意法半導體智能執行器 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 電機驅動(dòng)參考設計基于STSPIN32G4智能三相電機驅動(dòng)器，能夠降低智能執行器的開(kāi)發(fā)難度。意法半導體的無(wú)線(xiàn)工業(yè)傳感器節點(diǎn)STWIN.box(STEVAL-STWINBX1)整合電機控制、環(huán)境數據實(shí)時(shí)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，加快系統開(kāi)發(fā)速度。

EVLSPIN32G4-ACT整合電機控制系統創(chuàng )新與數據科學(xué)及其應用，實(shí)現電機控制性能突破，確保環(huán)保和盈利雙豐收。STWIN.box的高質(zhì)量傳感器采集執行器引擎的狀態(tài)信息，而高速數據記錄功能有助于創(chuàng )建基于邊緣人工智能和機器學(xué)習的高級解決方案。環(huán)境數據和控制數據整合可以向系統工程師準確顯示應用的運行情況，幫助識別異常情況，并使數據驅動(dòng)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動(dòng)器和 STM32G4微控制器(MCU)。該開(kāi)發(fā)套件還包括一個(gè)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(kāi)發(fā)軟件，幫助用戶(hù)創(chuàng )建能夠對溫度變化、氣壓、聲音、運動(dòng)、超聲波信號等事件做出智能響應的自主機制。

STSPIN32G4電機驅動(dòng)器使IoT 和 IIoT 設備能夠實(shí)現緊湊的安裝空間和低功耗。目標應用包括工廠(chǎng)和樓宇自動(dòng)化系統、伺服驅動(dòng)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(gè)超快速比較器、三個(gè)運算放大器以及兩組高級PWM定時(shí)器和12位ADC。該器件還包含自舉二極管、DC/DC 轉換器和低壓降穩壓器，其中，低壓降穩壓器無(wú)需外接電路就可以把電機電源轉換成給柵極驅動(dòng)器和 MCU供電的電源軌。

EVLSPIN32G4-ACT 可驅動(dòng)高達 250W 的12V、24V、36V 或 48V電機。過(guò)熱、欠壓、過(guò)壓和過(guò)流等電氣保護功能一應俱全，有助于應用設計實(shí)現較低的物料成本和較小的尺寸。用戶(hù)可以選擇六步或矢量控制 (FOC)、有傳感器或無(wú)傳感器轉子位置檢測，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動(dòng)板上電。該傳感器節點(diǎn)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(gè)三軸磁力計和一個(gè)目前技術(shù)非常先進(jìn)的內置 AI功能即機器學(xué)習核心(MLC)的工業(yè) IMU單元，這兩個(gè)傳感器提供9-DoF(自由度)慣性感測功能。板上還有一個(gè)額外的高性能加速度計、一個(gè)6kHz 帶寬的三軸數字振動(dòng)傳感器，以及內置MLC核心的高精度兩軸傾斜儀。板載環(huán)境傳感器包括數字氣壓計和 I2C/SMBus 溫度傳感器。板上還有數字和模擬 MEMS 麥克風(fēng)，分別用于捕獲音頻和超聲波。

軟件包括數據記錄固件和軟件套件、低功耗藍牙應用程序和 Python 軟件開(kāi)發(fā)套件 (SDK)。這些軟件組件可以輕松集成到典型的數據科學(xué)工作流程中，方便數據科學(xué)家設計邊緣人工智能和機器學(xué)習解決方案。高速數據記錄器 (FP-IND-DATALOGMC)支持實(shí)時(shí)監控，能夠采集和標記運動(dòng)控制算法數據與外部傳感器數據組成的高分辨率、時(shí)間戳準確的數據集。

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動(dòng)技術(shù)，為運動(dòng)控制應用帶來(lái)邊緣人工智能。用戶(hù)可以將人工智能靠近主運動(dòng)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(dòng)化、智能電器以及需要智能驅動(dòng)的所有應用更快、更高效地處理數據，執行相應操作。

EVLSPIN32G4-ACT、STEVAL-STWINBX1均已在 st.com網(wǎng)站開(kāi)售。