这一章在干嘛?

驱动板自带三条采集电路——电压分压、20mΩ 采样电阻 + 差分放大、NTC 热敏电阻。本章讲清它们的原理,再用 ADC + DMA 多通道采集把数据读出来,为后面电流环 PID 备好「眼睛」。

6.1 三条采集电路的原理

6.2 硬件设计与采集通道

6.3 验证与意义

6.1 三条采集电路的原理

① 电压采集——分压降压:电源电压(最高 60V)远超 ADC 的 0~3.3V 量程,先用三电阻分压:,再经电压跟随器缓冲得到 VBUS,最后反推:

原书图 6.1.1 原书图 6.1.1:电压采集电路:R13/R17/R21 分压 + 电压跟随器

② 电流采集——先转电压再放大:H 桥回路串 20mΩ 采样电阻,把电流变成电压 ;这个电压太小,先差分放大 6 倍并抬升 1.27V 参考电平:

原书图 6.1.2 原书图 6.1.2:采样电路:20mΩ 采样电阻串入 H 桥回路

原书图 6.1.3 原书图 6.1.3:差分放大电路:6 倍放大 + 1.27V 偏置

为什么要抬升 1.27V?

双向电流有正有负,直接采集负电压 ADC 读不了。加一个直流偏置把 0 点抬到量程中间,正反转电流都能读。

③ 温度采集——NTC 分压:NCP18XH103 是负温度系数热敏电阻(温度越高阻值越低),与 4.7kΩ 电阻对 3.3V 分压,ADC 读出电压反算阻值,再按数据手册公式换算温度:

原书图 6.1.4 原书图 6.1.4:温度采集电路:NTC 与 4.7kΩ 分压 + 跟随器

6.2 硬件设计与采集通道

实验在基础驱动之上叠加 3 路 ADC 采集(ADC1 + DMA 多通道):

信号通道IO换算
电源电压ADC1_CH9PB1×25
温度ADC1_CH0PA0反算 NTC 阻值 → 查表/公式
电流ADC1_CH8PB0(−1.27)/0.12

按键逻辑与基础驱动一致:KEY0/KEY1 增减 PWM 比较值(带符号→正反转),KEY2 停止;串口 1 打印电压、温度、电流。

原书图 6.2.1 原书图 6.2.1:直流有刷电机接口原理图:PWM + SD + 3 路模拟量

为什么用 DMA?

多通道连续采集若每通道都中断,CPU 负担大。DMA 让 ADC 转换结果自动搬进内存数组,程序按需取平均值即可——这是电机控制中采集三相电流的标准姿势。

6.3 验证与意义

烧录后串口可见:驱动板电压(如 12V 上下)、板温、电流随负载变化。用手轻捏电机轴增加负载,电流明显上升——这就是后面电流环要「稳住」的物理量。

原书图 6.1.2 原书图 6.1.2:20mΩ 采样电阻位于 H 桥回路中(复用第 6.1 节图)

本章地位:

电压采集 → 过压/欠压保护;温度采集 → 过温保护;电流采集 → 第 11 章电流环的反馈源。这三条电路在无刷驱动板上还会再见(第 23 章)。