无刷电机驱动控制器

一、产品介绍

使用ESP32S3作为MCU，采用Arduino/SimpleFOC库制作，适配4008/4010电机的驱动控制一体式主板。

二、应用场景

1. 简化版的SmartKnob旋钮。使用电机模拟力矩，使用蓝牙作为HID输入，或接入HomeAssistant，调节电脑音量或者物联网灯的亮度。
2. 简化的关节电机。用于小型云台或者机械臂的关节电机。
3. 学习FOC的工具。智能小车、两轮平衡车等学习工具。

三、产品概述

• 使用ESP32S3作为MCU，
• 采用Arduino/SimpleFOC库制作的4008/4010电机的驱动控制一体式主板。
• FOC具有磁编码器和电流采样，能做到速度、位置、电流（力矩）的闭环控制，在低转速下性能优异。
• 附带调试好的示例源代码，
• 附带外壳、固定座、简易稳定器的3D打印模型，在制作云台、旋转座、智能旋钮或FOC的学习上，有巨大的帮助。

四、产品参数

1. 驱动芯片：DRV8313，最大3A电流
2. 磁编码器：AS5600，使用IIC协议连接
3. 电流采样：INA240，两个。配合0.01R采样电阻
4. MCU：ESP32S3-mini-1u。如果需要Wi-Fi/蓝牙，使用IPEX3的天线即可

五、使用说明

3D简介图

5.1制作PCB并完成焊接，请注意以下电阻

USB调试接口的选择：

1. USB可配置为直接连接ESP32S3或者连接CH340K
2. 若焊接这两个电阻（焊接R18与R16；且不焊接R12与R15），则为ESP32S3直连USB。此时，USB既可以充当串口，也可以作为JTAG调试器（推荐）

1. 如焊接这两个电阻（焊接R12与R15；且不焊接R18与R16），则为CH340K直连USB

5.2 AS5600模式的选择

1. 焊接R11与R6（默认）
2. 
3. 连接VCC与GND供电，连接USB至电脑
4. 连接接口：

正面三个GPIO，使用SH1.0插座，可被配置为串口、IIC、SPI等做数据交流

正面电源接口，使用XH254插座，从上之下为VCC（9-20V皆可），GND，3.3V

1. VCC通过驱动MOS直供电机。不连接则电机无法工作，MCU正常工作。
2. 3.3V和USB二选一连接即可。不连接则MCU无法工作。
3. 此时，左侧3个LED均处于亮起的状态
4. 连接电脑后，若使用CH340K的USB，则需要相关驱动；如使用ESP32的USB，则可以直接找到相关设备

4.更改配置文件的相关接口，烧录程序（见附件）

六、备注

1. 3.3v和USB可以同时连接，优先选用USB输入供电，且拔掉USB时支持自动切换
2. CH340和ESP32的USB输出只能二选一，不能同时选择
3. ESP32S3-mini有些难以焊接，建议使用JLC的SMT或者使用热台、风*
4. 附件的代码使用CH340连接USB。若ESP32连接USB，需要少许调整。
5. 成本：
6. 驱动板：8（DRV8313）+16(ESP32S3-mini-1u)+3(CH340K)+12x2(INA240两颗，可选)+6(AS5600)+5(其他)=62元
7. 无刷云台电机4008：45元
8. 提供外壳、测试台、双轴云台的原始3D文件
9. 提供焊接所需的iBOM文件
10. 代码为2023年2月1日版本，固件不定时更新（详见更新记录）
11. 未被匹配的元件为XH254x3P（普通排针）

七、测试视频与图片

• 测试视频
• 空转测试

• 力矩测试(力臂长度为10cm）

• 双电机同步测试

• 空转功率测试

安装图片

（标准STEP文件，大多数CAD都可以编辑）

外壳3D模型

电机安装座3D模型

八、更新记录

• 2023-02-02 上传项目