Sirojudin Munir libera SF-Motion, un driver FOC de código abierto para motores BLDC
El control orientado al campo (FOC) es una técnica avanzada para la gestión de motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) que busca replicar la eficiencia y el rendimiento de los motores de corriente continua con escobillas. Su principal ventaja reside en la capacidad de alinear el campo magnético del estator de manera ortogonal al campo magnético del rotor, lo que permite un control más fluido y preciso de la velocidad y el par, además de una mayor eficiencia energética en comparación con los sistemas de control tradicionales.
Sirojudin Munir, reconocido por su enfoque en la creación de tecnología desde cero, emprendió el rediseño de un driver FOC previamente desarrollado. El objetivo era superar las limitaciones de la versión anterior, la cual requirió múltiples iteraciones para alcanzar un rendimiento óptimo. El resultado es SF-Motion, un driver que, según su creador, representa un "diseño completamente nuevo" con mejoras sustanciales en la arquitectura del hardware, la precisión de la detección de corriente, el firmware y el sistema de comunicación.
El corazón de SF-Motion es un microcontrolador STM32F405 de STMicroelectronics, elegido por su alto rendimiento y la inclusión de una unidad de coma flotante (FPU), esencial para los cálculos intensivos que requiere el algoritmo FOC. El diseño integra también un convertidor analógico-digital (ADC) para la detección de corriente, módulos de modulación por ancho de pulsos (PWM) para el control del inversor, y una interfaz SPI para un codificador magnético, además de opciones de comunicación como USB y CAN.
La placa incorpora otros componentes clave como el controlador de puerta MOSFET Texas Instruments DRV8323RH, que también funciona como regulador de voltaje; un sensor de posición magnético Infineon AS5047 para una retroalimentación precisa del rotor; y un amplificador de detección de corriente TI INA240A1. La atención a la sección de detección de corriente fue primordial, considerándola una de las partes más críticas para el funcionamiento de un driver FOC. Además del hardware, Munir ha desarrollado un nuevo firmware y un paquete de software cliente mejorado para el control y la calibración del driver.
El proyecto se ha liberado bajo la licencia MIT, lo que permite su uso, modificación y distribución con gran libertad. Los archivos de diseño de hardware en KiCad y el código fuente del firmware están disponibles públicamente en GitHub, fomentando la colaboración y el desarrollo por parte de la comunidad. El costo estimado de los componentes de la placa, según los precios de LCSC, es de aproximadamente 28,58 dólares, sin incluir la fabricación de la PCB, el ensamblaje, el envío o los impuestos.
Por qué importa
El control orientado al campo (FOC) es una tecnología crucial en la electrónica de potencia y control de movimiento. Permite que los motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) operen con una eficiencia, suavidad y precisión significativamente mayores que los métodos de control tradicionales. Esto es fundamental para aplicaciones que van desde vehículos eléctricos y drones hasta robótica industrial y electrodomésticos de alta gama, donde la optimización del rendimiento y el consumo energético es clave.
Antecedentes
El SF-Motion es la culminación de un proceso iterativo de diseño. Sirojudin Munir había desarrollado previamente otro driver FOC, que requirió múltiples pruebas y errores antes de funcionar de manera efectiva. La experiencia acumulada y la búsqueda de mejoras sustanciales llevaron a la decisión de iniciar un "diseño completamente nuevo", focalizando los esfuerzos en la optimización del hardware, la detección de corriente y el firmware, con el objetivo de lograr una solución más robusta y eficiente desde el inicio.
Componentes clave de SF-Motion
El diseño de SF-Motion integra hardware específico para optimizar el rendimiento y la precisión: Microcontrolador: STMicroelectronics STM32F405 (con FPU para cálculos FOC). Controlador de puerta MOSFET: Texas Instruments DRV8323RH (con función de regulador de voltaje). Sensor de posición: Infineon AS5047 (sensor magnético para retroalimentación). Amplificador de corriente: Texas Instruments INA240A1 (para detección de corriente mejorada).
Me gusta construir cosas desde cero, y esta vez decidí hacer una nueva versión de mi driver FOC para BLDC. Este proyecto comenzó como un rediseño de mi driver de motor anterior, con mejoras en el hardware, la detección de corriente, el firmware y el sistema de comunicación. Mi FOC anterior requirió muchas rondas de prueba y error antes de que finalmente funcionara bien. Esta vez, hice una nueva versión con un diseño completamente nuevo.
Sirojudin Munir
Elegí el STM32F405 porque es un microcontrolador de alto rendimiento con una unidad de coma flotante, lo que lo convierte en una excelente opción para cálculos como el algoritmo FOC.
Sirojudin Munir
Datos clave
| Microcontrolador principal | STMicroelectronics STM32F405 |
|---|---|
| Tipo de motor | Brushless DC (BLDC) |
| Tecnología de control | Control Orientado al Campo (FOC) |
| Licencia | MIT (hardware y firmware) |
| Costo estimado de componentes | 28,58 dólares |
Fuente original: Hackster.io
