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八、无刷电机电压电流温度采集

article 2024/11/25 2:37:49

1、三相电流采样

上图为 U 相电流采集电路（U、V、W 三相同理，这里只以 U 相为例），其中R17 为采样电阻（20mR），当有电流 I 流过采样电阻时，采样电阻上就会产生一个电压，电压大小为： I*0.02Ω（20mR）。使用 I-V 表示电流 I 经过采样电阻后形成的电压，所以 U相的电压，我们使用 I-V_U 表示。

那么现在只需要测出电压 I-V_U 的值，就可以换算出 U 相电流，但是这里有一个问题，假设 U 相电流为 10A，此时电压 I-V_U = 10 * 0.02 V = 0.2V，同理当电流为 20A 时，求得的电压值 I-V_U = 0.4V，可以看到当电流比较大的情况下，求得的电压值是非常小的，不利于我们的 ADC 采集，考虑到 ADC 的精度问题，所以我还需将电压经过差分放大电路放大后在来采集，如下图：

由上图得出该差分放大电路的放大倍数为：Diff = 12K/（1K+1K）= 6 倍，并有一抬升电压 1.25V，所以电压放大后的输出为： AMP_IU = 6 * ( 0.02*I ) + 1.25V。由于AMP_IU 是接到电机开发板的 ADC 引脚的，所以该值是已知的，此时就可以计算出 U 相电流 I 的值。

1.1实际应用

1、电机停机状态下，通过ADC1_CH8（PB0）检测AMP_IU电压对应的ADC值，计算电压值AMP_IU电压 = ADC值 * 3.3 / 4096，此时电压值即偏置电压；

2、当电机旋转时，继续检测AMP_IU电压对应的ADC值，计算AMP_IU电压AMP_IU电压 = ADC值 * 3.3 / 4096

3、采样电压放大，放大倍数= 12 / (1+1) = 6倍

4、得到输出电压：AMP_IU = （6*0.02Ω* I） + 1.25V

5、采集输出电压计算实际电流I ；I = ( 旋转时电压 – 偏置电压 ) / 0.12 A

2、电源电压采样

驱动板的供电电压 POWER 经过电阻分压后进入 LMV358 的 A 路运放，该运放为电压跟随电路，所以 1 脚输出电压 VBUS 和电阻分压的值相同，即 VBUS = POWER/(12K+12K+1K)*1K，当 ADC 采集到 VBUS 电压后就可以计算出 POWER 电压。

2.1实际应用

第一步：使用ADC1_CH9(PB1)采集VBUS点的电压，即

VBUS = ADC_CH9(PB1) * 3.3 / 4096

第二步：电压跟随电路 VBUS = POWER * 1/（12+12+1）

第三步：采集输出电压计算实际电压POWER = VBUS * 25

最终得到：

POWER = 25* ADC_CH9(PB1) * 3.3 / 4096

3、控制器温度采样

上图为温度检测电路，可以看到，NTC 电阻和固定的 4.7K 电阻分压，然后接入B 路运放，B 路运放也是电压跟随电路，所以此时 VTMEP = 3.3V/(Rt+4.7K)*4.7K，通过ADC 采集 VTMEP 的电压后就可以算出 Rt 的值，其中 Rt 就表示 NTC 电阻在当前温度下的电阻值。从 NTC 电阻的数据手册可以找到温度计算公式：T1=1 / ( In (Rt/R0) / B + 1/T2 )，这里的 T1 和 T2 指的是 K 度即开尔文温度，K 度 = 273.15(绝对温度) + 摄氏度；其中：

⚫ T2 ：273.15 + 25（25 摄氏度下的 K 度值）

⚫ T1 ：实际温度

⚫ Rt ：热敏电阻在 T1 温度下的阻值；

⚫ R0 ：热敏电阻在 T2 常温下的标称阻值；

⚫ B 值：热敏电阻的重要恒定参数；

其中 T1 是我们需要求解的温度值，Rt 的大小由前面的温度采集电路可以算出，其他的参数都是可以在数据手册中查找得出，代入温度求解公式即可算出T1温度值，注意该值为K度。