意法半導體STSPIN參考設計整合電機控制、傳感器和邊緣人工智能

2024 年 1 月 23 日，中國——意法半導體的EVLSPIN32G4-ACT邊緣 AI 電機驅(qū)動參考設計基于STSPIN32G4智能三相電機驅(qū)動器，能夠降低智能執(zhí)行器的開發(fā)難度。意法半導體的無線工業(yè)傳感器節(jié)點STWIN.box(STEVAL-STWINBX1)整合電機控制、環(huán)境數(shù)據(jù)實時分析和物聯(lián)網(wǎng)連接功能。這兩塊電路板可以之直接互連，加快系統(tǒng)開發(fā)速度。

EVLSPIN32G4-ACT整合電機控制系統(tǒng)創(chuàng)新與數(shù)據(jù)科學及其應用，實現(xiàn)電機控制性能突破，確保環(huán)保和盈利雙豐收。STWIN.box的高質(zhì)量傳感器采集執(zhí)行器引擎的狀態(tài)信息，而高速數(shù)據(jù)記錄功能有助于創(chuàng)建基于邊緣人工智能和機器學習的高級解決方案。環(huán)境數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)整合可以向系統(tǒng)工程師準確顯示應用的運行情況，幫助識別異常情況，并使數(shù)據(jù)驅(qū)動的算法能夠提供故障排除和性能優(yōu)化指南。

STSPIN32G4整合了具有電源管理功能的智能柵極驅(qū)動器和 STM32G4微控制器(MCU)。該開發(fā)套件還包括一個48V/5A 的三相電機逆變級，以及用于連接傳感器模塊的軟件和應用開發(fā)軟件，幫助用戶創(chuàng)建能夠?qū)囟茸兓?、氣壓、聲音、運動、超聲波信號等事件做出智能響應的自主機制。

STSPIN32G4電機驅(qū)動器使IoT 和 IIoT 設備能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的安裝空間和低功耗。目標應用包括工廠和樓宇自動化系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器，以及家用和工業(yè)用機器人。STM32G431嵌入式MCU具有用于控制三相BLDC電機的外設，包括四個超快速比較器、三個運算放大器以及兩組高級PWM定時器和12位ADC。該器件還包含自舉二極管、DC/DC 轉(zhuǎn)換器和低壓降穩(wěn)壓器，其中，低壓降穩(wěn)壓器無需外接電路就可以把電機電源轉(zhuǎn)換成給柵極驅(qū)動器和MCU供電的電源軌。

EVLSPIN32G4-ACT可驅(qū)動高達 250W 的12V、24V、36V 或 48V電機。過熱、欠壓、過壓和過流等電氣保護功能一應俱全，有助于應用設計實現(xiàn)較低的物料成本和較小的尺寸。用戶可以選擇六步或矢量控制(FOC)、有傳感器或無傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測，以及三shunt電阻或單shunt電阻式電流測量。

STWIN.box模塊可以直接插接到驅(qū)動板上電。該傳感器節(jié)點包括STM32U5超低功耗微控制器、Bluetooth、Wi-Fi 和 NFC 收發(fā)器，以及各種工業(yè)級 ST MEMS 傳感器，其中，傳感器包括一個三軸磁力計和一個目前技術(shù)非常先進的內(nèi)置 AI功能即機器學習核心(MLC)的工業(yè) IMU單元，這兩個傳感器提供9-DoF(自由度)慣性感測功能。板上還有一個額外的高性能加速度計、一個6kHz 帶寬的三軸數(shù)字振動傳感器，以及內(nèi)置MLC核心的高精度兩軸傾斜儀。板載環(huán)境傳感器包括數(shù)字氣壓計和 I2C/SMBus 溫度傳感器。板上還有數(shù)字和模擬 MEMS 麥克風，分別用于捕獲音頻和超聲波。

軟件包括數(shù)據(jù)記錄固件和軟件套件、低功耗藍牙應用程序和 Python 軟件開發(fā)套件(SDK)。這些軟件組件可以輕松集成到典型的數(shù)據(jù)科學工作流程中，方便數(shù)據(jù)科學家設計邊緣人工智能和機器學習解決方案。高速數(shù)據(jù)記錄器(FP-IND-DATALOGMC)支持實時監(jiān)控，能夠采集和標記運動控制算法數(shù)據(jù)與外部傳感器數(shù)據(jù)組成的高分辨率、時間戳準確的數(shù)據(jù)集。

該參考設計利用所描述的功能和完整的支持軟件，整合意法半導體傳感器和三相電機驅(qū)動技術(shù)，為運動控制應用帶來邊緣人工智能。用戶可以將人工智能靠近主運動控制器，創(chuàng)造出具有智能和決策能力的設備，賦能工業(yè)自動化、智能電器以及需要智能驅(qū)動的所有應用更快、更高效地處理數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應操作。

審核編輯：劉清