בקר ודרייבר BLDC בסטנדרט רפואי
הכרטיס מכיל דרייבר BLDC של STMicroelectronics (52V, 1.4A RMS), מעבד Cortex-M4, ויכולת קומוטציה ומשוב באמצעות חיישני Hall ואנקודר אינקרמנטלי. הלוגיקה וממשק התקשורת (RS485) של הכרטיס מבודדים לחלוטין, לצורך התקנות חלקות ונקיות מרעש בסביבות רגישות ותובעניות. הכרטיס מותקן במכונות המרכזיות של חברה רפואית מוכרת מאוד.
מאפיינים
- דרייבר + בקר למנוע BLDC
- גודל קומפקטי (30×70 מ״מ)
- בקרת שדה מכוונת (FOC)
- ממשק משתמש פשוט וקל לשליטה במנוע
- בקרת מיקום ומהירות עם הגבלת זרם
- מתח עבודה 8V–52V
- זרם יציאה 1.4A / זרם שיא 3A
- כתיבת סקריפטים לבקרת מנוע אוטומטית
- אינטגרציה עם C++ / Python (ספרייה ייעודית)
דיאגרמה פונקציונלית
שיטות בקרה
- לולאות בקרת מיקום, זרם ומהירות (3 לולאות בקרה הרצות בו-זמנית)
- זמן עדכון לולאת הזרם: 10µS
- פרמטרי PID ומסנן מעביר-נמוכים ייעודיים וקונפיגורביליים למיקום, למהירות ולזרם (רכיבי Q ו-D)
- אלגוריתם בקרת שדה מכוונת (FOC) מלא — אפנון סינוסואידלי ו-Space Vector PWM — המפיק פעולה חלקה שאין דומה לה, ורמת בקרה גבוהה של מומנט, מהירות ומיקום
ממשקי תקשורת
- פורט RS485 אחד (Modbus RTU או כל פרוטוקול אחר בהתאמה ללקוח)
פונקציות ניטור
- שידור רציף של מיקום, מהירות וזרם
- שגיאות (זרם יתר, שגיאת מיקום, שגיאת אנקודר, חום יתר)
בקרת שדה מכוונת (FOC)
תפקידו העיקרי של אלגוריתם בקרת השדה המכוונת הוא לקחת מתח uq המוגדר על ידי המשתמש, ובאמצעות קריאה רציפה של זווית רוטור המנוע — לחשב את מתחי הפאזה המתאימים ua, ub ו-uc.
אלגוריתם ה-FOC מחשב את מתחי הפאזה שיוצרים בסטטור המנוע שדה מגנטי שנמצא בדיוק 90 מעלות ״מאחורי״ השדה המגנטי של המגנטים הקבועים שברוטור — וכך נוצר אפקט הדחיפה. הנה אנימציה יפה של מה שקורה בתוך המנוע כאשר מריצים גרסה פשוטה של ה-FOC הנקראת קומוטציית שישה צעדים (Six-Step):