BLDC_Driver

Organizando as ideias aqui (privado por enquanto): https://docs.google.com/document/d/1qmZSV-_9FamEIS6TEdoVcDgr9C_HGXN8XMSVh8Ixvi8/edit?tab=t.0

Pesquisa para Desenvolvimento de Driver de Controle para Motores BLDC

Objetivo

Para iniciar o desenvolvimento do driver de controle para motores BLDC, primeiro deve-se entender os requisitos mínimos e boas práticas para projetar e construir um driver. Dentre os objetivos desse projeto estão:

• Entender como funciona um driver de acionamento de motores BLDC;
• Quais as técnicas de acionamentos mais usadas em drivers;
• Como realizar o controle de motores BLDC;
• Quais os requisitos mínimos para se realizar o controle de um motor BLDC;
• Quais as principais formas de comunicação de módulos de controle;
• Quais os impactos do chaveamento de alto potência na comunicação;
• Como adotar boas práticas no design do driver;

Com esse estudo, espera-se ser capaz de desenvolver um driver de acionamento e controle de motores BLDC para serem utilizados inicialmente em robôs SSL que possuem BLDC para comandar rodas omnidirecionais, necessitando de um controle preciso de velocidade e que seja confiável para ser utilizado em jogos da liga.

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1. Especificações Iniciais do Projeto

• Tipo de Motor:

  • O driver será utilizado em motores BLDC com as seguintes caracteristicas:
    • Tensão de operação: 24V
    • Potência nominal: 75W
    • Corrente de pico: 20A
    • Temperatura máxima: 75º

• Alimentação:

  • Fonte de alimentação:
    • Bateria de lition:
      • Número de células: 7s
      • Tensão nominal: 25.9V
      • Tensão máxima: 29.4V
      • Tensão mínima: 21.0V
      • Interface: Conectores XT30
  • Os circuitos de carregamento, proteção e manutenção das baterias não consta no escopo do projeto.

• Interface de Comunicação:

  • Protocolo principal: UART
    • Baudrate: 1Mbps
    • Modo 8N1
  • Protocolos alternativos: SPI ou PWM

• Sensores:

  • É necessário se fazer o sensoriamento de:
    • Corrente
    • Tensão
    • Temperatura
    • RPM
    • Mag e Giro é opcional (controle).

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2. Requisitos Funcionais

• Controle de Velocidade:

  • Comando via UART* para ajustar RPM.

• Controle de Posição (Opcional):

  • Utilizar um sensor Magnético como o AS5600 para controle de posição.

• Monitoramento:

  • Telemetria básica:
    • corrente
    • tensão
    • RPM
    • Temperatura

• Eficiência:

  • No momento não é o foco principal.

• Tamanho e Peso:

  • Limitações físicas devido à montagem direta no motor. Valores são definido pelo projeto mecânico.

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4. Ferramentas de Desenvolvimento

• Hardware:

  • Osciloscópio, multímetro e gerador de sinal

• Software:

  • IDEs para programação do microcontrolador: VSCode com ESP-IDF
  • Simuladores para eletrônica: LTSpice
  • Ferramentas de CAD: EasyEDA PRO

• Firmware:

  • Desenvolvimento de bibliotecas de controle para motores BLDC disponíveis em: a definir

3. Pesquisa sobre Drivers BLDC

Details

**Para detalhes sobre Drivers de acionamento BLDC**

X. Referências Técnicas

• Datasheets e App Notes:

  • Drivers BLDC:
  • Microcontroladores:
  • Sensores Hall:

• Guias de Controle de Motor:

  • "Field Oriented Control (FOC)":

  • Controle trapezoidal para BLDCs:

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XX. Etapas do Projeto

1. Pesquisa Inicial:
   • Levantamento de requisitos técnicos.
   • Escolha de componentes e análise de viabilidade.
2. Prototipagem:
   • Montagem do circuito básico em protoboard.
   • Testes com motor em baixa potência.
3. Desenvolvimento do Firmware:
   • Implementação de controle básico.
   • Adição de funcionalidades de monitoramento.
4. Teste e Validação:
   • Verificar desempenho em diferentes cenários.
   • Ajustar parâmetros para otimização.
5. Projeto Final:
   • Design da PCB.
   • Construção do módulo integrado e testes finais.

XXX. Links Úteis

• Documentação de BLDC:

• Comunicação UART:

  • Exemplos de implementação UART em microcontroladores:

4. Conclusões sobre componentes Essenciais

• Microcontrolador:

  • Requisitos mínimos: a definir

• Driver de Potência:

  • Driver adequado para controlar as fases do motor: a definir
  • Suporte para controle de corrente e tensão.

• Sensores:

  • O motor utiliza sensores Hall
  • Como usar em controle sensorless
  • Definir os pinos minimos para leitura de sensores:

• Ciclo de Controle:

  • Algoritmos a serem usados (FOC, trapezoidal, sinusoidal): a definir
  • Taxa de atualização e tempo de resposta necessário: a definir

• Proteções:

  • Implementar proteção contra:
    • Sobrecorrente
    • Sobretensão
    • Sobretemperatura

• Conectores e Layout:

  • Planejar espaço para o conector de bateria.
  • Estudo do formato físico para ser montado no motor diretamente.

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• PCB Design:
  • Para realizar todo projeto desde o nível de esquemáticos até layout do driver, fora utilizado o software EasyEDA PRO

Softwares utilizados

EasyEDA	LTSpice	VSCode	PlatformIO	ESP-IDF
easyeda.com	LTSpice	code.visualstudio.com	platformio.org	Espressif.en

Desenvolvedores/Contribuintes

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