记录基于STM32的独轮车测试板构建(一)电机篇

今年是学校第一次参加智能车竞赛,毫无传承下想要脱颖而出那必定得先发制人,预选的是独轮车组,得用完全陌生的英飞凌单片机搞全新的独轮车模,难度不小。前些天看了看龙邱的库,在配套的母版上确实很简单好用,但独轮车母版和配套工程还不知道啥时候才有。如果自己去用看起来贼复杂的TC264分配引脚,一个失手两百块的核心板可能就一命呜呼,车模电机耗损也是无妄之灾,于是灵机一动:反正上层的控制代码都是C语言调用输入输出接口,先用熟悉的STM32搞起,让车站起来跑起来,甚至于完赛了,再把留好接口的代码直接移植到TC264,那时母板和配套工程也已经有了,简单调试简单移植简单比赛。说干就干,先画个STM32驱动独轮车的板子。

先考虑电机的驱动,独轮车组电机是固定的:俩无刷电机驱动动量轮,一个减速电机负责前后平衡和移动

 

记录基于STM32的独轮车测试板构建(一)电机篇_第1张图片 电机参数

 首先是供电,无刷电机24V让人很是头疼,用6S的锂电吗?一方面6S电芯太多容量必定要缩小,另一方面减速电机的电哪里来?24V降12V,就减速电机的功率跑的时候这个12V大概也是疯狂震荡,12V还得再降5V和3V3供单片机,在震荡的12V基础上去降到稳定的5V,麻烦麻烦。那如果3S升24V呢?电池利用率确实是高了,而且升上去的24V就算震荡无刷电机大概也不会介意。似乎3S升24V方案更好,但一考虑到具体的升压电路,也还是很麻烦,俩无刷电机峰值电流肯定能过2A,考虑余量就得用起码3A的升压方案,12V到24V3A的升压方案本身体积也不小,O车模的装配空间很小,要有效利用。最后看到龙邱出的6S锂电,没得说,龙邱是真会赚,这下没理由不用6S了。

记录基于STM32的独轮车测试板构建(一)电机篇_第2张图片 O车模俯视图

 

6S就得考虑降压方案,考虑余量应当要实现24V降12V3A,这个功率2596应该就能顶住,但一想到24V转12V的低效率,大功率下的过冲欠冲,我是没信心调教好2596的动态响应,开动脑筋琢磨琢磨有没有更好的方案。灵机又一动:6S供无刷电机,取中间3S不就是12V了吗。平衡充的插口能过3A,刚好也完全足够减速电机用了,电池的12V不比DCDC降下来的稳定舒服多了。代价就是电池会不平衡放电,也就是低位的3S充放电循环消耗更快,但问题不大,不差电池这点寿命,只要方案舒适,直接省去了一个比较麻烦的降压电路,而且12V也更加稳定好用。

供电解决了,减速电机功率不大没必要用半桥或者MOS了,直接一颗A4950,外围电路只要一个电容就够了,原装A4950太贵所以用国产SDC9150替换,额定满载40V3A远超需求,控制信号两路PWM,还需要编码器,龙邱逐飞的编码器根本不考虑,性价比太低,本来想用磁编码器,但O车模减速电机后面的出轴太长不适合,那就用传统霍尔编码器,直接淘宝找一个550电机霍尔编码器套件,二十多块钱解决,省空间且性能完全够用,至此,减速电机需要两路PWM和一路正交编码器。再来看无刷电机

记录基于STM32的独轮车测试板构建(一)电机篇_第3张图片 无刷电机引脚定义

 带驱动无刷电机,驱动简单,硬件资源只要PWM即可,编码器也是正交编码,俩无刷电机+减速电机一共是4路PWM和三路正交编码,再来4个IO口控制方向和软刹车即可

本来主控想用喜闻乐见的STM32F103,但光仨电机现在就已经需要至少四个定时器,控制还起码需要一个定时器中断,既然是熟悉的STM32当然要追求最高的性价比,于是选择了18块钱一片的STM32G431CB作为主控,想要定时器?有的是定时器。主要是便宜,而且主频170M也和TC264单核有些相似了,配合着cubemx几分钟就把引脚分配好了,而且根本不用测试,一定管用,即便是陌生的G431也完全不怕用不起来。至此不得不赞叹一下STM32的生态是如此优雅舒适。

记录基于STM32的独轮车测试板构建(一)电机篇_第4张图片 电机部分引脚分配

板子其实已经设计好下单了,之后记录的明天再码。

笔者厌恶平庸,对自己的技术自信且自豪,所以比较排斥龙邱逐飞高价售卖的方案,有些东西他的确实好用那就取其精华,但我相信只要技术在,总有可以自己发挥的部分,记录首先是想要给十年后的自己回看当年的青春盛气,短期内方案应该基本等同于开源,但不建议也不希望有人照搬我的设计方案 ,大家如果对我的思路有疑问欢迎提出。

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