🛠 Calibration avancée des courants de phase sur QuadESC
Objectifs
Ce tutoriel vise à maîtriser la calibration fine des chaînes de mesure de courant sur la carte BeagleConnect QuadESC. Contrairement aux ESC standards, l'architecture ouverte basée sur le module SoM BeagleConnect Torque (TI AM13E23019) permet d'accéder directement aux registres des drivers TI DRV8323SRTAR et aux entrées ADC internes. L'objectif est de compenser les dérives thermiques des demi-ponts CSD88599Q5DC et les offsets statiques des amplificateurs opérationnels, essentiels pour atteindre les 40A continus de manière précise. Nous utiliserons l'accélérateur TinyEngine pour effectuer un filtrage numérique en temps réel sans surcharger le cœur Cortex-M33.
Matériel nécessaire
- Carte BeagleConnect QuadESC alimentée par une batterie LiPo 4S (14.8V) pour simuler les conditions réelles.
- Un moteur BLDC triphasé connecté aux sorties A, B et C.
- Un analyseur logique ou un oscilloscope pour vérifier les signaux PWM et les retours de courant.
- Un PC avec le SDK TI AM13E2X installé et un débogueur JTAG/SWD.
- Résistances de précision (0.1 Ohm) optionnelles pour injection de courant externe.
Étapes
Configurez le microcontrôleur pour activer les 12 canaux de mesure de courant. Assurez-vous que les canaux dédiés aux phases U, V, W sont en mode différentiel pour rejeter les bruits de mode commun générés par la commutation des MOSFETs.
- Initialisation du système de mesure
Alimentez la carte sans faire tourner le moteur (moteur déconnecté ou en frein dynamique nul). Échantillonnez les valeurs ADC sur 1000 cycles. Calculez la moyenne pour déterminer l'offset statique de chaque canal. Enregistrez ces valeurs dans une structure de calibration en mémoire Flash.
- Mesure de l'offset à vide
Injectez un courant continu connu (par exemple 5A) sur la phase U en utilisant un banc de test ou une méthode de mise en court-circuit contrôlée (phase-to-phase). Notez la valeur ADC brute. Calculez le facteur de conversion Ampères/LSB. Répétez pour les phases V et W.
- Calibration du gain via injection connue
Utilisez l'accélérateur TinyEngine pour implémenter un filtre passe-bas numérique du premier ordre directement sur les flux de données des capteurs NTC et de courant. Cela permet de lisser les bruitages haute fréquence dus à la commutation des drivers DRV8323SRTAR sans consommer de cycles CPU.
- Implémentation du filtre TinyEngine
Lancez une commande de couple constant (Foc) à 20A. Comparez la valeur mesurée avec la consigne. Ajustez les gains si l'erreur dépasse 2%.
- Validation en boucle fermée
Vérification
L'erreur de mesure statique doit être inférieure à 1% de la pleine échelle. En dynamique, la réponse du courant doit suivre la consigne avec un déphasage minimal. Sur l'oscilloscope, les signaux de courant doivent apparaître sinusoïdaux et non bruités lors d'une rotation à vitesse constante.
Pour aller plus loin
Explorez l'utilisation des capteurs NTC intégrés pour créer une table de compensation thermique dynamique des offsets de courant. Vous pouvez aussi tester la communication CAN FD pour transmettre les données de calibration à un contrôleur de vol externe via l'interface DShot.