基于雅特力AT32 MCU的洗衣機(jī)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)方案，解鎖智能家居新體驗(yàn)

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)家電逐漸向智能家電轉(zhuǎn)型。洗衣機(jī)作為家庭生活中不可或缺的電器之一，其智能化升級對于提升生活品質(zhì)具有重要意義。當(dāng)前，洗衣機(jī)制造企業(yè)已紛紛將智能洗滌、高效節(jié)能、大容量配置、超薄嵌入、極致靜音體驗(yàn)以及衣物護(hù)理功能作為產(chǎn)品競爭力的核心要素，同步響應(yīng)行業(yè)政策對能效要求的提升，這一系列要求無疑對電機(jī)控制技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。

MCU作為電機(jī)控制系統(tǒng)的核心“大腦”，肩負(fù)著多樣化的控制使命，其性能至關(guān)重要。雅特力AT32 MCU以其卓越的性能和完善的電機(jī)開發(fā)生態(tài)，為洗衣機(jī)、電動(dòng)兩輪車和電摩等電機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品提供高效電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)方案，并已實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。

01高效驅(qū)動(dòng)，精準(zhǔn)控制

AT32F421著眼于取代及提升傳統(tǒng)Cortex-M0/M3產(chǎn)品的解決方案，導(dǎo)入Cortex-M4架構(gòu)的高速主流平臺，集成豐富的外設(shè)接口，具有快速高效的算法能力和高性價(jià)比的價(jià)格優(yōu)勢，為智能家電、電機(jī)控制和工業(yè)自動(dòng)化等應(yīng)用領(lǐng)域量身打造，滿足洗衣機(jī)電機(jī)控制對精度、效率和安全性的要求。

AT32F421達(dá)120MHz CPU主頻，64KB Flash及16KB SRAM，可快速完成FOC算法和電流調(diào)節(jié)。高PWM頻率與解析度，保證電機(jī)高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提升了洗衣機(jī)的洗滌效果和節(jié)能性能。AT32F421還擴(kuò)展了1個(gè)高速軌到軌輸入/輸出模擬電壓比較器，有效節(jié)省BOM成本，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，確保洗衣機(jī)在異常情況下能夠迅速響應(yīng)，保護(hù)產(chǎn)品及用戶安全。

此外，AT32F421內(nèi)置1個(gè)采樣率2Msps的12位高速ADC，轉(zhuǎn)換頻率可高達(dá)28MHz，最短采樣時(shí)間僅54ns，全部轉(zhuǎn)換時(shí)間僅0.5us，非常適用于單電阻電流采樣的驅(qū)動(dòng)器，并可在極短的采樣時(shí)間窗口正確采樣。這使其在洗衣機(jī)的控制回路計(jì)算中能夠輕松勝任，無論是電流、速度還是位置等控制回路，AT32F421都能提供高頻取樣率，確保洗衣機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定且精確。

02高效電機(jī)引領(lǐng)，洗衣體驗(yàn)全面升級直驅(qū)控制

基于AT32F421的洗衣機(jī)應(yīng)用方案采用直驅(qū)變頻(DD)技術(shù)，摒棄了傳統(tǒng)的皮帶或齒輪傳動(dòng)方式，直接將電機(jī)與洗衣桶或滾筒相連，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力傳輸?shù)母咝c精準(zhǔn)。這種技術(shù)不僅減少了能量損耗，降低了運(yùn)行噪音，還提高了洗衣機(jī)的響應(yīng)速度和洗滌效率。直驅(qū)電機(jī)能夠精確控制洗滌節(jié)奏，確保衣物得到恰到好處的清潔，同時(shí)延長了洗衣機(jī)的使用壽命。

由于直驅(qū)電機(jī)設(shè)計(jì)更加緊湊，這意味著洗衣機(jī)可以有更小的機(jī)身設(shè)計(jì)，同時(shí)確保其洗滌容量不變，這對于空間有限的家庭來說尤為友好。省去皮帶和滑輪系統(tǒng)，直驅(qū)洗衣機(jī)可以為滾筒和內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供更多的空間，實(shí)現(xiàn)同等尺寸下更大的洗滌容量。

深度弱磁算法

鑒于洗衣機(jī)工作周期中低速洗滌模式占據(jù)主導(dǎo)地位，電機(jī)設(shè)計(jì)通常側(cè)重于優(yōu)化低速性能以兼顧扭矩與效率。然而，洗衣機(jī)的脫水轉(zhuǎn)速通常介于每分鐘800到1600轉(zhuǎn)，對電機(jī)高速性能的迫切需求凸顯，常規(guī)控制策略難以迅速響應(yīng)這一轉(zhuǎn)變。AT32F421洗衣機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)了深度弱磁算法，它如同一位智能調(diào)節(jié)師，依據(jù)實(shí)時(shí)速度需求與負(fù)載狀況，精細(xì)調(diào)整D、Q軸電壓電流分配，確保電機(jī)轉(zhuǎn)速提升平滑無級，徹底消除了傳統(tǒng)調(diào)速中的臺階感。這一創(chuàng)新不僅滿足了脫水模式對電機(jī)高速、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的要求，還提升了用戶體驗(yàn)，使洗衣機(jī)在高速脫水時(shí)更加安靜、平穩(wěn)。

智能稱重檢測

用戶在洗衣時(shí)均希望洗衣機(jī)能根據(jù)衣物的重量自動(dòng)給出合適的水位，從而避免盲目選擇，造成洗不干凈或費(fèi)水費(fèi)電的情況發(fā)生。為了提高檢測精度及降低成本，基于AT32F421洗衣機(jī)方案憑借高性能的CPU算力，能夠自動(dòng)感知并計(jì)算衣物的重量，算法精度遠(yuǎn)高于行業(yè)要求。

不僅避免了水資源的浪費(fèi)，還確保了衣物得到恰到好處的清潔，保護(hù)了衣物纖維，延長了衣物使用壽命。同時(shí)，智能秤重也讓用戶操作更加簡便，只需將衣物放入洗衣機(jī)，選擇相應(yīng)程序，即可享受智能化的洗滌服務(wù)。

衣物不平衡偵測

衣物在洗滌過程中因分布不均導(dǎo)致的偏心問題是傳統(tǒng)洗衣機(jī)常見的困擾之一。AT32F421通過傳感器和算法，以實(shí)現(xiàn)衣物不平衡的實(shí)時(shí)偵測，并對檢測結(jié)果來進(jìn)行相應(yīng)的控制。洗衣機(jī)可自動(dòng)調(diào)整洗滌程序，如增加脫水前的再平衡步驟，或通過改變水流方向等方式，有效減少震動(dòng)，確保洗滌過程的平穩(wěn)進(jìn)行。以及對角偏心檢測功能，作為偏心檢測的補(bǔ)充，實(shí)時(shí)監(jiān)測并調(diào)整因衣物在洗滌過程中可能發(fā)生的移動(dòng)所導(dǎo)致的偏心量變化。

03電機(jī)生態(tài)系統(tǒng)賦能

在電機(jī)開發(fā)生態(tài)上，雅特力提供了豐富多樣的電機(jī)控制算法庫BSP包，包含編碼器、霍爾有感與無感FOC弦波矢量控制，可應(yīng)用于三電阻、雙電阻和單電阻等電流反饋方式，以及霍爾有感與無感6-step BLDC控制。提供了霍爾狀態(tài)自學(xué)習(xí)、電機(jī)線圈參數(shù)自動(dòng)辨識和電流PI控制參數(shù)自定義等智能化自動(dòng)調(diào)試功能。電機(jī)監(jiān)控上位機(jī)調(diào)試軟件提供了友好的UI調(diào)試界面，可實(shí)時(shí)監(jiān)看電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)、狀態(tài)與動(dòng)態(tài)顯示響應(yīng)波形，便于進(jìn)行在線調(diào)試相關(guān)控制參數(shù)。這些功能強(qiáng)大的開發(fā)工具包和易使用的電機(jī)控制算法BSP包，從方波驅(qū)動(dòng)到FOC弦波驅(qū)動(dòng)、霍爾傳感器的反饋到無傳感器的反饋，全方位支持工程人員實(shí)現(xiàn)高效電機(jī)控制方案。相對完整的電機(jī)開發(fā)生態(tài)也為智能家電廠商提供了開發(fā)便利，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)和上市。

此外，AT32 MCU為家電安全性提供了堅(jiān)實(shí)的保障，全系列產(chǎn)品已順利通過IEC 60730功能安全認(rèn)證，可提供符合Class B標(biāo)準(zhǔn)完整的功能安全庫，減少家電廠商產(chǎn)品認(rèn)證時(shí)間與成本，從硬件底層架構(gòu)層面顯著增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性，為家電產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入與消費(fèi)者信賴奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。