04 Қудратчӣ: Пули MOS-и 3-фаза иқтидори моменти баромади пайвандро муайян мекунад

Расми 5: Симҳои муҳаррики сефаза ба таври марказӣ ба қисмати қувваи MOS пайваст карда шудаанд, ки дар атрофи он резисторҳои намунавӣ, драйверҳо ва ҷузъҳои филтр ҷойгир шудаанд.

 

Ин драйвери муштарак барои муҳаррикҳои сефазаи бечӯтка тарҳрезӣ шудааст. Идоракунии баландсифати муҳаррикҳои сефазаи BLDC одатан се нимпулро талаб мекунад, ки инвертори сефазаро бо ҳадди аққал шаш MOSFET-и пурқувват ташкил медиҳад. Дастгоҳҳои сершумори MOS бо бастаҳои калонбанкадар PCBA-и атрофи нуқтаҳои кафшери баромади сефаза, ки бо ин меъморӣ мувофиқанд, мушоҳида карда шаванд.

 

Мантиқи кори пули сефазаро метавон чунин содда кард:

Шиддати батарея ё шина тавассути P+ ва P- ворид карда мешавад; гузариши баландсуръати нимпулҳои MOS шиддати DC-ро ба ҷараёни сефаза табдил медиҳад;

Ҷараёни сефаза ба печҳои муҳаррик ҷорӣ мешавад, то майдони магнитии гардишкунандаро ба вуҷуд орад; Контроллер давраҳои кори PWM-ро пайваста дар асоси мавқеи рамзгузор ва бозгашти ҷараён танзим мекунад;

Дар ниҳоят, имкон медиҳад, ки буғум моменти момент, суръат ё мавқеъи мақсаднокро нишон диҳад.

Тарроҳии нодурусти ин қисмат ба якчанд мушкилоти маъмулӣ оварда мерасонад: гармии аз ҳад зиёди MOS, ларзиши суръати паст, гардиши шадиди моменти барқ, фаъолсозии бардурӯғи муҳофизати ҷараёни аз ҳад зиёд ва халалдоркунии EMI, ки ба рамзгузорҳо ё схемаҳои алоқа таъсир мерасонад. Аз ин сабаб, тарҳи тахтаи барқ ​​барои пайвандҳои робот нисбат ба тахтаҳои оддии ронандаи муҳаррикҳои хурд хеле душвортар аст.

 

Расми 6: Танзимгари шиддати TLV767-ро дар тахта дар баробари индукторҳо, конденсаторҳо ва якчанд ҷузъҳои қувваи пастшиддат дидан мумкин аст.

Дарахти таъминоти барқ ​​низ барои таҳлил арзанда аст. Танзимгарони LDO, ба монанди TLV767 ва индукторҳои барқ ​​бо аломати "100", дар PCB намоёнанд. Бо назардошти сенарияи татбиқи пайвастҳои бо шиддати 48V, метавон хулоса кард, ки системаи пастшиддат эҳтимолан аз шиддати баланд танҳо тавассути LDO-ҳо мустақиман хомӯш карда намешавад. Ба ҷои ин, меъмории таъминоти барқ ​​ба монанди зерин қабул карда мешавад:

Шинаи баландшиддат → Табдили гузариш ба пастшавӣ → Релсҳои пастшиддат (5V / 3.3V ва ғайра) → Танзими дуюмдараҷаи LDO / филтркунии садои маҳаллӣ

Ин меъмории барқ ​​оқилонатар аст. MCU, рамзгузор, тақвиятдиҳандаҳои намунагирӣ ва трансиверҳои алоқа ба нерӯи тоза ва устувори пастшиддат ниёз доранд, дар ҳоле ки коммутаторҳои MOS ва хатҳои фазаи муҳаррик садои шадид ба вуҷуд меоранд. Агар манбаи барқи пастшиддат самаранокии кофии зидди халалдоркуниро надошта бошад, аввалин камбудиҳое, ки пайдо мешаванд, одатан на нокомии муҳаррик, балки ҷаҳишҳои ногаҳонии кунҷ, қатъи алоқа ё хонишҳои намунагирии ҷараёни кандашаванда мебошанд.

05 Сенсори ҷараён ва ҳарорат: Пайвандҳои робот бояд моменти баромадро дар вақти воқеӣ назорат кунанд

 

Расми 7: Дар зери қисмати сефазаи барқ ​​якчанд резисторҳои сенсории пастсифати R001 ҷойгир шудаанд.

Ҷузъҳои R001 дар ин плата муҳиманд, ки резисторҳои сенсории дорои арзиши пасти сатҳи миллиом (одатан 1 мΩ)-ро ифода мекунанд, ки барои чен кардани ҷараёни фазаи муҳаррик ё ҷараёни шина истифода мешаванд. Сенсори ҷараён асоси идоракунии ҳалқаи пӯшидаро барои пайвандҳои робот ташкил медиҳад, зеро моменти баромади муҳаррики BLDC бо ҷараёни фазаи он сахт алоқаманд аст.

Ба ибораи дигар, контроллер моменти баромади пайвастро "тақрибан" намекунад; баръакс, он ҷараёнро бо чен кардани пастшавии ночизи шиддат дар резисторҳои сенсорӣ ҳисоб мекунад:

Пастшавии шиддат дар резистори сенсорӣ → Тақвият ва филтркунӣ → Намунагирии ADC → Ҳисобкунии ҷараён → Назорати моменти FOC

Дақиқии ин занҷири сигнал мустақиман ба инҳо таъсир мерасонад:

Дурустии назорати моменти гардиш: Агар баҳодиҳии ҷорӣ нодуруст бошад, моменти баромад нодуруст хоҳад буд.

Ҳамвории суръати паст: Садои баланди намунагирӣ дар суръати паст боиси ларзиш мегардад.

Муҳофизати аз ҳад зиёд: Вокуниши суст метавонад MOSFET-ҳоро сӯзонад, дар ҳоле ки танзимоти аз ҳад зиёд ҳассос боиси триггерҳои бардурӯғи муҳофизатӣ мешаванд.

Стратегияи идоракунии гармӣ: Ҷараёни баланди устувор боиси болоравии ҳамзамони ҳарорат дар печҳои муҳаррик, MOSFET ва резисторҳои ҳассоси ҷараён мегардад.

Аз нуқтаи назари тарҳбандӣ, ҷойгир кардани резисторҳои ҳассос ба ҷараён дар наздикии MOSFET ва ноқилҳои фаза ҳалқаи ҷараёни баландро кӯтоҳ мекунад, ки ба кам кардани индуктивияти паразитӣ ва хатогиҳои намунагирӣ мусоидат мекунад. Дар наздикии ҳар як фаза шумораи зиёди резисторҳо ва конденсаторҳои хурд ҷойгир карда шудаанд, ки одатан барои хомӯш кардани дарвоза, филтркунии намунагирӣ, устувор кардани драйвер ва ҷудокунии маҳаллӣ истифода мешаванд.

Муайянкунии ҳарорат низ ба ҳамин монанд муҳим аст. Нишони NTC-и MOTOR термистори дар дохили муҳаррик ё дар паҳлӯи печҳо насбшударо нишон медиҳад. Барои пайвастҳои роботҳои гуманоид, кори моменти баландсуръати паст, нигоҳдории тӯлонии статикӣ ва таъсири муваққатӣ ҳангоми истодан ё нишастан ҳама боиси болоравии назарраси ҳарорат мегардад. NTC ба контроллер имкон медиҳад, ки се вазифаи калидии вобаста ба ҳароратро иҷро кунад:

Маҳдудкунии ҷараён: Кам кардани ҳадди аксар ҷараёни баромад бо баланд шудани ҳарорат; Кам кардани моменти авҷи сарпӯш дар зери борҳои вазнини доимӣ;

Хомӯшкунии муҳофизатӣ: Вақте ки ҳарорат аз ҳадди бехатарӣ зиёд мешавад, ба ҳолати хатогӣ ворид шавед.

Ин инчунин қобилияти асосиест, ки пайвандҳои роботҳои касбӣ бояд дошта бошанд. Бе назорати ҳалқаи пӯшидаи ҳарорат, пайванд новобаста аз рейтинги баланди моменти гардиш наметавонад муддати тӯлонӣ боэътимод кор кунад.

06 Муайянкунии мавқеъ: Рамзгузорҳо ва фишангҳои дугонаи магнитӣ кунҷҳои якгардишро ба хонишҳои мавқеъи бисёргардиш табдил медиҳанд

Пас аз хориҷ кардани PCBA, дар тарафи дигар маҷмӯи сохторҳои хурди фишангҳоро дидан мумкин аст. Инҳо фишангҳои асосии коҳишдиҳанда нестанд, балки механизмҳои ёрирасоне мебошанд, ки барои муайян кардани кунҷ тарҳрезӣ шудаанд.

 

Расми 8: Минтақаи фишанг ва рамзгузори магнитӣ дар тарафи дигари тахтаи идоракунӣ

 

Расми 9: Гардиши меҳвари марказӣ ду фишанги ҳамшафати пиньонро ба гардиши ҳамоҳанг водор мекунад.

Аз нигоҳи сохторӣ, гардиши меҳвари марказӣ ду фишанги хурдро ба ҳаракат медарорад. Дар маркази ҳар як фишанги хурд як ҷузъи магнитӣ насб карда шудааст, ки дар он микросхемаҳои рамзгузори магнитӣ дар мавқеъҳои мувофиқ дар тарафи қафои PCBA насб карда шудаанд. Рамзгузорҳои магнитӣ тағирёбии кунҷии майдонҳои магнитиро чен мекунанд ва ниёз ба дискҳои панҷараи оптикиро аз байн мебаранд. Онҳо ба ифлосшавии ночизи равған ва чанг таҳаммулпазиранд, ки онҳоро барои пайвандҳои пурра пӯшидаи робот мувофиқтар мегардонад.

 

Расми 10: Сохтори дуфишанг ва ду рамзгузор қарори кунҷиро беҳтар мекунад ва имкон медиҳад, ки мавқеи бисёргардиш муайян карда шавад.

Он чизе, ки дар ин ҷо бештар ба назар мерасад, конфигуратсияи "ду фишанг + рамзгузори магнитии дугона" аст. Арзиши он аз илова кардани сенсори дуюм барои дақиқии баландтар хеле зиёдтар аст; эҳтимол дорад, ки он барои амалӣ кардани схемаи рамзгузории мавқеи мутлақи бисёргардиш тарҳрезӣ шудааст:

Як рамзгузори магнитӣ кунҷҳоро дар ҳудуди 0-360° дақиқ чен мекунад;

аммо пайванд метавонад чанд гардишро гардонад ва рамзгузори якгардиш наметавонад шумораи гардишҳоро мустақилона муайян кунад;

Агар ду фишанги фишанг шумораи дандонҳо ё таносуби фишангҳои гуногун дошта бошанд, онҳо коррелятсияи монанд ба верниерро ташкил медиҳанд;

Бо якҷоя кардани ду хониши кунҷӣ, контроллер мавқеи мутлақро дар диапазони хеле васеътар ҳисоб мекунад.

Ин сохтор барои роботҳои гуманоид арзиши бузурге дорад. Пас аз хомӯш кардани барқ, пойҳо, дастҳо ё буғумҳои камар метавонанд аз ҷониби қувваҳои беруна ҷой иваз кунанд. Ҳангоми дубора фаъол кардан, буғумҳое, ки ҳаракатҳои васеъро талаб мекунанд, аз самаранокии паст азият мекашанд ва хатари бехатариро ба вуҷуд меоранд. Сенсори мавқеи мутлақи бисёргардиш ба буғумҳо имкон медиҳад, ки пас аз барқарор шудани барқ ​​фавран маълумоти қоматро дастрас кунанд.