分分鐘帶你入門無刷電機控制——P-NUCLEO-IHM001套件評測

零、寫在前面

電動機作為當(dāng)今各個領(lǐng)域的動力主要來源，如今全世界大約二分之一的發(fā)電量被電機消耗掉。這樣，它的控制能效至關(guān)重要。ST(意法半導(dǎo)體)公司致力于建立高效電機控制生態(tài)系統(tǒng)，不僅有適用于電機控制的微處理器MCU、電機驅(qū)動IC，還提供有免費且易于使用的電機控制軟件算法，協(xié)助電機控制工程師快速實現(xiàn)高效的電機矢量控制方案。

今天評測頻道就和大家一起深入體驗一下ST(意法半導(dǎo)體)公司提供的入門級電機開發(fā)套件——P-NUCLEO-IHM001。

本次測評內(nèi)容包括以下幾個部分：

1、P-NUCLEO-IHM001初見

2、P-NUCLEO-IHM001認(rèn)識

3、P-NUCLEO-IHM001入門

4、總結(jié)

一、P-NUCLEO-IHM001初見

1、套件初見

P-NUCLEO-IHM001套件采用一個攜帶方便的吸塑包裝盒，包含STM32 F3 Nucleo微控制器板、基于STSPIN L6230電機驅(qū)動器芯片的直插式(plug-in)48V/1.4A電機驅(qū)動板以及一個低壓無刷電機。

P-NUCLEO-IHM001套件包含了一個完整的單電機控制解決方案所需的所有硬件平臺。

圖1-1 P-NUCLEO-IHM001套件包裝

可以到，ST的一貫風(fēng)格，吸塑包裝盒，只不過這個比以往的Nucleo核心板的要厚許多，原因是里面不僅僅包含核心板，還有一個擴展板和電機模型。

圖1-2 NUCLEO-F302R8核心板正面

圖1-3 NUCLEO-F302R8核心板背面

初次拿到核心板，總感覺與以往自己的Nucleo核心板有點不一樣的地方，經(jīng)過仔細(xì)對比，發(fā)現(xiàn)最近的Nucleo核心板的絲印層顏色與以往的不同了，要淺許多。

雖然絲印層不同，但是板子本身與以往的Nucleo核心板的布局布線一樣，板子最上面是一個ST-Link編程調(diào)試器，通過SWD方式連接目標(biāo)微控制器，下部的微控制器和接口(Arduino和Morpho接口)， 以及復(fù)位按鈕和用戶LED、用戶按鈕等資源，下面是NUCLEO-F302R8和以前的NUCLEO-F410RB放在一起，不注意的話大家是很難分辨出它們的型號!

圖1-4 NUCLEO-F302R8與NUCLEO-F410RB對比

圖1-5 X-NUCLEO-IHM07M1擴展板正面

圖1-6 X-NUCLEO-IHM07M1擴展板背面

X-NUCLEO-IHM07M1擴展板才是P-NUCLEO-IHM001套件的核心，是ST公司專門為STM32 Nucleo核心板設(shè)計的擴展板，板載一顆L6230驅(qū)動器，PowerSO36封裝，采用ST morpho接口與STM32 Nucleo核心板鏈接，同時預(yù)留了Arduino UNO R3接口，方便用戶自行焊接使用，同時提供電源和電機接口。用擴展板可方便完成三相無刷直流電動機控制。整個擴展板的顏色以深藍色為背景，以與NUCLEO核心板相區(qū)別。同時擴展板上面開了個槽，主要是不影響下面的核心板的復(fù)位按鍵和用戶按鍵。

圖1-7 BR2804-1700Kv-1型三相無刷直流電機

圖1-8 BR2804-1700Kv-1型電動機名牌

可以看到，P-NUCLEO-IHM001套件選擇了奔牛公司的BR2804-1700Kv-1型三相無刷直流電動機，十分小巧。這個電機主要用于航模等，可提供足夠的動力!

P-NUCLEO-IHM001套件選擇堆疊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組裝后，是不是看著很小巧，但很專業(yè)!

圖1-9 P-NUCLEO-IHM001套件組裝

2、DEMO上電

在P-NUCLEO-IHM001套件包裝盒中，還給大家一個簡要的說明頁，如下圖。說明頁的正面是關(guān)于套件的特點的簡要說明。

圖1-10 P-NUCLEO-IHM001套件說明頁正面

背面是關(guān)于套件的演示步驟、關(guān)鍵特點、系統(tǒng)要求和開發(fā)工具等?？梢钥吹剑?開發(fā)套件支持的開發(fā)工具有MDK-ARM、IAR和AC6 SW4STM32等開發(fā)工具，使用USB type A轉(zhuǎn)mini-B轉(zhuǎn)接線與計算機連接，支持工作電壓8-48V，最大輸出峰值電流2.8A，可采用1或3電阻采樣電流傳感器等。

圖1-11 P-NUCLEO-IHM001套件說明頁背面

拿到P-NUCLEO-IHM001套件，每個人都會迫不及待的體驗一把，好在ST在出廠的時候給大家燒錄好了工程實例，可以演示梯形6步電機控制算法和矢量控制算法的電機控制。那下面就來演示一番。

P-NUCLEO-IHM001套件包含了基于STM32 Nucleo的電機控制所需所有的硬件，若要運行，可按以下具體步驟：

(1)將X-NUCLEO-IHM07M1擴展板插入到NUCLEO-F302R8核心板的ST morpho接口上。

圖1-12 擴展板與核心板鏈接

注意方向，不能插反，X-NUCLEO-IHM07M1擴展板缺口朝上，需要將NUCLEO-F302R8核心板的兩個按鍵露出。

(2)將三相無刷直流電動機的U、V、W三相連接到X-NUCLEO-IHM07M1擴展板的J2接口上。

圖1-13 擴展板與電機接口

注意U、V、W三相的接線順序不能接錯，白色或黃色線接OUT1接口，黑色線接OUT2接口，紅色線接OUT3接口。這主要是與P-NUCLEO-IHM001套件的固件例程保持一致，如果接錯，電機的順時針與逆時針旋轉(zhuǎn)方向與例程不一致。

(3)選擇跳接線來配置P-NUCLEO-IHM001套件運行的控制算法。

a)在NUCLEO-F302R8 核心板上確保JP1斷開，JP5電源跳線選擇E5V，JP6短接。

b)在X-NUCLEO-IHM07M1擴展板上，確保JP9和JP3跳線短接。

<1>如果選擇算法是梯形6步法，需要將JP1和JP2斷開，同時J5和J6選擇1SH邊短接。

<2>如果選擇矢量(FOC)控制算法，需要將JP1和JP2閉合，同時J5和J6選擇3SH邊短接。

圖1-14 X-NUCLEO-IHM07M1擴展板跳接線

(4)將直流電源連接到J1接口，并上電。

圖1-15 X-NUCLEO-IHM07M1擴展板電源接線

注意，對于套件自帶的BR2804型電機，額定電壓11.1V，最大電壓可選12V。至于正負(fù)極可按板子上的絲印層。

(5)當(dāng)系統(tǒng)上電或復(fù)位之后，在X-NUCLEO-IHM07M1擴展板上的LED燈D11的閃爍次數(shù)可以確定選擇的控制算法：

a)如果閃爍2次，則選擇的控制算法為矢量控制。

b)如果閃爍4次，則選擇的控制算法為梯形6步控制。

(6)按下NUCLEO-F302R8核心板上的藍色用戶按鍵B1，電動機就會運行起來。

(7)旋轉(zhuǎn)X-NUCLEO-IHM07M1擴展板上的藍色電位器旋鈕，可以調(diào)整電機的速度。

圖1-16 電機啟動按鈕與電機速度調(diào)整旋鈕

這里錄制了一段視頻，大家可以看到P-NUCLEO-IHM001套件的例程功能。

視頻1-1 P-NUCLEO-IHM001套件DEMO演示

通過板載例程，我們對P-NUCLEO-IHM001套件有了初步的了解，感受到了這個套件的方便之處，只需要簡單設(shè)置一下跳線，就可以方便的在兩種控制算法的切換，而且提供的完整的例程來入門。