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UWB超宽带雷达传感器存在感应探测

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UWB超宽带雷达传感器存在感应探测

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UWB超宽带雷达传感器存在感应探测

UWB超宽带雷达传感器存在感应探测,UWB信号对植物、砖墙有较强的穿透能力,可在复杂环境下,如砖墙后部以及叶簇下面,检测隐藏目标;而超宽带信号在通讯时也具有较高的传输率,由于信息量大、抗多径干扰能力强等特点,UWB技术在目标检测与通信中得到了广泛的重视和深入的研究。基于扩展无线传感器网络(WSN)外部应用环境,研究了一种以穿墙探测为主要功能的超宽带雷达传感器。在实际应用中,可以利用传感器作为WSN节点布控,以提高WSN对隐蔽目标的检测能力。介绍了所研制的UWB雷达传感器的基本结构和工作原理,确定了其主要性能指标;接下来,重点研究了UWB雷达传感器的核心技术——超宽带脉冲信号的产生,对发送接收技术进行了深入的研究,设计了一种具有良好性能的超宽带脉冲信号发生装置和Vivaldi天线。分别通过仿真和试验对设计方法进行验证。根据UWB雷达方程,确定了接收天线的增益,包括接收面的反射系数、墙的透射系数等参数对雷达探测距离的影响;讨论了雷达传感器的系统构成、测距原理,并对其探测距离与脉冲信号发射功率的关系进行了探讨。2.分析比较了几种不同类型的脉冲信号发生器的优缺点,从提高脉冲信号的幅度和缩短脉冲信号持续时间的角度出发,在此基础上,研究设计了一种综合利用RF三极管雪崩特性和快速恢复二极管脉冲信号发生器。通过对脉冲信号发生器的仿真和试验,仿真结果表明,该脉冲信号发生器输出持续时间可达600ps,峰-4V周期脉冲,脉冲波形对称性好。实验结果表明,脉冲宽度约为3.2ns,大峰约3.4V,波形对称性好,有一定的拖尾和振铃作用。模拟和试验的结果有一定的偏差。3.Vivaldi天线的发展过程,分析了几种扩展天线带宽的方法。针对收发设计产生的脉冲信号,研究设计了一种传统型超宽带Vivaldi天线,改进了天线的微带线槽转换特性,讨论了不同指数渐变率对天线辐射性能的影响。实验结果表明,该天线具有0.25GHz的低频截止频率、超过3GHz的高频截止频率,具有良好的辐射特性和极化性能,可以满足对超宽带信号收发要求。根据所提出的超宽带雷达传感控制系统的要求,设计了一种基于ARM和延时的控制系统,并结合其功能对ARM和延时芯片进行了电路设计,给出了控制系统软件层的程序流程图,并结合雷达传感器测距原理,对流程的时序和时序进行论证。


WSN是一种无线传感网络,它是由大量的静止或移动传感器节点组成,旨在相互合作地探测、处理和传送网络覆盖区内感知物体的信息,并向用户报告探测所得信息。由于WSN史无前例地连接虚拟世界与真实世界的尺度,受到了广泛的关注与深入研究,在国防军事、交通管理、医疗卫生、太空探索等许多领域都被称为21世纪具影响力的科技。该实验室以WSN技术为基础,开发了地面传感器智能报警系统原理样机,它由探测节点和汇聚节点组成一组结点进行车辆检测,坦克车、低空飞机、舰船或持械人员等机动目标造成的地面振动、环境磁场强度和噪音变化;也可作为摄像机“触发装置”进入现有安全系统,为延长照相机的使用寿命,节约计算机的存储器空间;或作为一个独立目标监测系统,在岛屿、边防、在沿海地区,反恐缉毒、临时性野战等无人值班领域有着广阔的应用前景。但是,在城市或丛林这样的复杂环境中,通常需要一套地面感应器智能警报器能侦测到墙后或茂密叶丛中的物体,这给系统的探测节点带来新的挑战。为使地面感应器智能警戒系统能在城市、丛林等复杂的外部环境中有效运作,研究设计一种能穿透墙壁或浓密的叶丛来检测其下面隐藏物的传感器节点,是一个迫切需要解决的技术问题。相关文献显示,超宽带(UWB)信号同时出现了低频、宽频两种特性,其频谱可以从直流延伸到数千兆赫,对叶簇和表面有很强的穿透力。为此,设计一种利用UWB接收信号进行检测的传感器节点,可以有效地解决探测节点穿透探测能力不足的问题,从而满足城市、丛林等复杂外部应用环境对地面传感器智能报警系统的需求。美国联邦通讯委员会(FCC)于2002年更新了一种信号在-10dB的相对带宽大于20%或者超过500MHz带宽时,该信号可称为超宽带信号。

随着UWB信号的定义规范化,通信委员会和业界有关部门就UWB技术与现有窄带系统相互干扰及如何共存等问题,IEEE成立了专家小组,对UWB技术的某些技术标准作出了相关规定。于2002年2月,FCC同意将超宽带技术用于民用。自此以后,超宽带技术进入了发展高峰。UWB穿墙探测雷达是UWB技术在雷达领域的典型应用之一,它可以通过对UWB信号进行接收、成像、目标识别等功能。UWB穿墙探测雷达是一种可以收发超宽带信号的典型设备,近几年来的迅速研究与发展,为设计超宽带信号接收的传感器节点提供了理论和技术上的借鉴。借鉴UWB穿墙探测雷达的基本原理,为实现探伤目标,完成了超宽带雷达传感系统设计,并对其关键技术进行了研究,为了满足地面传感器智能报警系统的外部应用环境要求,设计一种节点检测前应做的准备工作。总之,研究和设计超宽带雷达传感器有两个重要意义:一是UWB雷达的传感穿透探测能力强,能满足城市、丛林等复杂外部应用环境下对地面传感器智能报警系统的需求;拓展了地面传感器智能报警系统的应用范围。二是利用超宽带信号作为无线传感网络节点,利用UWB信号作为无线传感网络节点,有效地解决了WSN技术在能量、安全性等方面存在的问题,实现了对WSN技术的能量、安全性等方面的研究。对WSN技术的发展具有重要的推动作用。


UWB雷达的发展历史及国内外研究现状从70年代初开始,美国罗姆航空中心研制了HEWB脉冲发生器,数年后,美国LosAlamos国家实验室再次对光导开关进行了突破,初步解决了UWB雷达系统中的脉冲产生问题。自20世纪90年代以来,UWB雷达系统已逐步走向实用。一九九三年,美国斯坦福研究中心(SRI)研制出一种超宽带合成孔径雷达(SAR),证明该雷达可以穿透叶簇,并对隐蔽目标具有较强的识别和成像能力。一九九四年,美国加州大学与LLNL国家实验室合作开发出一种小型超宽带雷达(MIR)系统,这是一种小型系统的超宽带雷达系统,为UWB雷达系统小型化开辟了道路。后来,在1999年,在美国Duke大学的领导下,美国成立了地雷探测研究联盟(MURI),这是由国防部提供资金的。结合声、电、生物、化学、红外、电磁学、核共振等技术,以超宽带雷达技术和应用为主体,进一步提高了UWB雷达系统探测地雷特别是非金属地雷的性能。MURI把研究结果直接用来改造现有系统,或者开发一个新系统。此后,美国已经有了发展UWB雷达的技术基础。进入21世纪后,UWB雷达呈现出小型化、便携、集成化的发展趋势。在2001年,美国TimeDomain公司推出了UWB系列穿墙雷达,在该雷达中,SV2000A1雷达的重频为10MHz,具有2.1~5.6GHz带宽,输出功率50μW,可穿透20cm后的混凝土墙,二维显示在20米外的实时运动方向和距离;其分辨能力也低于1m。此外,美国Akela公司还推出了UWB穿墙探测雷达,该雷达由单个独立的高程分辨力雷达传感器组成,每一个雷达传感器可固定使用或单独携带。试验结果表明,该雷达能够探测到距6.5米范围内混凝土静息者的呼吸响应信号。另外,在美国的EurekaAerospace公司和HighAdcancedElectromagneticTechnologyCenter技术中心也已经开发出一系列具有代表性的UWB雷达产品。目前,美国对其UWB雷达系统的积极行动引起了俄罗斯、英国、欧盟等其他国家的高度重视,并展开了相关研究。虽然俄罗斯的研究状况很少公开,但从其发表的学术论文、专论和进入市场的产品来看,其UWB雷达技术也已达到先进水平。俄罗斯超宽带组织(RussianUWBGroup)启动了反恐穿墙雷达,其带宽为400MHz,平均功率25μW,能够穿透墙壁探测到60m以内的目标,并且距离分辨率为0.3m。由英国剑桥咨询公司(CambridgeConsulants)设计制造的“Prism200”穿墙雷达可以在大约40厘米的距离内穿过砖墙。这种雷达以脉冲体制为基础,可在被测区域上显示目标的2D或3D图像。2008年,以色列公司卡米罗(Camero)开发了一种强力UWB穿墙成像雷达系统Xavr800,这种雷达系统可穿透玻璃、混凝土、石块等物质的介质,可探测20m以内人员的位置及运动信息,同时可对检测结果进行二维或三维实时成像。与国外相比,我国对UWB雷达的研究起步较晚,但多年来已经取得了很大进展。这些成果主要体现在第四军医大学、国防科技大学等科研成果中。一九九六年,国防科技大学开始研究叶簇穿入UWB-SAR系统的关键技术,经过5年不懈努力,终于于2000年。在国内一个地面轨道UWB-SAR系统研制成功,系统的瞬时带宽为300MHz,分辨率0.6×0.7m。并在国内实现了叶簇下高分辨率成像。然后,2002年,国防科技大学又成功研制出国内一台机载UWB-SAR,并在陕西进行了航空试验,取得了一些有价值的试验数据。第四军医大学生物工程系从1998年起就开始从事超宽带生命探测雷达的研究,并开发出多波段连续波生物雷达原型。有资料显示,该雷达原型在自由空间中远可被探测到50米远,并且可以通过2m厚的实体砖墙来探测人的呼吸信号。第四军医大学的雷达式“生命探测仪”于2004年通过总后勤部卫生部组织的专家鉴定,标志着我国一次生物探测雷达的研制。其后,第四军医大学与中国电波所、必肯科技有限公司等单位合作,在国家自然科学基金及相关军事部门的支持下,自主开发出“生命探测雷达”。在5.12汶川地震救灾中,雷达为抢救压埋人员提供了重要信息。除高等院校外,国内已有多台实用的UWB雷达,如江苏北方湖光光电股份有限公司研制的TDR-600UWB穿墙探测雷达,由四川华信科技公司和西安比肯科技公司共同开发的警视-3穿墙雷达具有优异的性能,并已进入市场。近几年来,基于脉冲体制的UWB雷达由于其结构简单、通用性好而逐渐成为主流,并且随着印刷技术和集成技术的不断发展,现有的脉冲体制体制中,宽带平面天线和高度集成的脉冲发射机、接收机等都是UWB雷达系统的主要组成部分。尽管,近几年来,成品UWB雷达系统很少出现,但脉冲信号发送器、接收器、宽频平面印刷天线有关,此外,在对关键器件,如功率放大器等方面的研究也有很大的进展,而这些关键器件的研制也将推动超宽带雷达系统性能的提高。并且正向小型化、高度一体化方向发展。
目前UWB天线技术研究现状有很多种,在平面天线方面,主要包括宽带平面极天线、宽带平面裂缝天线和宽带平面槽天线。在这些天线中,线槽天线具有良好的辐射性、高增益、定向性,且制作简单、加工方便,适用于用于穿墙探测的雷达系统。所以,本节结合研究内容,简要介绍了Vivaldi天线的发展过程及研究现状。Vivaldi天线是在沟槽天线的基础上逐步发展起来的。由Stephenson于1955年提出的一种端面槽线天线,它采用同轴向馈电,槽线上有矩形槽和线性渐变槽两种不同的形状,同轴线与槽线之间采用渐变结构的金属体过渡,为立体结构天线。在辐照方向图上,该天线具有良好的辐射性和增益,但受当时技术条件限制,天线的带宽并不够大。此后,Lewis于1974年提出了一种基于槽线天线馈电的渐变天线,实现了馈电结构和天线辐射体的集成;在此基础上,将槽线天线发展成平面结构,有效地减小了天线的体积,同时其馈源的频带也被有效地延长。70年代中后期,国内外学者将槽线天线的重点转向槽线的形状,并相继提出线性渐变槽天线(LinearlyTaperedSlotAntenna),LTSA),部分恒宽槽天线(ConstantWidthSlotAntenna,CSWA)和指数渐变槽天线(ExponentiallyTaperedSlotAntenna,ETSA),其中的ETSA是Vivaldi天线。Vivaldi天线在辐射方向图、增益、宽频带等方面都有很好的应用前景。随后,随着UWB技术的发展,学者们逐步“发掘”Vivaldi天线在超宽带领域的应用潜力,并对Vivaldi天线结构进行了多次改进,使Vivaldi天线能适应超宽带系统的需要。


超宽带雷达传感器测距原理设计的超宽带雷达传感元件,以穿墙探测为主要功能,结合系统框图,对其工作流程进行了简要论述:系统启动后,一种方法是由控制器产生的方波触发信号,该触发信号经延时芯片分为两路,其中一路无延时,进入脉冲系统后,驱动UWB脉冲信号发生器输出UWB脉冲,UWB脉冲经功率放大后,再经UWB天线向自由空间辐射出去,以进行穿墙探测;而另外一路方波信号经过一定延时(延时的时间由控制器控制)进入接收系统,推动采样脉冲发生器产生采样脉冲。采样脉冲控制采样门电路的“开关”,当采样脉冲输入时,采样门电路处于“开启”状态,接收天线接收到的信号可以通过采样门;相反,在输入没有采样脉冲时,采样门电路处于关断状态,接收天线接收到的信号会被采样门阻断。这样,当脉冲信号在自由空间的传播时间等于延时片的延时,才能使采样门电路中的目标物体反射回波信号。当回波信号通过采样门之后,经过保持放大和带通滤波之后向电平检测部分传播,从而导致其电平翻转。当控制器被翻转后,控制器产生断开,开始读出延时芯片的延时,当得到延时,就可以计算出目标物体的距离。


UWB雷达传感器的主要性能指标对测距雷达来说,小和大探测距离是其主要性能指标。从测距原理的讨论可以看出,UWB雷达传感器的探测距离主要受时间延迟的影响。由于延迟时间取了单位延迟时,UWB雷达传感器理论上可以探测的距离小,相应地,当延迟时延取大时,UWB雷达传感器在理论上可探测距离大。高探测距离是衡量超宽带雷达传感器能够探测到目标的大距离的性能指标,当目标与雷达传感器之间的距离大于该值时,即使延迟取大值,接收系统也无法接收目标的回波信号,因此目标不可被检测。另外,超宽带雷达传感器的大探测距离也受到脉冲信号发射功率的影响,为保证超宽带雷达传感器的探测距离能达到大,因此,在系统设计时,必须保证脉冲信号有足够的发射功率,从而估计脉冲信号的发射功率。

雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统,普通公共交通工具有地铁、公交、轻轨等,由于其不排放SO2等有毒尾气等有害气体的优点,在国内许多城市交通建设部门受到青睐。为保证行车安全,电车一般都是在马路中间行驶,在人行横道与拐弯处有必要采取保护措施。作为一种比较成熟的产品,毫米波雷达的检测性能十分稳定,对环境要求不高,即使在雨雪天气下,它也能很好地工作。其功能主要是对目标距离的测量,对目标的速度和方位进行测量。除功能多样外,毫米波雷达在其它方面也有其优势。比如,它的结构很简单,利用新的RF收发芯片,很快就能形成一套完整的系统;由于工作频率的关系,毫米波雷达发射功率很小,并且可以达到很高的分辨率和灵敏度;与此同时,它的天线可以做的非常小,在主动防撞系统中,毫米波雷达传感器已经成为必然的选择。经实践检验,雷达系统存在人和车不能检测的问题,因此该系统增加了视频设备对近距离行人、单车和车辆的探测预警。 电车雷达视频复合防撞系统是利用雷达传感器和视频传感器联合检测列车行驶前障碍物,评估其危害程度,给出相应的等级预警信号。它具有检测有轨车前障碍物、危险预警和实现与车信号系统控制主机网络通讯等功能。它主要由雷达传感器、雷达系统主机、视频传感器、视频系统主机、防撞障碍物视频融合系统组成。障碍防撞系统主要包括雷达系统和视频系统,它是对远距离车辆目标的跟踪预警,以及视频系统对近距离目标的探测预警。 雷达系统构成障碍物防撞雷达系统由雷达传感器、数据处理模块、电源模块、线缆、安装架和系统软件组成,其中数据处理模块和电源模块采用一体化设计构成系统主机。视频系统构成视频系统,由视频传感器、摄像单元、数据转换和供电模块组成,其中包含镜头和视频处理模块,摄象机对视频数据进行采集和处理,数据转换和供电模块负责视频系统的供电,以及视频系统和雷达主机之间的数据传输功能。 采用毫米波雷达传感器FMCW体制实现了对障碍物的探测与识别,通过两次多收天线方式,可有效地检测多个目标参数。雷达法是利用障碍物反射电磁波现象来发现和确定目标位置的。该方案将障碍物探测雷达安装在有轨电车上,工作于24GHz毫米波段,采用FM连续波测量障碍物距离,并采用数字波束形成技术进行目标定位。接受波束形成器利用n个接收天线阵元构成的天线阵列,接收波束形成技术将多个接收天线所接收的信号合成一个波束。综合的信号在接收波束增强时,通过相位补偿确定波束方向,并根据所需接收回波信号,通过相位补偿确定波束角,可以接收到所需的回波信号。所以起到了空间滤波作用。该接收天线具有较高的灵敏度,能够检测到每一个接收波束在空间辐射范围内具有与多个接收波束相同的微弱信号,因此从技术实现上来说,与多波束收发相比,多波束接收更容易实现,且易于处理,故采用宽波束、多波束接收方式。该雷达安装在有轨电车上,其天线采用两次多接收方式,可进行短距离和远距离混合测量。近距离测量采用宽波束,雷达的方位角50°,垂直波束角4°,探测距离60m;远距离测量采用窄波束,雷达的方位角20°,垂直波束角4°,探测距离200m。窄波束主要用于捕捉远距离目标,帮助驾驶员及时发现目标,并有足够的反应时间,可以有效地避免有轨电车在通过交叉路口时,由于某些突发事件而造成的交通事故。宽频雷达波束主要捕获车头近区域内视觉盲区不易察觉的近距目标,从而避免有轨电车发生一系列因盲区而引起的碰撞事故。 通过距离-多普勒二维回波处理,实现目标距离、速度信息的一体化测量,改进数据处理的实时性,提高信号处理累积增益,从而有效地提高雷达传感器系统对目标的检测灵敏度,是解决多目标识别问题的一种有效方法。多普勒处理方法利用锯齿形调频连续波信号,通过采集多个循环的数据获取平均值,并以每个周期的实际值减去该平均值,可有效地抑制固定杂波的部分,从而简化了后续信号处理。在复杂环境下,该算法还可实现运动目标的距离和速度的去耦合。雷达波形采用锯齿波线性调频连续波,该雷达信号由单扫频信号构成,每一周期仅有一个调频斜率,即信号频率在一个周期内先逐渐升高,到设定值后迅速降至初始值,循环重复。这类信号对于现有的信号发生器来说是比较容易产生的,因此在现代雷达系统中得到了更广泛的应用。 视频近距探测系统雷达传感器视频复合防撞系统视频系统采用成熟的产品。它主要应用于对近距离目标的前方避碰预警(FCW)和行人碰撞预警(PCW)。录像机的摄像是非广角拍摄,拍摄角度有限,因此需要将摄像机安装在距离中轴线左右两侧15cm以内,同时安装位置应尽量不遮挡司机视线。在雷达视频复合防撞系统中,由视频采集器的主机过滤,然后与雷达发出的报警信息融合,输出预警信息,对有轨电车驾驶员发出警告信息,避免碰撞。 雷达传感器限界内障碍物检测识别障碍物探测系统能在有轨电车运行限界内探测到目标、距离、速度、利用现代数字滤波器,根据其运动特性(近/远)的运动特性,对目标轨迹进行测向计算,再利用现代数字滤波器预测它的运动轨迹。计算评价有轨电车目标移动速度和制动特性时,对电车危险程度进行评定。静态指标。在限界内要识别静态目标,并移除有轨。动态目标。在限界内,动态目标应该按照其运动轨迹进行危险度评价。障碍检测系统不能误报、漏报前方障碍。 雷达传感器限界外障碍物检测识别障碍物探测系统,能在有轨电车在运行过程中探测到目标,测速、测速、方位,然后用现代数字滤波跟踪预测有轨电车的轨迹。通过运动特征(接近/远离等)、到电车的距离、目标物的速度、电车的速度、制动特性,计算出其对电车的危险程度。静态指标。在限制范围外,应该去掉静态目标。动态目标。在限定范围外,需要确定动态目标,并根据其运动轨迹判断是否有害。 坡道、弯道障碍物检测识别障碍物检测系统根据线路数据和列车定位信息,识别出当前的列车坡道、弯道路况等线路状态。 (1)斜坡。对于上、下坡道道路,障碍物检测系统需要分析线路坡度等情况,并进行障碍物报警识别,不能因为上、下坡道的误报或漏报。 (2)弯曲。障碍物检测系统在弯道路况下,对弯道转弯半径等线路状况进行分析,调整线路限界,并进行障碍物报警识别,避免误报和误报。 平交路口障碍物检测识别障碍检测系统根据线路数据和列车定位信息,判断列车当前位置是否是平交口。对于交叉路口的路况,障碍物检测系统需要考虑前方车辆较多和车头近距盲区的情况,调整探测分析和预警算法,对障碍物进行报警识别,不应因平交路口造成误报或漏报。 多级预警功能障碍探测系统可以检测32个障碍物的距离、方位及移动障碍物的轨迹。该系统的处理中心根据检测信息和电车本身的运动参数,例如列车运行速度等,来确定碰撞可能发生碰撞的位置和预计碰撞的时间,识别前方障碍物的危险等级,并将危险目标实时传送到车载设备上。依据电车紧急制动速率,常用制动速率将预警情况分为三种,分别为有碰撞危险、有无可避免碰撞的可能性。如果障碍物检测系统检测到障碍物有碰撞危险,就会发出警报。火车在靠近障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定列车极有可能发生碰撞,应及时采取常规的制动措施。并且当列车接近于障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定为无法避免的碰撞,必须采取紧急制动措施。 视频系统功能(1)正面防撞。发出警告音的声音是在与前车有可能发生碰撞之前的2.7秒内;警报声是一连串的高声蜂鸣声。(2)低转速防撞。警告音可能是在与前车低速相撞之前发出警告声;在30km/h以下的时速,以一系列短促的高音量蜂鸣声报警。(3)行人躲避碰撞。在经过车辆前行的道路时,行人发出警报;只有当日间车速低于50km/h时才启动;在昏暗或夜间,系统不能工作;报警声是一连串高音蜂鸣声。气候、光照等因素会对视频系统的识别和反应能力产生很大影响,如部分或完全阻隔视觉传感器的视野,将导致视频系统功能的丧失或减弱。 障碍防撞雷达视频组合系统为有轨电车运行提供辅助安全预警功能,提示可能出现的危险;雷达传感器和录像设备虽然已应用到相关领域的先进创新技术,但是仍然无法保证百分之一百的准确探测车辆和行人,因此无法保证提供所有相应的声音警告。由于道路、道路设施、天气等因素都会对系统识别和反应能力产生很大影响,因此,应继续遵循安全驾驶规范和安全驾驶惯例,并辅以该系统的使用。
以gd芯片代理商GD32为基础制造业实现智能化通用变频方案GD集成栅极驱动器赋能电动工具应用,以GD32F303为基础,支持制造业实现智能化改造,通用变频方案设计。2020年9月,我国确定了碳达峰和2060年碳中和的目标,今后40年内实现碳减排净零排放对中国来说将是一项艰巨的任务。对电动机行业而言,电机在工业领域占据着重要地位,据统计,我国电机年消耗电力总量的69%和工业用电总量的75%左右。所以降低电机寿命中的碳排放,加快电机减碳过程是电机工业面临的重要课题。变频器技术能够正确地控制交流电动机的转速,使其处于节能状态,是对传统电动机系统进行调速,提高电动机系统运行效率的关键措施。常规变频器具有体积大、性能低、价格高等特点,另外对环境也有一定要求,对于分散控制的场合,传统变频器很难满足工业应用的需要。 本文以以gd芯片代理商GD32MCU为核心的VF/矢量变频器控制系统,采用模块化设计,控制面板,用户界面可根据需要自由组合,安装方便.编程及初始化设计,容易实现异步电机调速要求。结合总线技术,可以方便地与控制系统.集散系统相连,实现计算机驱动系统控制和工厂车间集中控制。所以本变频器在汽车、食品、物料输送.工业控制等智能制造领域有着广阔的应用空间。 方案特点: 设计内核采用GD32F303RCT6控制,使系统结构简单、易于实现、成本低、可靠性高。系统在优化硬件结构的同时,不降低系统性能,硬件系统模块清晰、直观,便于安装使用和程序初始化。采用SVPWM控制技术,可以有效地降低逆变器输出电压谐波成份,提高电压利用率,提高控制精度。 以gd芯片代理商GD32F303介绍: 1、Cortex®-M4内核@120MHz。 2、软件和硬件支持DSP指令。 3、flash存取为0等待。 4、内建256KB到3072KB的闪存。 5、内装48KB到96KBSRAM。 6、EXMC接口支持外部SDRAM。 7、多达5个UART(9Mbit/s) 8、多达3个SPI(30Mbit/s) 9、多达2个I2C(400Kbit/s) 10、多可达到2CAN2.0B。 11、I2S的高值是2。 12、SDIO.EthernetMAC支持。 13、USBOTGFS支持。 14、高达3个12位,2.6MSPSADC(多达24路) 15、多达为2DAC。 16、备用电流是2毫安。 关键的控制原则与实施: 该调制器具有线性范围宽、高次谐少、易实现数字化等特点,广泛应用于异步电动机。MOS管在传统的三相桥驱动电路中有8种开关组合,即000.001.010.011.100.101.110.111。000.111是零向量。6个非零基压空间矢量把αβ平面分成6个扇区。通过对8个基本空间电压矢量作用时间的控制,得出了各基本空间电压矢量作用时间及输出次序,获得圆周旋转磁场。 TIMER0模块是以gd芯片代理商GD32中的一个增强型定时器模块,天生用于电机控制,可产生3组6路PWM,每组2路PWM可作为互补,并可带死区使用,可用于驱动H桥。用三通道TIM0模块产生总共6路PWM输出。以下是详细的步骤: 打开TIM0时钟,将相应的IO口设置为多路输出。 将TIM0设定为ARR和PSC,当TIM0打开时钟后,设定ARR和PSC两个寄存器的值,以控制输出PWM的周期。 为TIM0_CH0.TIM0_CH1.TIM0_CH2设置PWM模式。 通过TIM0的CH0~CH2输出,使能量达到TIM0。 修正TIM0_CCR1~TIM0_CCR2以控制占空比。 利用上述配置,配合GD32F303运算能力,实时调整占空比,达到矢量控制效果。 赋能型电动工具应用GD30DR8306高集成栅极驱动器,电气工具是以电为动力的各种通用构造器具,一般还是依靠工人手工操作,广泛用于建筑装修、轻工制造等领域。与纯人工手工工具相比,电动工具通过电力大幅度提高工具的扭力.转速.冲击力等,大大提高工作效率。普通电动工具有电钻.电动砂轮机.电动扳手.电动螺丝刀.电锤.电钻.混凝土振动器.电刨等。根据等级,电动工具可以分为专业级、工用级和通用级。 1、根据市场规模,2020年全球电动工具市场约为360亿美元,2025年约为460亿美元,而2017年CAGR约为5.3%。 2、从市场细分来看,专业级以上电动工具占商业用途的比重为63.2%,相对于一般居民用途的30.8%,这种结构在较长时期内将保持基本稳定。 3、从区域市场上看,2019年北美市场份额.亚太市场份额与欧洲份额持平,分别为30.8%.28.7%和28.6,另外11.9%的地区,如拉美非洲,这类结构同样也将保持相对稳定,到2025年,亚太地区将略升至31.1%。 以gd芯片代理商GD30DR8306驱动器主要特性: GD30DR8306是三相栅极驱动器,带有可选的DC/DC降压控制器。所述芯片包含三个半桥驱动器,每个驱动器可以驱动两个NMOSFET,并支持大的拉电流和1A的灌流能力。根据应用中所用功率MOSFET的不同,驱动电流会自动调节。专用转换率控制用于降低栅极驱动EMI值。GD30DR8306可以在4.5V到30V单电源下工作。这个装置与一个支持100%占空比的可调节电荷泵相结合,从而提供门极驱动电流和内部LDO。 1、电压4.5-30V宽压供电; 2、可编程序的门极驱动电流,峰值1A灌流和1.2A拉电流; 3、智能化的高端低端压摆控制; 4、PWM输入控制高可达200kHz; 5、可选择2个PWM模式(6x和3x); 6、内置5V/2ADC-DC电压降控制器; 7、3.3V和5V数字接口; 8、整合5VLDO; 9、散热增强:QFN32(5x5); 10、保护职能: --死区时间插入; --MOSFET直通保护; --过温保护; --故障诊断; --VDD欠压闭锁(UVLO); 成功案例: GD32F303+GD30DR8306。 配置1650中空杯型无刷马达。 电源电压:锂电池7.4V,锂电池11.1V。 速度:100~30000rpm。 控制模式:无霍尔FOC/无霍尔方波。 这个方案的主要特征: 1、所用的以gd芯片代理商GD30DR8306驱动芯片将3个开关二极管集成在一起,例如IN4148,1个5VLDO,1个DC-DCBuck控制器,使得外围电路元件大大减少,节省了PCB空间,降低了BOM成本。 2、使用完全的NMOSFET,一致性好,稳定性好。与传统的P+NMOSFET电路设计相比,由于PMOSFET和NMOSFET的Rdson阻值有较大差别,PMOSFET的管道速度比N慢,在弦波控制/或方波调速时很难做到均衡。 3、利用FOC算法控制中空杯无感电机,具有良好的动态性、低噪声、高效率、长寿命及良好的使用体验。
RTG起重机雷达传感器防撞装置轮胎式龙门起重机防撞领域应用,轮胎式龙门起重机(rubber-tyredgantrycrane,RTG)是专业化集装箱码头堆场中的主要作业机械。在堆场设备稠密的环境中,随着作业箱数的增加,设备防撞防护显得尤为重要。在堆场设备防撞器中,目前主要采用超声波和激光传感器。这两种测距离防撞器都容易受到光、噪声、雨雪等环境的影响,出现频率误报,实际使用效果不佳。为保证RTG作业安全性,在充分调研市场的基础上,研制了雷达传感器进行RTG防撞。雷达感应器不受光、噪音、雨雪等环境的影响,性能更可靠,能有效地防止RTG间和RTG车间的碰撞。 1、雷达传感器在RTG防撞领域的应用研究 在RTG防撞领域中应用的传感器应符合探测距离不小于20m、减速区、停车范围可调、反应时间不超过0.5s、直接与可编程序逻辑控制器的输入输出端连接。环境因素如积雪、雾气、冰雹、强光等。由于采用了广泛的24GHzFM连续波技术,该技术在RTG防撞领域的适用性主要体现在: (1)能实时检测到探测区域内的静止及移动目标; (2)支持20米的探测距离; (3)发出警报(红色),警报(黄色)、信息(绿色)等3个可单独设置的警报区域; (4)具有非常正确而灵活的可配置区域(1.8~20.0m); (5)3种继电器输出; (6)可以通过计算机软件对其进行配置,并且可以通过通用的串行总线接口进行各种调节和配置。 根据雷达波探测的特点,雷达传感器不仅能防止RTG间的碰撞,还能检测RTG前方障碍物和人员,具有广泛的防护范围。利用雷达传感器进行有效挖掘,可以弥补港口机械测距和激光测距所存在的不足。 2、雷达传感器与RTG的安装与应用 常规RTG防撞器一般安装在主梁上方,以降低干扰源,因此,它只能防止RTG之间的碰撞,也不能阻止RTG与其车道上的障碍物碰撞。根据雷达传感器具有满足多种保护要求的特点,把它装入RTG大轮位置,可同时防止RTG机箱和RTG机箱之间的碰撞,极大地节约了集装箱码头的防撞费用。在RTG大车护栏距地面约1.5m处安装雷达传感器,扫描范围为水平7°(可调),垂直28°(可调)。当前,大多数港口已经实行RTG“油改电”,采用滑触线供电,因此,在RTG防撞领域,城市电滑触线防护尤其重要。RTG雷达传感器证明:车道侧滑触线柱、正常堆叠集装箱(包括普通集装箱和冷藏集装箱)及地面杂波都不会使雷达传感器发出错误的减速或停止信号;当RTG逐渐靠近前方RTG时,雷达感应器发出正确的减速或停止信号,20m的探测距离可保证RTG有足够的减速或停止反应距离;雷达传感器能准确地探测车道内的工作人员,并控制RTG及时制动;如果集卡在规定的白线区域内,那么雷达传感器就不会发出引起RTG误动的信号;如果集卡驶出,或者它的尾挂盘在白线区域之外,雷达传感器就可以正确地探测到它的距离,并控制RTG减速或停止。 3、雷达传感器在RTG防撞方面的应用效果 通过对RTG防撞系统的实际应用,雷达传感器具有超声波或激光传感器的测距功能,适用于RTG间防撞和RTG防撞两种工况,并且不受暴雨、强风、高温等环境因素的影响,使用效果良好。雷达传感器具有远距离、高抗干扰性好等优点,因此,雷达防撞器作为RTG大车辅助安全防护装置,在未来提升机自动化操作领域中起着重要作用。
乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测应用智能扬声器荣获AlexaVoxCon年度创新奖,应用ESP32进行IoT心电监测,AlexNewton提供了一个基于ESP32的IoT心电监测(ECG)教程,它显示远程心脏监测可以在医生和病人无论之间有多远。 心脏疾病不可忽视。对病患进行早期心电图(ECG)信号的监测和分析,可防止心脏病的恶化。ECG是一种心电信号,它能为判断病人心脏状况、诊断病人心律失常.起搏功能.心衰等提供重要信息。采用AD8232传感器和乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测产品并非医疗设备,也并非打算用作医疗设备,但它展示了如何利用物联网来改进病人的心脏监测。此外,该项目还显示,IoT技术能够将医生和偏远地区的病人隔离开来,医生可以远程在线监控来自患者心脏的心电信号。‘ 该项目要求的组成部分如下: 1、AD8232心电传感器及电极 2、乐鑫wifi模块代理商ESP32 3、一种带有小型USB接口的5V适配器电源 AlexNewton的教程展示如何在任何IoT云平台上监控同样的心电图。一个是AD8232心电传感器需要与ESP32相连。心电图就会连接到患者胸部或手,产生ECG信号。使用Ubidots参数(比如API键或标记),心电图可以通过MQTTBroker向云发送。AD8232心电传感器是一种经济有效地测量心电活动的PCB板。设计的初衷是采集噪声(如由于移动或远距离电极产生的噪声等),可放大并过滤微弱的生物电信号。由于AD8232单引心率监测仪像运放器一样,能很容易地得到清晰的心脏信号。 ESP32可以通过它的SPI/SDIO或I2C/UART接口连接到这样的系统,提供Wi-Fi和蓝牙功能。AD8232心电传感器项目采用的乐鑫wifi模块代理商ESP32模块为ESP32-WROOM-32。这个模块包含了ESP32芯片、Flash闪存器、高精度分立元件,和拥有良好RF性能的PCB天线。 根据线路图,将AD8232心电传感器与ESP32-WROOM-32连接,该模块供电电压为3.3V。GND随后被连接到GND。AD8232的输出管脚是模拟信号,它与ESP32-WROOM-32的VP管脚相连。与此类似,AD8232上的LO+和LO-针应分别在ESP32-WROOM-32上与D2和D3插针相连。同时,我们也需要像Ubidots这样的物联网平台来把数据放到云端,使开发者很容易地获得传感器数据,并将其转换成有用的信息。 ESP32智能扬声器荣获AlexaVoxCon“年度创新奖”,乐鑫的合作公司SirenaTechnologies推出了基于乐鑫ESP32和ESP32-LyraTD-DSPG设计的智能语音产品,并在印度获得了AlexaVoxCon的年度创新奖。 AlexaVoxConConference,印度首都新德里,音乐合作公司SirenaTechnologiesPrivateLimited获得了“Alexa语音服务”(AlexaVoiceService)又称AVS年度佳创新奖。优胜者AlexaAdaptor和SmartSpeaker均采用乐鑫wifi模块代理商ESP32芯片和ESP32-LyraTD-DSPG音频开发板作为参考设计。基于乐鑫ESP32和乐鑫ESP-IDF操作系统的参考设计相比,采用的BOM数量很少,大大降低了设计智能音箱的成本,并减少了投入市场的时间。 亚马逊推出的一款智能助手Alexa可以进行语音交互、音乐播放、制作任务清单、设置闹铃、流媒体播客、播放有声书,并提供天气、交通、体育和其他实时信息。Alexa语音服务允许开发人员通过话筒和扬声器向连接的产品提供语音功能。整合后,您的产品将能够使用上述Alexa内建功能,并可以使用Alexa技能工具箱开发第三方技能。SirenaTechnologies基于Alexa设计的智能语音产品AlexaAdaptor和SmartSpeaker采用乐鑫wifi模块代理商ESP32-LyraTD-DSPG音频开发板,搭配DBMD5PDSP芯片,3麦克风。除具有Alexa的多轮对话.音乐流媒体服务.设置闹钟、代办提醒等功能外,AlexaAdaptor也支持外接功放器来播放音频,音乐的流媒体可以通过本地扬声器播放;SmartSpeaker也能用智能手机播放本地音乐。 乐鑫ESP32芯片接入了Alexa语音服务,并且支持所有的LyraT开发板。其中的核心ESP32-LyraTD-DSPG是一款与DBMD5PDSP芯片配套使用的乐鑫wifi模块代理商ESP32芯片的乐鑫音频开发板。它具有消声回波(AEC)功能,适用于语音识别、近、远场语音唤醒等应用场景,可对WAV、MP3、AAC、FLAC、OPUS和OGG等多种音频文件格式进行无损编码/解码。这款开发版也支持与亚马逊的AVS(Alexa语音服务)相连接、谷歌的Dialogflow和谷歌语音助手GVA。
AI人机智能穿戴无线交互式雷达传感器物体移动接近远离感应手势识别,人机交互技术作为人工智能(AI)的一大技术基础,随着近十年的不断突破,人类-计算机交互(HCI)逐渐成为人类-机器交互(HCI)的发展,其更高效率的传感技术迎来了巨大的市场需求。在人-机交互过程中需要大量的传感器,高清晰摄像机、声音传感器、毫米波雷达传感器、电容感应器、近程传感器、红外线传感器等,它们都可以用来探测外部环境和物体的反应。伴随着半导体技术的发展和微波/毫米波集成电路(MMIC)技术的发展,毫米波传感器在人机交互中的应用逐渐成为现实。目前,全球的主要公司已经开始开发毫米波交互技术,比如,德国的英飞凌(Infineon)和美国的Google等。毫米波雷达传感器有很宽的带宽,能够非常正确地检测并反馈信息,例如某些物体的移动或手势的改变。在此基础上,毫米波传感器被用来对可穿戴设备进行手势控制,以检测用户接近、远离或改变姿势。 可穿戴的毫米波人机交互技术构想,人-机交互经历了鼠标到多点触控阶段,发展到目前流行的体感技术。就其发展趋势而言,可穿戴设备人机交互技术能够通过毫米波雷达传感器感知人体的动作(姿势、姿态、距离、速度、加速度等),虚拟用户表达模块经过信号采集、处理、理解和管理后,与计算机进行交互式对话,可以大大提高用户的交互体验,不仅仅是体感游戏,更重要的是将来学习、工程训练、机械操作、运动训练等许多场合,都有很好的应用前景。相对于红外线等光学人机交互技术,采用毫米波雷达传感器的人机交互技术具有以下优势:(1)毫米波人机交互技术具有更好的抗干扰能力;(2)毫米波不依赖自然光、不分昼夜、不分昼夜、具有良好的全天候工作特性;(3)毫米波雷达通过计算相移,(4)利用极低的计算量获得目标的运动特性;(4)基于人机交互技术的毫米波雷达传感器在商业应用中有其优点。(5)毫米波对塑料、砖、板等材料具有良好的穿透性,可用于某些特殊场合。单频率连续波(CW)和FMCW型式的毫米波雷达传感器是由周期直流或三角/锯齿波函数调制的。被调制发射的雷达信号从目标反射/散射回接收器后就产生了时间、频率和相位的差异,其中,时间延迟就是毫米波往返的时间;可用于计算目标的距离;频率变化是由物体的相对运动引起的多普勒效应,可用来计算目标的速度;相位的差别是物体相对波前阵面的位置差;可用于计算目标方位。将接收器信号与发送器信号进行参数化,减去静止不变的背景环境噪声,可得到表示目标特征的各种信号参数。 在FMCW模式雷达中,调制波形为锯齿波,连续波(CW)模式为常数电平。CW/FMCW双模式毫米波雷达的传感设计了一种应用于人机交互的毫米波雷达传感器,采用两种雷达共用一个雷达前端,CW和FMCW两种雷达系统的切换控制。采用时域分离的方法,将VCO通过单刀双抛开关(SPDT)开关(SPDT),将VCO分别装入两种不同的调制信号(恒定或锯齿波),并对相应的中频信号处理电路进行处理。该雷达工作于CW模式,调制波形为一个正常电常数,而调制波形为锯齿波时,雷达工作于FMCW模式。整体雷达的前端主要包括天线单元、射频单元、中频信号处理器。外部电路包括波形发生器(WaveGenerator)、电源供电单元、数模转换(DA)单元、数字信号处理(DSP)等。几个雷达前端呈线形排列,与周边电路单元构成一套完整的人机交互应用的毫米波传感器组件系统。雷达头发射毫米波,把接收回波转换成中频信号,再经中频信号处理单元放大、滤波,再由数字信号处理单元采集中频信号,再进行数字信号处理,分析得到人体三维运动特征信息。再将控制信号输出到中频信号处理器,使中频处理单元可根据雷达工作方式选择相应的中频信号处理电路。该天线采用平面微带阵列天线,发射4个单元,接收4个单元。该雷达采用中央控制器,控制3台SPDT,选择相应的调制波形和中频信号处理电路。CW工作方式中,雷达中频信号的处理电路经过LPF滤波后,再进行特征识别,FMCW工作模式下的雷达中频信号处理电路进行特征识别。 毫米波雷达传感器的测试结果是对毫米波雷达传感器进行人体静息和运动模拟测试。通过将中频滤波器的滤波带宽调谐到50kHz-100kHz,使得雷达只能探测7m到10m范围内的人体静止和运动;但对于其它距离的目标运动信号,当双模雷达处于FMCW模式下,它能很好地检测和识别目标距离为7m~10m的人体静止状态,利用CW模式下的常数调制雷达,在雷达距离为9m处向雷达走来,速度由慢向快,中频信号具有较好的频谱变化。通过对信号的后期处理和目标特征识别算法,可以较好地对人体姿态特征进行识别,实现人体可穿戴设备的无线交互功能。 对可穿戴设备无线应用的毫米波传感器技术进行了研究,以MMIC技术为基础,设计了CW/FMCW双模毫米波雷达传感器,并对人体运动进行了简单测试。传感可以很好的用于人体运动的识别,但是在后续的信号处理、特征识别、算法优化等方面仍有待改进。在三维体感游戏中运用了毫米波人技术,能在三维空间正确地对人体的各种运动进行数学建模,为了让3D体感游戏更正确、更有仿真的3D体感游戏,特征识别、信号处理、算法学习、特征识别和无线互连,与此同时,降低大型3D体感游戏的装备成本,使3D体感游戏技术更加普及、普及。
兆易创新gd代理商电源管理GD30LD330xLDO芯片工业GD30DR8306电机驱动开发平台,电源管理行业需求深度挖掘GD30LD330xLDO芯片详细说明。功率管理芯片在几乎所有的电子产品和设备上都有应用,如便携式产品、数字消费电子产品、计算机、通讯网络设备、工业设备、汽车电子等。在这些芯片中,消费电子是大的功率管理芯片。随着中国大陆移动设备产能的进一步扩大,消费类电子产品的电源管理芯片也迅速增长,增长幅度在13.7%左右。近年来,新能源汽车产业迅速崛起,这也促使汽车电子领域功率管理芯片快速增长,市场占有率显著提高。根据统计,2020年国内电源管理芯片的市场规模已达790.1亿元,2021年有望突破800亿元,达到844.3亿元。 低电压线性稳压器(lowdropoutput)是一种线性降压型电源管理芯片,它是中国电源管理芯片需求大的单一产品,占19.3%,在电源开关方面深受电子市场的青睐。LDO芯片同样受到电子工程师们的青睐,它以其低成本、低噪声、低电流等特点,在电子市场上占有重要地位。那到底LDO芯片的特点和优点是什么呢? LDO芯片有较好的降压稳压效果。如果有大量的输入,输出基本上是稳定的。其次,LDO芯片上的一项重要指标是PSRR(电源电压噪声抑制系数),输入电源的噪声通过LDO芯片可以产生良好的抑制效果。再次,通过LDO芯片电路,可以滤除绝大多数无用的转换信号,具有很好的滤波效果。有一种LDO芯片,可调节输出电压,用户可根据不同的应用场景选择合适的LDO芯片。 Memorial公司推出的LDO芯片GD30LD3300/3301是一款高性能、低噪声、低电压降的线性稳压器,具有高PSRR,高抗噪;集成欠压锁定、软启动控制和多种保护功能。这种LDO芯片主要应用于无线基础设施、通信网络和工业应用等。该成果对兆易创新LDO芯片领域具有重大突破,丰富了GD30PMU系列产品。 GD30LD3300/3301xLDO概述。兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301是两种低噪声低压降线性稳压(LDO),能提供3A负载电流,其大压降只有180mV同时采用了低噪声、高功率抑制比和高输出电流特性的组合,适合高速通信、射频、医疗等噪声敏感领域。通过设置内部引脚(Pin-setting)和外部电阻(Externalresistancesetting)两种方法来调节器件的输出电压。 GD30LD3300采用Pin-setting,输出电压在0.5~2.075V之间,通过Externalresistancesetting输出电压可达0.5V~5.2V。GD30LD3301采用Pin-setting,输出电压0.8V~3.95V,步长50mV,通过Externalresistancesetting输出电压0.8V~5.2V。就特定用途集成电路(ASIC)而言,现场可编程门阵列(FPGA)和一些特殊应用要求的低输入低输出(LILO)状态,兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301可以通过提供BIAS偏压实现。 兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301x主特性。 1、输入电压范围大 没有BIAS偏压:1.4V~6.5V。 BIAS偏压:1.1V~6.5V。 2、高精度的输出电压 GD30LD3300。 Pin-setting:0.5V~2.075V。 Externalresistancesetting:0.5V~5.2V。 GD30LD3301。 Pin-setting:0.8V~3.95V。 Externalresistancesetting:0.8V~5.2V。 两者的输出电压精度均为±1%。 3、UltraLowDropoutVoltage。 在3A输出的情况下,大压差只有180mV。 4、UltraHighPSRR。 42dBat10KHz和39dBat500KHz 5、 Excellent Noise Immunity 5.9uVRMSat0.8VOutput 9.8uVRMSat5VOutput。 6、UVLO 欠压锁(UVLO)电路在输入或偏置电源到达小工作电压范围前,确保设备在输入或偏置电源崩溃时仍处于停用状态。 7、PowerGoodIndicator。 GD30LD3300/3301内部的PowerGood电路可以监控反馈管脚上的电压,以指示输出电压的状态。 8、“软起动”控制功能。 兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301具有软启动控制功能,通过外电容CNR/SS设定,可在启动过程中减小大浪涌电流,有效地避免了电压过冲。 9、保护功能 多种保护功能,如短路、过流、过温。 兆易创新为各系列电源管理产品配备了完整的软、硬件配套资料,包括开发板、配套示意图、使用指南等,为用户的开发、调试提供了便利。 新GD30DR8306电机驱动开发平台,推动工业4.0创新。在工业领域,电动机是动力来源。电能与动能是通过电与磁相互作用而相互转化的。电动机在世界范围内占有举足轻重的地位,其应用范围广泛,如信息处理、音响设备、汽车电器、航空航天、工农业生产等各领域。 近年来,随着无人驾驶、智能机器人、智能家电和汽车电子市场的兴起,驱动和控制领域的市场潜力逐步得到释放,电机控制器市场规模逐年扩大。据《中国电机控制器产业数据2020年度发展研究报告》,2019年电机控制器行业市场规模达2400亿元,2011-2019年市场增长率保持10%以上。预期未来一段时期仍将保持较好的发展势头。 电动机控制器作为电池组和电机之间的连接转换单元,是电机传动和控制系统的核心,其重要性不言而喻。在日益扩大的市场需求下,对电机驱动技术和控制器性能的要求日益提高。电机系统数字化是未来的必然趋势。基于高性能高速处理器的电驱动控制系统,可实现复杂多变的控制算法,进一步提高电机效率。第二,电动机系统的轻量化与一体化也是大势所趋。就控制器而言,实现功率器件、驱动、控制、传感器、电源等的集成化,不仅减小了体积,而且有利于提高电机系统效率,减少能耗损失。 兆易创新gd代理商GD30DR8306驱动芯片,具有电机驱动、保护、LDO、BUCK等多种功能,与GD32E230系列MCU相匹配,研制了GD32E230C-FOC电机驱动参考设计,为电机驱动领域迈出了一大步。 介绍GD32E230C-FOC。GD32E230C-FOC是一款电动机驱动的开发平台,GigaDeviceGD32E230C8T6芯片,采用Cortex®-M23内核,采用GD30DR8306作为驱动芯片,完成了电机驱动功能。GD30DR8306x是一种三相门驱动装置,可配置DC/DC降压控制器。驱动装置包括三个半桥驱动器,每个驱动器可以驱动两个NMOSFET,并支持高达1.2A的电流和1A的灌流电流。驱动装置在一个固定的死时间内插入,防止了高低侧的MOSFET在切换时发生短路。 GD32E230C-FOC可以通过按键开关和拨号开关来控制电动机(模式选择、启停、制动、转向等),1.3寸OLED液晶显示器的工作状态,实现多种定位算法。此面板提供船型电源开关、SWD接口、回位键、旋钮编码器、电机接口、USART调试口等外部资源,可实现过压/欠压检测,过流检测等保护功能。 兆易创新gd代理商GD32E230C-FOC支持BLDC或PMSM电机,电压4.5V-30V,流量限制2A。电机控制采用状态机机制,电机状态主要为INIT(初始)、IDLE(闲置)、RUNNING(运行)、图中BRAKE(制动器)和FAULT(错)5种,电机控制状态机具体切换过程如图状态控制机所示,只要满足相应条件就可进行电机控制状态切换。利用状态机机理对电机控制进行管理,使控制过程清晰,效率高。 GD32E230C-FOC特性 1.GD32E230C-FOC电机驱动开发平台特性: 1)FOC向量控制系统; 2)SVPWM调制技术支持七段、五段实现模式; 3)支持三电阻和一阻流采样; 4)支持有感(HALL/递增编码器)定位方式和无感觉(Runnberg/super)定位方式; 5)支持HALL,自动识别编码器偏移角度; 6)超压,欠压和过流检测和保护电路; 7)1.3寸OLED屏实现电机控制,工作参数显示,FAULT状态报警显示; 8)旋钮编码器开关EC11调速; 9)键实现模式选择、启动、制动等功能; 2.GD30DR8306xPMU主要规格说明: 1)电源电压4.5-30V; 2)可编程序门极驱动电流,峰值1A源极和1.2A灌流; 3)高精度、低端摆率控制; 4)PWM输入控制高可达200kHz; 5)PWM模式2(6x和3x); 6)内置5V/2ADC-DC电压降控制器; 7)3.3V和5V数字接口; 8)整合5VLDO; 9)散热增强:QFN32(5x5); 10)保护职能: 11)插入死区时间; 12)MOSFET直通保护; 13)防止温度过高; 14)故障诊断; 15)VP和VDD欠压锁(UVLO); 3.GD32E230系列MCU主要规格说明: 1)ArmCortex-M23@72MHz,55DMIPS的处理性能; 2)Flash:64KB/32KB/16KB; 3)SRAM:8KB/6KB/4KB; 4)12BitsADCx1@2.6Msps,高速高精度ADC10通道; 5)先进的计时器x1,可以产生6路死区可调的互补PWM输出; 6)普通计时器x5; 7)闪光灯具有硬件加密保护; 8)多种串行通信:I2Cx2、SPIx2、UARTx2; 9)包装种类丰富:TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48; 10)电源电压:1.8V~3.6V; 11)工业级工作温度范围:-40℃~+85℃; 12)工业级ESD特性:6000伏特; 4.说明马达的参数: (本平台选择常州精控电机为例,具体参数如下) 机型:常州精控电机JK57BLS02型PMSM电机; 三相绕组接线顺序:U(黄)V(绿)W(蓝); 终端:+5V(红色)GND(黑)A(黄)B(绿)C(蓝); 极数:四极; 电阻值:0.33Ω; 标定电压:DC24V; 扭矩额定值:0.22N·M; 车速:3000±10%RPM; 转速:3800±10%RPM; 无负载电流:0.7安培; 出力:69W; 反电势常数:6.3V/KRPM; 转矩系数:0.06N·M/A; 绝热层:ClassB; 绕线方式:星型式; 优点GD32E230C-FOC: 1.驱动电压范围广。 GD30DR8306x支持4.5-30V宽电压输入,可满足不同的解决方案。 2.LDO输出容量高。 GD30DR8306x自带的LDO支持5.0V/40mA的输出,并能装载一些外部设备,同时保证驱动芯片正常工作。 3.BUCK线路的可选。 GD30DR8306x内置一个DC/DC降压力器,驱动外部高端N通道MOSFET,提供2A输出电流,输出可调至5V。 4.驱动电流。 可编程序的栅极驱动电流,能承受1A的峰值电流和1.2A的灌流。 5.高频PWM控制。 GD30DR8306x支持200KHzPWM输入控制。 6.支持多种算法。 GD32E230C-FOC支持HALL、ENCODER、LUENBURGER和SMO四个控制程序。 7.多种保护性。 支持过热保护,故障诊断,VP和VDD欠压锁定,整个系统支持输入过压、欠压、过流等多种保护。 浏览飞睿科技兆易创新gd代理商网站和遍及各地的销售和技术支持网络,你可以更深入地了解和利用GD32系列产品的特性和特性。在你进行设计之前,会发现GD32智能创新解决方案有很多优点。
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