Jste zde

STSPIN kombinuje řízení motoru, snímání a edge AI

Redakce, 24. Leden 2024 - 8:24

Inteligentní 3fázový budič motoru a průmyslový senzorový uzel zvládnou řízení motorů, analýzu dat o životním prostředí v reálném čase a konektivitu IoT.

Referenční návrh EVLSPIN32G4-ACT spojuje inovace v systémech řízení motorů s datovou vědou a jejími aplikacemi. Senzory, obsažené v STWIN.box, detekují stav ovládacích motorů a zajišťují sběr dat s vysokou frekvencí. Ta je následně možné využít pro vlastní řešení pohonu, založená na umělé inteligenci a strojovém učení. Kombinace dat o prostředí a řízení ukazuje systémovým inženýrům přesně, jak aplikace funguje, pomáhá identifikovat neobvyklé stavy a umožňuje algoritmům řízeným daty řídit řešení problémů a optimalizaci výkonu.

Integrovaný STSPIN32G4 kombinuje gate driver s řízením napájení a mikrokontrolérem STM32G4. K dispozici je také invertorový stupeň pro 3fázové motory do 48V/5A a software pro připojení modulu senzoru a vytváření aplikací. Lze tak pohánět motory až do 250 W, které pracují ze zdroje 12 V, 24 V, 36 V nebo 48 V v topologiích pro šestistupňové nebo na pole orientované řízení (FOC), senzorovou nebo bezsenzorovou detekci polohy rotoru a snímání proudu se třemi bočníky nebo jedním bočníkem. Součástí je ochrana proti přehřátí, podpětí, přepětí a nadproudu,

Sada pomáhá uživatelům vytvářet autonomní mechanismy, které inteligentně reagují na události, jako je změna teploty, barometrický tlak, zvuky, pohyb a ultrazvukové signály.Ovladač motoru STSPIN32G4 umožňuje zařízením IoT a IIoT dosáhnout kompaktních rozměrů a nízké spotřeby energie. Aplikace zahrnují systémy automatizace továren a budov, servopohony a domácí a průmyslové roboty.

S využitím popsaných funkcí a kompletního podpůrného softwaru umožňuje referenční návrh navrhovat edge umělou inteligenci pro řízení pohybu, která kombinuje snímání STMicroelectronics a technologie třífázového motorového pohonu. Uživatelé mohou přiblížit umělou inteligenci k hlavnímu ovladači pohybu a vytvořit tak zařízení s inteligencí a rozhodovacími schopnostmi. To umožňuje rychlejší a efektivnější zpracování dat a ovládání v široké škále použití, jako je průmyslová automatizace, chytré spotřebiče a obecně jakákoli aplikace, která vyžaduje inteligentní ovládání.

Referenční design STSPIN32G4

EVLSPIN32G4-ACT je referenční návrh pro implementaci inteligentních aktuátorů založených na SIP STSPIN32G4 (VFQFPN o velikosti 9 x 9 mm). Deska je navržena pro řízení třífázových bezkomutátorových motorů do výstupního proudu až 5 Arms a napájecího napětí 48 V. Je schopen poskytovat výkon až 250 W ve velmi kompaktním provedení 62 mm x 50 mm. Pro výkonový stupeň je k dispozici detekce přehřátí, přepětí a nadproudu. Snímání proudů ve vinutí motoru lze zvolit mezi třísměrnou nebo jednosměrnou topologií. Deska je připravena pro FOC a 6-krokové řídicí algoritmy a může běžet v bezsenzorovém i senzorovém režimu pomocí Hallových senzorů nebo kvadraturního kodéru.

Díky snadnému propojení s STWIN.boxem a kompletním ekosystémem software a firmware je motorový driver okamžitě vybaven kabelovým i bezdrátovým připojením RS485, UART, USB, CAN a Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, NFC), množstvím inerciálních senzorů prostředí (akcelerometr, gyroskop, úhloměr, magnetometr, senzor vlhkosti, teploty a tlaku), uložištěm dat v podobě karty microSD. Proto je EVLSPIN32G4-ACT perfektním řešením pro špičkové řešení řízení motoru, jako je IoT, monitorování stavu a prediktivní údržba.

Vlastnosti:

Výkonový stupeň založený na výkonových MOSFETech STL60N10F7 s výstupním proudem až 5 A
Napětí sběrnice od 10 V do 48 V s vyhrazeným monitorováním
STSPIN32G4, vysoce výkonný třífázový driver motoru s vestavěným STSPIN32G431 MCU
Snímání diferenciálního proudu s trojnásobným nebo jednoduchým bočníkem pomocí vestavěných operačních zesilovačů
Vstupy pro zpětnou vazbu rychlosti/polohy digitálními Hallovými senzory nebo inkrementálními kvadraturními endkodéry
Předispozice pro sběrnici CAN
NTC senzor pro sledování teploty výkonového stupně
Rozhraní kompatibilní s STWIN.boxem a externími senzorovými deskami

Více informací naleznete na https://www.st.com/en/evaluation-tools/evlspin32g4-act.html

STWIN.box

STWIN.box (STEVAL-STWINBX1) je vývojová sada a referenční design, který zjednodušuje prototypování a testování pokročilých průmyslových aplikací jako je monitorování stavu a prediktivní údržba. Jedná se o evoluci původní sady STWIN (STEVAL-STWINKT1B) a vyznačuje se vyšší přesností při měření vibrací, vylepšenou robustností a aktualizovanou elektronikou.

Sada obsahuje mikrokontroler STM32U5 s extrémně nízkou spotřebou, Bluetooth, Wi-Fi a NFC transceivery a také širokou řadu průmyslových MEMS senzorů. Senzory zahrnují 3osý magnetometr a nejmodernější průmyslovou IMU jednotku s funkcí umělé inteligence uvnitř senzoru a technologii Machine-Learning Core (MLC), která poskytuje inerciální snímání 9-DoF (stupně volnosti). K dispozici je také výkonný akcelerometr, 3osý digitální vibrační senzor s šířkou pásma 6kHz a 2osý vysoce přesný úhloměr s MLC. Mezi senzory prostředí umístěné přímo na desce patří digitální barometr a teplotní senzor s rozhraním I²C/SMBus. Součástí sady jsou také digitální a analogové MEMS mikrofony pro snímání zvuku a ultrazvuku. STWIN.box obsahuje 34pinový rozšiřující konektor pro malé dceřiné desky spojené s rodinou STM32, jako je například rozšiřující senzorová deska STEVAL-C34KAT1 s možností měření vibrací a teploty.

Sada STWIN.box se skládá ze systémové jednotky, LiPo baterie 480mAh, adaptéru pro ST-LINK debugger, plastového pouzdra, adaptérové deska pro senzory DIL 24 a flexibilní kabel. K dispozici je bohatá sada softwarových balíčků a kompletní doprovodná cloudová aplikace, která pomáhá urychlit vývoj komplexních řešení.

Vlastnosti:

Bezdrátová platforma Multisensing pro monitorování vibrací a ultrazvukovou detekci
Postaveno na základní systémové desce STWIN.box s možnostmi zpracování, snímání, konektivity a rozšíření
Ultra nízkoenergetický Arm Cortex-M33 s FPU a TrustZone na 160 MHz, 2048 kBytes Flash paměti (STM32U585AI)
Slot pro kartu MicroSD pro samostatné aplikace pro záznam dat
Integrovaná bezdrátová technologie Bluetooth low energy v5.0 (BlueNRG-M2), Wi-Fi (EMW3080) a NFC (ST25DV64K)
Možnost implementace bezpečného řešení ověřování a ochrany značky pomocí STSAFE-A110
3-osový digitální snímač vibrací (IIS3DWB)
3D akcelerometr + 3D gyro inerciální měřicí jednotka iNEMO (ISM330DHCX) s jádrem strojového učení
Vysoce výkonný 3osý akcelerometr s nízkou spotřebou pro průmyslové aplikace (IIS2DLPC)
Nízkoenergetický 3osý magnetometr (IIS2MDC)
Vysoká přesnost, vysoké rozlišení, nízká spotřeba, 2-osový digitální úhloměr s integrovaným jádrem strojového učení (IIS2ICLX)
Barometr 1,26 bar a 4 bar, absolutní digitální výstupní barometr v plném balení (ILPS22QS)
Nízkonapěťový, nízkoenergetický snímač teploty I²C/SMBus 3.0 s přesností 0,5 °C (STTS22H)
Digitální MEMS mikrofon průmyslové třídy (IMP34DT05)
Analogový MEMS mikrofon s frekvenční odezvou až 80 kHz (IMP23ABSU)
Rozšiřitelné pomocí 34pinového FPC konektoru