№2 / 2018 / статья 3

Гироскутер Hublex Gyropod: умная начинка от STMicroelectronics

Основной микроконтроллер STM32F4, два микроконтроллера STM32F0 для контроля управления и аккумуляторов, акселерометр/гироскоп LSM6DSL – все от STMicroelectronics. Аккумуляторы, элегантная ходовая часть, щепотка периферии – тщательно перемешать, и гироскутер Hublex Gyropod – ваш!

Hublex Gyropod – самобалансирующийся профессиональный электрический скутер (гироскутер), построенный на базе компонентов STMicroelectronics, что позволило повысить его надежность и эффективность. Он служит отличным примером того, как технологии ST выводят подобные транспортные средства на качественно новый уровень (рисунок 1). Гироскутер, разработанный французской компанией Hublex, создан для персонала, работа которого связана со значительными перемещениями, например, в аэропортах, на складах, в торговых центрах и так далее. Такой гироскутер должен быть безопасным, надежным, легким и простым в применении независимо от веса и габаритов пользователя и его опыта управления подобными транспортными средствами. Гироскутер имеет ширину 40 см (1,3 фута) и может развивать скорость до 12 км/ч при весе всего 12 кг (26,5 фунтов) – и это несмотря на массивную рулевую тягу, которая помогает пользователю сохранять равновесие и лучше контролировать движение.

Рис. 1. Гироскутер Hublex Gyropod

Рис. 1. Гироскутер Hublex Gyropod

По данным Infiniti Research, рынок самобалансирующихся скутеров к 2020 году должен приблизиться к одному миллиарду долларов. Этот вид транспорта становится все более популярным, а появление гироскутеров, напоминающих ховерборды, делает их более привлекательными для молодежи. Еще большее влияние распространение электрических скутеров оказывает на компании, которые стремятся улучшить условия и производительность труда. Однако проблема заключается в том, что разработка таких устройств чрезвычайно сложна, а просчеты при проектировании могут привести к низкой надежности изделий или к возникновению уязвимостей в программном обеспечении. Именно поэтому компания Hublex для решения этих проблем выбрала компоненты ST.

Оптимизация «сердца» самобалансирующегося скутера

Чтобы отвечать требованиям безопасности и эффективности, предъявляемым к самобалансирующимся скутерам, компания Hublex использовала в качестве основного микроконтроллера системы МК STM32L476RG. Широкий диапазон питающих напряжений (1,71…3,6 В) позволяет ему работать со всеми типами батарей, а значит, он может использоваться в разных системах. Кроме того, ток потребления для него составляет всего 120 нА в режиме ожидания (Standby mode) и 30 нА в выключенном состоянии (Shutdown mode). Это приводит к значительной экономии энергии при простоях: ведь большую часть времени скутер просто ждет пользователя. Кроме того, в активном режиме среднее потребление тока для STM32L4 составляет всего 39 мкА/МГц, что позволяет ему достигать отметки 220 пунктов в ULPMark и делает его одним из самых эффективных микроконтроллеров в своей категории. Большей эффективностью обладает только недавно появившееся семейство STM32L4+.

Еще одним существенным преимуществом платформы STM32L4 является поддержка CAN-интерфейса, совместимого со спецификациями «2.0A» и «B» и обеспечивающего скорость передачи данных до 1 Мбит/с. Эта особенность крайне важна для гироскутера, так как позволяет различным компонентам, таким, например, как STM32F0, применяемым в других частях устройства, взаимодействовать друг с другом без участия центрального процессора. Кроме того, CAN упрощает проектирование, так как требует минимум проводов для связи между датчиками и блоком управления. В конечном счете данный интерфейс предлагает быстрый и эффективный способ управления основными функциями, что объясняет, почему стандарт CAN находится в каждом автомобиле, а теперь и в самобалансирующихся скутерах.

Малое потребление дает новые возможности

Как мы уже говорили выше, компания Hublex применяет STM32F0, а если быть точным — два микроконтроллера STM32F042C6. Первый – для контроля рулевого управления, а второй – для работы с аккумуляторами. Одно из основных преимуществ этих компонентов заключается в их способности предлагать конкретные функции, такие как интерфейс CAN, обеспечивая при этом отличное соотношение цены и производительности. Благодаря использованию Cortex-M0 система проста в программировании и обеспечивает достаточную вычислительную мощность для выполнения конкретных задач.

Например, компания Hublex реализовала с помощью STM32F0 собственный алгоритм измерения заряда, чтобы лучше контролировать время работы аккумулятора и учитывать особенности эксплуатации каждым конкретным пользователем. В конце концов, аккумулятор гироскутера не должен разрядиться в середине поездки. Поэтому необходимо заранее сообщать пользователям, чтобы они могли произвести зарядку в удобное для них время.

За рамками аппаратного обеспечения

Рис. 2. Акселерометр и гироскоп LSM6DSL от ST

Рис. 2. Акселерометр и гироскоп LSM6DSL от ST

Компания Hublex также решила использовать комбинированный акселерометр и гироскоп LSM6DSL производства ST (рисунок 2). Важность точного контроля за движением в самобалансирующемся скутере очевидна, однако не всегда очевидна сложность обеспечения устойчивости при воздействии окружающей среды и шумов от батареи. В то время как конкурирующие аналоги могут потерпеть неудачу, LSM6DSL в подобной ситуации показывает отличные результаты благодаря устойчивости к помехам и наличию малошумящего режима, который обеспечивает повышенную точность. Это гарантирует более плавную езду и более точную настройку. Все это оказывается возможным несмотря на то, что датчик потребляет всего 0,4 мА в нормальном режиме и 0,65 мА в высокопроизводительном. Как следствие, в схеме могут использоваться более компактные и более доступные компоненты электропитания.

Гироскутер использует библиотеку ST MotionFX от ST, которая одновременно обрабатывает показатели от разных датчиков с помощью специальных алгоритмов, что повышает точность и производительность конечного изделия. Тот факт, что эта библиотека и многие подобные ей, являются открытыми, бесплатными, хорошо документированными, с множеством примеров с открытым исходным кодом, гарантирует, что любая компания-разработчик, как в случае с Hublex, способна начать работу в кратчайшие сроки. При этом, зная, что можно спокойно полагаться на решения от ST, команда разработчиков тратит больше времени на оптимизацию прочих частей своего продукта. Гироскутер воплощает главное преимущество линейки компонентов ST – ее способность объединить различные части устройства в одно целое для скорейшего продвижения продукции на рынке.

Наши информационные каналы

О компании ST Microelectronics

Компания STMicroelectronics является №1 производителем электроники в Европе. Компоненты ST широко представлены в окружающих нас потребительских товарах – от iPhone до автомобилей разных марок. Лидеры индустриального рынка выбирают компоненты ST за их надежность и выдающиеся технические параметры. В компании ST работает 48 000 сотрудников в 35 странах. Производственные мощности расположены в 12 странах мира. Более 11 тысяч сотрудников заняты исследованиями и разработками – инновационное лидерство ...читать далее

Наличие на складах
Наименование Наличие Цена
STM32F407VET6 (ST) 19 843 5.1686 $ 325.09 руб. от 90 шт
STM32F411CEU6 (ST) 15 008 3.7896 $ 238.36 руб. от 132 шт
STM32L476RGT6 (ST) 9 905 7.0199 $ 441.53 руб. от 960 шт
STM32L476RGT6TR (ST) 4 000 7.3042 $ 459.42 руб. от 1 000 шт
STM32L476VGT6 (ST) -10% 7 566 7.4948 $ 471.41 руб. от 540 шт
STM32L476RCT6 (ST) 12 620 5.8942 $ 370.73 руб. от 100 шт
STM32F030F4P6 (ST) 101 170 0.5984 $ 37.64 руб. от 814 шт
STM32F042F4P6 (ST) 28 791 1.3265 $ 83.44 руб. от 1 480 шт
STM32F042C6T6 (ST) 33 404 2.3602 $ 148.46 руб. от 250 шт
STM32F042C6U6 (ST) 13 825 1.8358 $ 115.46 руб. от 1 560 шт