基於EVLSPIN32G4-ACT邊緣 AI 電機驅動參考設計基於STSPIN32G4智能三相電機驅動器，STEVAL-STWINBX1整合電機控制、環境數據實時分析和物聯網連接功能

關鍵字 :ST Motor control Sensors AI ST

意法半導體的 EVLSPIN32G4-ACT邊緣 AI 電機驅動參考設計基於 STSPIN32G4智能三相電機驅動器，能夠降低智能執行器的開發難度。意法半導體的無線工業傳感器節點STWIN.box(STEVAL-STWINBX1)整合電機控制、環境數據實時分析和物聯網連接功能。這兩塊電路板可以之直接互連，加快系統開發速度。

EVLSPIN32G4-ACT整合電機控制系統創新與數據科學及其應用，實現電機控制性能突破，確保環保和盈利雙豐收。STWIN.box的高質量傳感器採集執行器引擎的狀態信息，而高速數據記錄功能有助於創建基於邊緣人工智慧和機器學習的高級解決方案。環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，並使數據驅動的算法能夠提供故障排除和性能優化指南。

STSPIN32G4整合了具有電源管理功能的智能柵極驅動器和 STM32G4微控制器(MCU)。該開發套件還包括一個48V/5A 的三相電機逆變級，以及用於連接傳感器模塊的軟體和應用開發軟體，幫助用戶創建能夠對溫度變化、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電機驅動器使IoT 和 IIoT 設備能夠實現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、伺服驅動器，以及家用和工業用機器人。STM32G431嵌入式MCU具有用於控制三相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體、DC/DC 轉換器和低壓降穩壓器，其中，低壓降穩壓器無需外接電路就可以把電機電源轉換成給柵極驅動器和MCU供電的電源軌。

EVLSPIN32G4-ACT可驅動高達 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，有助於應用設計實現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板上電。該傳感器節點包括STM32U5超低功耗微控制器、Bluetooth®、Wi-Fi 和 NFC 收發器，以及各種工業級 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非常先進的內置 AI功能即機器學習核心(MLC)的工業 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 帶寬的三軸數字振動傳感器，以及內置MLC核心的高精度兩軸傾斜儀。板載環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，分別用於捕獲音頻和超聲波。

軟體包括數據記錄固件和軟體套件、低功耗藍牙應用程序和 Python 軟體開發套件 (SDK)。這些軟體組件可以輕鬆集成到典型的數據科學工作流程中，方便數據科學家設計邊緣人工智慧和機器學習解決方案。高速數據記錄器(FP-IND-DATALOGMC)支持實時監控，能夠採集和標記運動控制算法數據與外部傳感器數據組成的高解析度、時間戳準確的數據集。

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

►場景應用圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►Hardware Review

►EVLSPIN32G4-ACT

►STEVAL-STWINBX1

►MCSDK

►Setup

►核心技術優勢

1、STSPIN32G431 是一款集成度極高且靈活的電機控制器，用於驅動三相無刷電機，幫助設計者選擇最適合的驅動模式並減少PCB面積和總體物料清單。 2、STL60N10F7 此N通道功率MOSFET採用 STripFET F7 技術，具有增強型溝槽柵極結構導致非常低的通態電阻，同時也減少內部電容和柵極電荷可實現更快、更有效率的開關。 3、STM32U585AII6Q 設備屬於基於高效能Arm® Cortex-M33® 32位RISC核心的超低功耗微控制器系列（STM32U5系列）。它們的工作頻率高達 160 MHz。 4、IIS2ICLX 是一款高精度（超低噪聲、高穩定性和重複性）和具有數字輸出的低功耗、兩軸線性加速度計。 5、IIS3DWB 是一款系統級封裝，具有 3 軸數字振動傳感器，在超寬且平坦的頻率範圍內具有低噪聲。寬帶寬、低噪聲、非常穩定且可重複的靈敏度，以及在擴展溫度範圍（高達 +105 °C）下運作的能力，使該設備特別適合工業應用中的振動監測。

►方案規格

1、輸出功率：240W(48V/5A) 2、EVLSPIN32G4-ACT可驅動高達 250W 的12V、24V、36V 或 48V電機。 3、STWIN.box模塊可以直接插接到驅動板上電。該傳感器節點包括STM32U5超低功耗微控制器、Bluetooth®、Wi-Fi 和 NFC 收發器，以及各種工業級 ST MEMS 傳感器。 4、傳感器包括一個三軸磁力計和一個目前技術非常先進的內置 AI功能即機器學習核心(MLC)的工業 IMU單元，這兩個傳感器提供9-DoF(自由度)慣性感測功能。

► 技術文檔

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