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電動(dòng)工具在我們現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)處不在，電動(dòng)牙刷、電動(dòng)螺絲刀、剃須刀、空調(diào)等都會(huì)用到電機(jī)控制的方案。

今天就結(jié)合就結(jié)合瑞薩RL78/G13系列超低功耗單片機(jī)給大家講講MCU低成本電動(dòng)工具方案.

電動(dòng)工具低功耗控制原理

實(shí)現(xiàn)低成本電動(dòng)工具方案，通常是是通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，高精度AD實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流采樣對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)采用IO控制開(kāi)關(guān)和AD采樣對(duì)電池進(jìn)行充電控制，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電池充電管理。

低成本RL78/G13系列單片機(jī)資源：

1.6V~5.5V寬電壓供電；

超低功耗，HALT、STOP、SNOOZE三種模式；

RL78 CPU內(nèi)核，3段流水線的CISC體系結(jié)構(gòu)，最短指令執(zhí)行時(shí)間：可更改從高速（0.03125μs：高速內(nèi)部振蕩器時(shí)鐘32MHz運(yùn)行）到超低速（30.5μs：子系統(tǒng)時(shí)鐘32.768KHz運(yùn)行）；

Code Flash 16KB~512KB，內(nèi)置片上調(diào)試功能；

自編程，有引導(dǎo)交換功能和閃存屏蔽窗口功能，通過(guò)瑞薩的自編程技術(shù)，能快速地達(dá)成對(duì)芯片底層的控制；

Data Flash 4KB~8KB，Back ground operation（BGO）功能可以實(shí)現(xiàn)指令運(yùn)行的同時(shí)寫(xiě)Data Flash；

高速內(nèi)置晶振，精度±1%（VDD=1.8~5.5V，-20℃~+85℃），可選擇的頻率包括32MHz，24MHz，16MHz，12MHz，8MHz，6MHz，4MHz，3MHz，2MHz，1MHz；

接口豐富，包括UART，I2C，A/D，CMP等；

16bit乘法器，32bit除法器；

豐富的定時(shí)器功能；

內(nèi)置上電復(fù)位（POR）和電壓檢測(cè)（LVD）電路；

內(nèi)置On-chip BCD校正電路；

電動(dòng)工具應(yīng)用實(shí)例框圖:

各功能部分概述：

1. 充電和供電部分

1）DC IN為外接電源充電輸入，通過(guò)充電電路給電池充電；

2）充電電路（Charger）的電壓和電流通過(guò)R5F100BA的ADC和CMP進(jìn)行監(jiān)控。下圖中為通過(guò)電阻分壓檢測(cè)電池電壓（VCC）的示例，VI為MCU的ADC輸入，通過(guò)R6和R7分壓監(jiān)測(cè)電池電壓；VE通過(guò)IO控制高低電平，當(dāng)采集電池電壓時(shí)，VE低電平，當(dāng)不需要采集電池電壓時(shí)，VE拉高，R6、R7無(wú)電流通過(guò)，達(dá)到省電目的；

3）當(dāng)電壓或者電流超過(guò)限定值時(shí)，通過(guò)Charger Ctrl的IO關(guān)斷充電電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)；下圖中CE為MCU輸出IO，可以對(duì)充電輸入進(jìn)行關(guān)斷和打開(kāi)的控制；下圖中CIN為電源輸入。

4）當(dāng)DC IN供電時(shí)，除了給電池充電，同時(shí)也可以給系統(tǒng)供電；

5）當(dāng)沒(méi)有外接電源時(shí)，電池直接給系統(tǒng)供電；

6）電池為單節(jié)鋰電池；

2. 扳機(jī)觸發(fā)器部分

1）Pull-trigger機(jī)械部分和內(nèi)部的滑動(dòng)電阻器相連，通過(guò)扣動(dòng)扳機(jī)的深淺控制轉(zhuǎn)速；

2）滑動(dòng)電阻器的滑動(dòng)端接入MCU的AD輸入，通過(guò)AD判定扳機(jī)位置深度；

3. Motor控制部分

1）MCU通過(guò)Pull-trigger滑動(dòng)電阻器的AD采樣值來(lái)判定扳機(jī)深度，從而確定Motor的轉(zhuǎn)速；

2）MCU通過(guò)PWM調(diào)整不同的占空比輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)Motor的速度進(jìn)行控制；

3）MCU通過(guò)AD和CMP對(duì)Motor的電流進(jìn)行檢測(cè)；

4）下圖中為控制電路示例，DO為MCU的PWM輸出，II接入MCU的ADC輸入，對(duì)Motor電流進(jìn)行檢測(cè)；

方案的主要內(nèi)容就分享到這里，如果大家還有什么更好的方案，歡迎大家留言討論。

審核編輯：湯梓紅