04 Power Drive: Gadar MOS mai matakai uku tana tantance ƙarfin wutar lantarki ta haɗin gwiwa

Hoto na 5: Wayoyin mota masu matakai uku an haɗa su a tsakiya da sashin wutar lantarki na MOS, tare da samfuran juriya, direbobi da kayan tacewa da aka shirya a kusa da shi.

 

An tsara wannan direban haɗin gwiwa don injinan da ba su da gogewa sau uku. Ikon sarrafa injinan BLDC masu matakai uku yawanci yana buƙatar rabin gadoji guda uku, suna samar da inverter mai matakai uku tare da aƙalla MOSFETs masu ƙarfi shida. Na'urorin MOS masu yawa da yawa na fakitigwangwania ganshi a kan PCBA da ke kewaye da maki uku na fitarwa na solder, daidai da wannan tsarin.

 

Ana iya sauƙaƙa dabarun aiki na gadar matakai uku kamar haka:

Ana shigar da ƙarfin baturi ko bas ta hanyar P+ da P-; Sauyawar rabin gadoji na MOS mai sauri yana canza ƙarfin lantarki na DC zuwa wutar lantarki mai matakai uku;

Wutar lantarki mai matakai uku tana kwarara zuwa cikin na'urorin motsi don samar da filin maganadisu mai juyawa; Mai sarrafawa yana ci gaba da daidaita zagayowar aikin PWM bisa ga matsayin mai shigar da bayanai da kuma ra'ayoyin yanzu;

A ƙarshe yana ba da damar haɗin gwiwa ya fitar da ƙarfin da aka nufa, gudu ko matsayi.

Rashin kyawun tsari na wannan sashe zai haifar da matsaloli da dama na yau da kullun: yawan dumama MOS, ƙarar jitter mai ƙarancin gudu, ƙarfin juyi mai tsanani, ƙarar kariya ta overcurrent ta ƙarya, da kuma tsangwama ta EMI da ke shafar na'urorin shigar da bayanai ko da'irorin sadarwa. Saboda wannan dalili, ƙirar allon wutar lantarki don haɗin gwiwar robot ya fi ƙalubale fiye da na ƙananan allunan direban mota na yau da kullun.

 

Hoto na 6: Ana iya ganin na'urar daidaita ƙarfin lantarki ta TLV767 a kan allo, tare da inductor, capacitors da wasu sassan wutar lantarki masu ƙarancin ƙarfin lantarki.

Itacen samar da wutar lantarki shi ma ya cancanci a yi nazari a kansa. Ana iya ganin na'urorin sarrafa LDO kamar TLV767 da inductor masu alamar "100" a kan PCB. Idan aka yi la'akari da yanayin aikace-aikacen haɗin haɗin 48V, za a iya ɗauka cewa tsarin ƙarancin wutar lantarki ba zai iya sauka kai tsaye daga babban ƙarfin lantarki ta hanyar LDOs kawai ba. Madadin haka, an ɗauki tsarin samar da wutar lantarki irin wannan:

Bas mai ƙarfin lantarki mai yawa → Canzawa zuwa ƙasa da ƙasa → Rail ɗin ƙarancin ƙarfin lantarki (5V / 3.3V, da sauransu) → Tsarin LDO na biyu / matattarar hayaniyar gida

Wannan tsarin wutar lantarki ya fi dacewa. MCU, encoder, sampling amplifiers da transceivers na sadarwa suna buƙatar wutar lantarki mai tsabta da kwanciyar hankali, yayin da MOS switches da layin matakin mota ke haifar da hayaniya mai tsanani. Idan wutar lantarki mai ƙarancin wutar lantarki ba ta da isasshen aikin hana tsangwama, kurakuran farko da ke tasowa yawanci ba su ne matsalolin mota ba, amma tsalle-tsalle na kusurwa, raguwar sadarwa ko kuma karanta samfurin da ke gudana a halin yanzu.

05 Na'urar auna yanayin yanzu da zafin jiki: Dole ne a sa ido kan ƙarfin fitarwa a ainihin lokaci

 

Hoto na 7: Ana samun resistor masu ƙarancin darajar R001 da yawa a ƙarƙashin sashin wutar lantarki mai matakai uku.

Abubuwan R001 suna da matuƙar muhimmanci a kan wannan allon, suna wakiltar juriyar ji mai ƙarancin ƙima ta matakin milliohm (yawanci 1 mΩ) da ake amfani da su don auna ƙarfin motsi ko ƙarfin bas. Jin motsin yanzu yana samar da tushen sarrafa madauri mai rufewa don haɗin robot, saboda ƙarfin fitarwa na motar BLDC yana da alaƙa sosai da ƙarfinsa na lokaci.

A wata ma'anar, mai sarrafawa ba ya "tsammanin" fitowar karfin juyi na haɗin gwiwa; maimakon haka, yana ƙididdige wutar lantarki ta hanyar auna ƙaramin raguwar ƙarfin lantarki a kan masu adawa da ji:

Rage ƙarfin lantarki a fadin juriyar ji → Ƙarawa da tacewa → Samfuran ADC → Lissafi na yanzu → Ikon sarrafa karfin FOC

Daidaiton wannan sarkar siginar yana shafar kai tsaye:

Daidaiton Kula da Juyin Juya Hali: Idan kimantawar yanzu ba daidai ba ce, fitowar juyin juyi ba daidai ba ce.

Santsi Mai Sauri: Ƙarar yawan hayaniyar ɗaukar samfur yana haifar da hayaniya a ƙananan gudu.

Kariyar da ke Yawan Aiki: Rage amsawa a hankali na iya lalata MOSFETs, yayin da saitunan da suka fi saurin kamuwa da cuta ke haifar da abubuwan da ke haifar da kariya ta karya.

Dabarun Gudanar da Zafi: Ƙarfin wutar lantarki mai ɗorewa yana haifar da ƙaruwar zafin jiki a lokaci guda a cikin na'urorin juyawa na mota, MOSFETs da kuma masu adawa da yanayin zafi.

Daga mahangar tsari, sanya masu juriya na yanayin yanzu kusa da MOSFETs da wayoyi na lokaci yana rage madaurin babban halin yanzu, wanda ke taimakawa rage kurakuran inductance da samfurin samfuri. An shirya adadi mai yawa na ƙananan masu juriya da capacitors kusa da kowane mataki, galibi ana amfani da su don damping ƙofa, tace samfuri, daidaita direba da kuma cire haɗin gida.

Gano zafin jiki daidai yake da mahimmanci. Alamar MOTOR NTC tana nuna thermistor da aka sanya a cikin injin ko kusa da na'urorin. Ga haɗin robot na ɗan adam, aikin ƙaramin gudu mai ƙarfi, riƙewa mai tsayi, da tasirin wucin gadi yayin tsayawa ko tsugunnawa duk suna haifar da hauhawar zafin jiki mai yawa. NTC yana bawa mai sarrafawa damar yin ayyuka uku masu mahimmanci dangane da zafin jiki:

Iyakancewar wutar lantarki: Rage matsakaicin wutar lantarki yayin da zafin jiki ke ƙaruwa; Ragewa: Ƙarfin wutar lantarki mai ƙarfi a ƙarƙashin nauyin da ya daɗe;

Rufewa ta kariya: Shigar da yanayin matsala da zarar zafin jiki ya wuce matakin aminci.

Wannan kuma wata muhimmiyar dama ce da ƙwararrun ma'aikatan robot dole ne su samu. Ba tare da ikon sarrafa yanayin zafi da aka rufe ba, haɗin ba zai iya aiki yadda ya kamata na tsawon lokaci ba duk da girman ƙarfin juyi mai ƙarfi.

06 Gano Matsayi: Masu Encoders na Magnetic Biyu da Gears Suna Canza Kusurwoyin Juyawa Guda ɗaya zuwa Karatun Matsayi Mai Juyawa da yawa

Bayan cire PCBA, ana iya ganin ƙananan tsarin gear a gefen baya. Waɗannan ba manyan gear ragewa ba ne, amma hanyoyin taimako ne da aka tsara don gano kusurwa.

 

Hoto na 8: Yankin na'urar gear da magnetic encoder a gefen baya na allon sarrafawa

 

Siffa ta 9: Juyawan shaft ɗin tsakiya yana tura gear ɗin pinion guda biyu da ke kusa su juya tare.

A tsarin tsari, juyawar shaft na tsakiya yana motsa ƙananan gears guda biyu. An sanya wani ɓangaren maganadisu a tsakiyar kowace ƙaramin gear, tare da ICs na maganadisu da aka ɗora a kan matsayin da suka dace a gefen baya na PCBA. Masu shigar da maganadisu suna auna bambance-bambancen kusurwa na filayen maganadisu, suna kawar da buƙatar faifan grating na gani. Suna jure wa ƙananan gurɓataccen mai da ƙura, wanda hakan ya sa suka fi dacewa da haɗin gwiwar robot da aka rufe gaba ɗaya.

 

Hoto na 10: Tsarin gear biyu da encoder biyu yana inganta ƙudurin kusurwa kuma yana ba da damar gano matsayi mai juyawa da yawa.

Abin da ya fi fice a nan shi ne tsarin "dual-gear + dual magnetic encoder". Darajarsa ta wuce kawai ƙara na'urar firikwensin ta biyu don mafi girman daidaito; an ƙera ta ne don cimma tsarin tsarin shigar da bayanai na matsayi mai juyawa da yawa:

Mai sarrafa maganadisu guda ɗaya yana auna kusurwoyi daidai tsakanin 0-360°;

duk da haka haɗin gwiwa na iya juya juyi da yawa, kuma mai kunna juyi ɗaya ba zai iya tantance adadin juyi da kansa ba;

Idan gears guda biyu suna da bambancin adadin haƙori ko rabon gear, suna samar da alaƙa mai kama da vernier;

Ta hanyar haɗa karatun kusurwa guda biyu, mai sarrafawa yana ƙididdige matsayin da ya dace a kan wani yanki mai faɗi sosai.

Wannan tsari yana ba da babbar daraja ga robot masu kama da mutum. Bayan kashe wutar lantarki, ƙafafu, hannaye ko gidajen kugu na iya motsa su ta hanyar ƙarfin waje. Bayan sake kunna wutar lantarki, gidajen da ke buƙatar motsi mai yawa na gida suna fama da ƙarancin inganci kuma suna haifar da haɗarin aminci. Fahimtar matsayi mai juyawa da yawa yana ba gidajen damar dawo da bayanan yanayin jiki nan take da zarar an dawo da wutar lantarki.