платы-контроллера и прошивка, чтобы приручить этого китайского 'драйвера'.
Что сделано:
-
Разработана плата-контроллер для управления драйверами 99F2 (JY01).
-
Реализовано ПО для асинхронного управления двигателями на основе PID-алгоритма.
-
Продумана система монтажа и укладки для 2/4 колёс.
Результат. Рабочее, быстрое в сборке решение на доступной элементной базе. Опыт и ограничения этого варианта легли в основу собственной платы драйвера — см. Решение 2.
Решение 2. Плата драйвера собственной разработки
Хотя изначально я был против первого решения, его доработка дала немало опыта. Собственную плату драйвера спроектировал «с нуля», учтя ограничения варианта на готовом драйвере (Решение 1): переработан токовый контур, заложены трёхфазный контроль тока и совместимость с полноценным FOC.
Что сделано:
-
Переработал токовый контур, выбрал оптимальные компоненты под задачу.
-
Заложил трёхфазный контроль тока.
-
Совместимость и с «лёгким управлением» (для быстрой адаптации прошивки от Решения 1, чтобы не терять наработки), и с полноценным FOC-решением.
-
Датчики контроля температуры и error-флаг: при перегрузе или неисправности колёс — мягкое завершение работы, чтобы не повредить электронику.
Прошивка контроллера (общая для обоих решений)
Прошивка контроллера — на текущий момент общая для обоих решений: управление колёсами с обратной связью, телеметрия, обновление по сети и защиты. Вокруг неё — сервисные инструменты и мобильное приложение.
Возможности:
-
Плавный пуск, торможение и регулирование скорости по каждому колесу с обратной связью по датчикам.
-
Координация колёс в поворотах (конфигурации на 2 и 4 колеса).
-
Телеметрия в реальном времени для сервисных инструментов и мобильного приложения.
-
Обновление прошивки по сети.
-
Самодиагностика и защиты: обработка аварийных ситуаций, безопасное завершение работы при перегрузе или неисправности.
-
Точка доступа Wi-Fi и веб-настройка устройства.
|
Железо рассчитано и под FOC, и под простое управление по ШИМ. Текущая прошивка использует простое управление по ШИМ и токи не контролирует. |
Сервис и диагностика устройств
Два инструмента для обслуживания и диагностики: онлайн-станция для обновления и снятия телеметрии в поле и офлайн-анализатор для разбора логов.
Сервисная станция:
-
Обнаружение устройств и подключение к ним.
-
Массовое обновление прошивки множества устройств за один прогон с прогрессом по каждому.
-
Снятие телеметрии и доступ к настройкам устройства.
-
Поставляется одним исполняемым файлом, без установки.
Анализатор телеметрии:
-
Загрузка логов телеметрии и наглядные графики.
-
Наложение и сравнение нескольких прогонов, базовая статистика.
-
Рабочее место для разбора поведения контроллера.
Мобильное приложение
Приложение-компаньон для устройства: пусконаладка, телеметрия в реальном времени, диагностика и самообновление.
-
Пусконаладка и настройка устройства со смартфона.
-
Телеметрия в реальном времени: дашборд по колёсам с подсветкой аномального колеса.
-
Логирование сессий и выгрузка для анализа.
-
Самообновление приложения.
