解決方案|基于RX13T的風扇電機控制方案

原創瑞薩MCU小百科 2024-05-31 12:01

瑞薩×物聯網：4 場直播，搞定全棧無線連接開發 4周搞定BLE/Wi?Fi/NFC，從選型到首例工程

本方案是針對風扇電機控制的解決方案，使用了直流無刷電機。方案集成了直流無刷電機無位置傳感器矢量控制專用固件，不需要位置傳感器。使用矢量控制算法，相電流檢測方式支持雙電阻方式和單電阻方式。在變頻算法部分，使用了瑞薩電子擁有自主知識產權的先進變頻控制算法：RAMDA算法（Renesas Advanced Motor Drive Algorithm）。

方案搭載了瑞薩32位微處理器RX13T，RX13T具有增強的外設功能（MTU、ADC、POE、CMT、SCI），采用Smart Configurator輕松配置外設，完成電機控制的硬件配置。同時瑞薩還提供上位機控制軟件PCTOOLS和參數生成軟件USERTOOLS，PCTOOLS可以輕松控制風機的啟停和調速，以及EEPROM數據的更新，USERTOOLS，可以輕松生成風機的控制參數。

Demo方案板

瑞薩電子提供貼近量產品的demo板（Inverter板+CPU板）

硬件電路

主要包括如下（請聯系瑞薩銷售或當地代理商獲取）

轉換器電路
逆變器電路
電流檢測電路（兩相檢測和單相檢測可選）
通信電路
EEPROM（可選）
MCU控制電路

引腳功能定義列表

RX13T專用于芯片正常工作和電機控制的引腳功能定義列表：

電機控制外設資源

ADC---S12AD0：分組掃描模式；組A：通道0-1；組B：通道2-7
MTU---MTU3和MTU4?
POE---POE0#（48pin）或POE10#（32pin）?
CMT---CMT0、CMT1?
SCI---SCI5?

電機控制庫

提供用戶與電機專用控制固件的通信接口，通過電機控制庫提供的接口，用戶可以發送控制指令給電機專用控制固件，同時，也可以查詢電機的工作狀態、故障情況等信息。?

提供電機專用控制固件的參數設置接口和界面，通過電機控制庫提供的接口和界面，用戶可以依據不同的電機參數、不同的控制規格等輕松設置電機專用控制固件，以便充分利用電機專用控制固件驅動直流無刷電機。

電機控制庫包含如下文件：?

r_mcl.lib?
r_mcl.h?
其中， “r_mcl.lib”是電機控制庫的庫文件，這個文件包含全部電機控制API函數和電機專用控制固件。?
“r_mcl.h”是電機控制庫的頭文件，用于聲明庫文件中的API函數。

用戶系統軟件

提供用戶系統軟件框架，方便用戶快速開發系統程序

使用Smart configurator配置電機控制所需的外設

MTU/ADC/POE/CMT/SCI。在用戶項目的src\smc_gen目錄下生成底層驅動配置文件。

添加庫文件r_mcl.lib和r_mcl.h至用戶項目中的src\motor目錄下
添加如下用戶文件至用戶項目中的src\motor目錄下

“user_main_loop.c/ user_main_loop.h”是用戶主循環文件

“user_restart.c/ user_restart.h”是用戶重啟文件

“user_data_init.c/ user_data_init.h”是用戶數據初始化文件

“user_comm_init.c/ user_comm_init.h”和“comm_init.c/?comm_init.h”是設置通信的文件

“user_copyright.c/ user_rev.h”是用戶程序版本文件

“my_type.h”是數據類型定義文件

上位機控制軟件 PCTOOLS

（復用雙馬達控制軟件）

控制風機的啟停和調速
風機運行狀態顯示
EEPROM數據的寫入與更新

參數生成軟件 USERTOOLS

用于填寫廠家給定的風機參數、變頻器的容量等原始數據，以及控制參數來生成寫入EEPROM/Data Flash的數據。

方案硬件框圖

方案資料獲取

RX13T用戶手冊（硬件）
CIAS-FAN用戶手冊（API使用說明）
CIAS-FAN參數設定手冊

瑞薩集成開發環境（IDE）和編譯器、仿真器、編程器相關資料集成開發環境請訪問瑞薩電子官網或聯系瑞薩銷售或當地代理商。

RX13T產品介紹

RX13T系列微控制器搭載RX家族32MHz工作主頻的RXv1內核、浮點運算單元（FPU）、變頻控制計時器（MTU3）及12位A/D轉換器等，單芯片實現無刷DC電機的高效變頻控制。與現有RX產品的兼容性高，方便已有硬件/軟件的移植。RX13T系列包括32-pin和48-pin兩種少管腳封裝，可編程增益放大器（PGA）、比較器、數據閃存、高速內置諧振器（HOCO）等功能，有助于減少電路板面積和BOM元器件。RX13T有支持-40℃～85℃的標準產品和-40℃～105℃高溫對應版產品可供客戶選擇。

RX13T產品特點

RX13T是一款專為控制單個電機而優化的微控制器，非常適合控制風扇、泵和冰箱中的電機。

? 單個芯片可以對直流無刷電機（永磁同步電機）執行矢量控制

浮點運算單元FPU
定時器單元MTU3c，可生成三相互補PWM波輸出
12位AD采樣單元，3路采樣保持，可同時進行三相電流值的采樣
硬件保護單元POE

? 支持引腳數低的封裝，有助于減小BOM和PCB空間

瑞薩RX13T MCU

適用于單電機控制應用的32位微控制器；減少了占用空間和BOM成本

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/rx-32-bit-performance-efficiency-mcus/rx13t-32-bit-microcontrollers-single-motor-control-applications-reduces-footprint-and-bom-costs