04 Draibh Cumhachd: Bidh Drochaid MOS 3-Ìrean a’ dearbhadh Comas Torc Toraidh a’ Cho-phàirt

Figear 5: Tha uèirichean a’ motair trì-ìrean ceangailte gu meadhanach ris an earrann cumhachd MOS, le resistors samplachaidh, draibhearan agus co-phàirtean sìoltachain air an rèiteachadh timcheall air.

 

Tha an draibhear co-phàirteach seo air a dhealbhadh airson motaran gun bhruis trì-ìrean. Mar as trice bidh feum air trì leth-dhrochaidean airson smachd àrd-choileanaidh air motaran BLDC trì-ìrean, a’ cruthachadh inneal-tionndaidh trì-ìrean le co-dhiù sia MOSFETan cumhachd. Iomadh inneal MOS mòr-phacaidurrainnri fhaicinn air a’ PCBA timcheall air puingean tàthaidh toraidh trì-ìrean, a rèir an ailtireachd seo.

 

Faodar loidsig obrachaidh na drochaid trì-ìrean a dhèanamh nas sìmplidhe mar a leanas:

Tha bholtadh bataraidh no bus air a bhiadhadh a-steach tro P+ agus P-; Bidh suidseadh luath leth-dhrochaidean MOS ag atharrachadh bholtadh DC gu sruth trì-ìrean;

Bidh an sruth trì-ìrean a’ sruthadh a-steach do lùban motair gus raon magnetach rothlach a chruthachadh; Bidh an rianadair an-còmhnaidh ag atharrachadh cearcallan dleastanais PWM stèidhichte air suidheachadh an encoder agus fios-air-ais an t-srutha;

Mu dheireadh, a’ comasachadh an co-phàirteach gus torque, astar no suidheachadh targaid a thoirt a-mach.

Bidh droch dhealbhadh na h-earrainn seo ag adhbhrachadh grunn chùisean àbhaisteach: cus teasachadh MOS, crith aig astar ìosal, crathadh torque mòr, brosnachadh dìon cus-shruth meallta, agus bacadh EMI a’ toirt buaidh air encoders no cuairtean conaltraidh. Air an adhbhar seo, tha dealbhadh bòrd cumhachd airson joints robotach fada nas dùbhlanaiche na dealbhadh bhùird draibhear motair beaga àbhaisteach.

 

Figear 6: Chithear riaghlaiche bholtaids TLV767 air a’ bhòrd, còmhla ri inductors, capacitors agus grunn phàirtean cumhachd ìosal-bholtaids.

Is fhiach sgrùdadh a dhèanamh air craobh an t-solair cumhachd cuideachd. Tha riaghladairean LDO leithid an TLV767 agus luchd-ionductaidh cumhachd le comharra "100" rim faicinn air a’ PCB. A’ beachdachadh air suidheachadh tagraidh joints le ìre 48V, faodar a thoirt a-mach nach eil e coltach gun tèid an siostam bholtaids ìosal a lùghdachadh gu dìreach bho bholtaids àrd a-mhàin tro LDOan. An àite sin, thathar a’ gabhail ri ailtireachd solar cumhachd coltach ris an fhear a leanas:

Bus àrd-bholtaids → Tionndadh ceum-sìos suidse → Rèilichean bholtaids ìosal (5V / 3.3V, msaa.) → Riaghladh LDO àrd-sgoile / sìoladh fuaim ionadail

Tha an ailtireachd cumhachd seo nas reusanta. Feumaidh an MCU, an encoder, na h-amplifairean samplachaidh agus na transceivers conaltraidh cumhachd ìosal-bholtachd glan, seasmhach, agus bidh na suidsichean MOS agus loidhnichean ìre a’ motair a’ gineadh fuaim làidir. Mura h-eil coileanadh an-aghaidh bacadh gu leòr aig an t-solar cumhachd ìosal-bholtachd, mar as trice chan e mì-ghnìomhachd motair a’ chiad lochtan a nochdas, ach leuman ceàrn obann, tuiteaman conaltraidh no leughaidhean samplachaidh gnàthach a’ gluasad.

05 Mothachadh Sruth is Teòthachd: Feumaidh Co-phàirtean Robot sùil a chumail air Torc Toraidh ann an Àm Fìor

 

Figear 7: Tha grunn resistors mothachaidh luach-ìosal R001 suidhichte fon earrann cumhachd trì-ìrean.

Tha na co-phàirtean R001 deatamach air a’ bhòrd seo, a’ riochdachadh resistors mothachaidh luach ìosal ìre milliohm (1 mΩ mar as trice) a thathas a’ cleachdadh gus sruth ìre motair no sruth bus a thomhas. Tha mothachaidh srutha a’ cruthachadh cridhe smachd lùb dùinte airson co-phàirtean robotach, leis gu bheil torque toraidh motair BLDC gu math co-cheangailte ris an t-sruth ìre aige.

Ann am faclan eile, chan eil an rianadair a’ “tomhas” toradh an torque bhon cho-phàirt; an àite sin, bidh e a’ tomhas an t-sruth le bhith a’ tomhas an tuiteam beag bìodach thairis air na resistors mothachaidh:

Tuiteam bholtaids thairis air resistor mothachaidh → Leudachadh is sìoladh → Samplachadh ADC → Àireamhachadh sruth → Smachd torque FOC

Tha cruinneas an t-sreath chomharran seo a’ toirt buaidh dhìreach air:

Cruinneas Smachd Torque: Mura h-eil an tuairmse làithreach ceart, bidh toradh an torque neo-cheart.

Reidh-astar ìosal: Bidh fuaim samplachaidh àrd buailteach crith adhbhrachadh aig astaran ìosal.

Dìon thar-shruth: Dh’ fhaodadh freagairt slaodach MOSFETan a losgadh a-mach, agus dh’ fhaodadh suidheachaidhean ro-mhothachail brosnachaidhean dìon meallta adhbhrachadh.

Ro-innleachd Riaghlaidh Teirmeach: Bidh sruth àrd leantainneach ag adhbhrachadh àrdachadh teòthachd aig an aon àm ann an lùban motair, MOSFETan agus resistors mothachaidh-sruth.

Bho shealladh cruth, ma chuireas tu resistors mothachaidh-sruth faisg air MOSFETan agus uèirleadh ìre, bidh sin a’ giorrachadh lùb an t-sruth àrd, agus cuidichidh sin le bhith a’ lughdachadh mearachdan ionduchtachaidh parasaitich agus samplachaidh. Tha àireamh mhòr de resistors beaga agus capacitors air an cur faisg air gach ìre, agus mar as trice bidh iad air an cleachdadh airson maothachadh geata, sìoladh samplachaidh, seasmhachd draibhearan agus dì-cheangal ionadail.

Tha lorg teòthachd a cheart cho riatanach. Tha an leubail MOTOR NTC a’ comharrachadh teirmeastar a tha air a chuir a-steach taobh a-staigh a’ motair no ri taobh nan lùban. Airson co-phàirtean robot daonna, bidh obrachadh aig astar ìosal agus àrd-torque, cumail statach fada, agus buaidh sealach nuair a bhios tu nad sheasamh no nad shuidhe air do chasan uile ag adhbhrachadh àrdachadh mòr ann an teòthachd. Leigidh an NTC leis an rianadair trì prìomh ghnìomhan stèidhichte air teòthachd a choileanadh:

Cuingealachadh srutha: Lùghdaich an sruth toraidh as àirde mar a bhios an teòthachd ag èirigh; Lùghdachadh: Cuir crìoch air an torque as àirde fo luchdan troma leantainneach;

Dùnadh sìos dìona: Cuir a-steach modh fàilligeadh aon uair ‘s gu bheil an teòthachd nas àirde na an stairsneach sàbhailteachd.

Tha seo cuideachd na chomas bunaiteach a dh’ fheumas a bhith aig co-phàirtean robotach proifeasanta. Às aonais smachd lùb dùinte teòthachd, chan urrainn don cho-phàirt obrachadh gu earbsach airson ùine mhòr a dh’ aindeoin an ìre torque as àirde aige.

06 Lorgaireachd Suidheachaidh: Bidh Còdairean Magnetic Dùbailte agus Gèaraichean ag atharrachadh Ceàrnan Aon-Thionndaidh gu Leughaidhean Suidheachaidh Ioma-Thionndaidh

Às dèidh an PCBA a thoirt air falbh, chithear seata de structaran gèaraichean beaga air an taobh eile. Chan e na prìomh ghèaraichean lughdachadh a tha seo, ach uidheaman taice a chaidh a dhealbhadh airson lorg ceàrn.

 

Figear 8: Raon gèar is còdaiche magnetach air cùl a’ bhùird smachd

 

Figear 9: Bidh rothladh na siaft meadhanach a’ stiùireadh an dà ghèar pinion ri taobh a chèile gus rothladh gu sioncronaich.

A thaobh structar, bidh rothladh an t-shailean mheadhanaich a’ stiùireadh an dà ghèar bheag. Tha pàirt magnetach air a chuir a-steach ann am meadhan gach gèar bhig, le ICan encoder magnetach air an cur suas anns na suidheachaidhean co-ionnan air cùl a’ PCBA. Bidh encoders magnetach a’ tomhas atharrachaidhean ceàrnach ann an raointean magnetach, a’ cur às don fheum air diosgan grating optigeach. Tha iad fulangach ri truailleadh ola beag agus duslach, gan dèanamh nas freagarraiche airson joints robotach làn-dùinte.

 

Figear 10: Tha an structar dà-ghèar agus dà-chòdair a’ leasachadh rùn ceàrnach agus a’ comasachadh lorg suidheachaidh ioma-thionndaidh.

Is e an rud as follaisiche an seo an rèiteachadh "dà-ghèar + dùbailte-chòdaiche magnetach". Tha a luach a’ dol fada seachad air dìreach dàrna mothachair a chur ris airson cruinneas nas àirde; tha e glè choltach gu bheil e air a dhealbhadh gus sgeama còdachaidh suidheachaidh iomlan ioma-thionndaidh a thoirt gu buil:

Bidh aon chòdaiche magnetach a’ tomhas ceàrnan gu ceart taobh a-staigh 0–360°;

ach faodaidh alt iomadh cuairt-rathad a dhèanamh, agus chan urrainn do chòdaiche aon-chuairt an àireamh de chuairtean a dhearbhadh leis fhèin;

Ma tha àireamh fhiaclan no co-mheasan gèar eadar-dhealaichte aig an dà ghèar, bidh iad a’ cruthachadh co-dhàimh coltach ri vernier;

Le bhith a’ cothlamadh an dà leughadh ceàrnach, bidh an rianadair a’ tomhas an t-suidheachaidh iomlan thairis air raon mòran nas fharsainge.

Tha an structar seo a’ toirt luach mòr do robotaichean daonna. Às dèidh dhaibh an cumhachd a chuir dheth, faodaidh feachdan bhon taobh a-muigh na casan, na gàirdeanan no na h-altan sa mheadhan a ghluasad. Nuair a thèid an cumhachd ath-thòiseachadh, bidh èifeachdas ìosal aig altan a dh’ fheumas gluasadan dachaigh farsaing agus tha iad nan cunnartan sàbhailteachd. Leigidh mothachadh suidheachaidh iomlan ioma-thionndaidh le altan dàta suidheachaidh fhaighinn air ais sa bhad cho luath ‘s a thèid an cumhachd ath-thòiseachadh.