Controler motor: 4 pași (cu imagini)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-23 15:04

O placă de control cu 6 motoare folosind cipuri LMD18200.

Pasul 1: Cerințe

Determinați-vă cerințele. LMD18200s pot comuta 3A la 55 V. Proiectul, teza mea de licență, care a folosit această placă de control a motorului, a inclus 6 servo-motoare care au necesitat doar câteva sute de miliamperi la 12 V. Teza a fost proiectarea unui rover planetar de laborator pentru a testa noi algoritmi de control la Laboratorul de Robotică Câmp și Spațial al MIT.

Pasul 2: Proiectați circuitul

Controlul motorului se realizează prin modularea lățimii impulsurilor. Deși amplificatoarele PWM sunt puțin mai complicate atât în hardware, cât și în control, sunt mult mai eficiente din punct de vedere al puterii decât amplificatoarele liniare. Un amplificator PWM funcționează prin comutarea foarte rapidă a curentului sau tensiunii la o sarcină între stările de pornire și oprire. Puterea furnizată sarcinii este determinată de ciclul de lucru al formei de undă de comutare. Cu condiția ca dinamica sarcinii să fie mai lentă decât frecvența de comutare, sarcina vede media timpului.

În acest design, frecvența de comutare este de aproximativ 87 kHz, care a fost reglată la motoarele de pe rover. Ciclul de funcționare este controlat de tensiune prin setarea pragului oscilatoarelor monostabile acționate de un oscilator astabil. Un convertor digital în analog pe computerul rover-ului controlează tensiunea de prag și, astfel, ciclul de funcționare al amplificatoarelor. Formele de undă PWM sunt generate de șapte temporizatoare (fiecare dintre cele patru 556 are două temporizatoare, iar cel de-al optulea temporizator este neutilizat). Primul cronometru este setat pentru o oscilație stabilă și comută între o stare pornită și oprită la 87 kHz. Acest semnal de ceas de 87 kHz este alimentat în declanșatoarele celorlalte șase temporizatoare, care sunt setate să funcționeze în modul monostabil. Când un cronometru monostabil primește un semnal de declanșare, acesta schimbă starea de la oprit (0 volți) la pornit (5 volți) pentru o perioadă de timp setată de tensiunea de intrare. Timpul maxim este de aproximativ 75% perioada semnalului de ceas astabil, iar timpul minim este zero. Prin variația tensiunilor de intrare, fiecare temporizator monostabil va genera o undă pătrată de 87 kHz cu ciclu de funcționare între 0 și 75%. Cipurile LMD18200 acționează pur și simplu ca întrerupătoare digitale controlate de ieșirea cronometrelor și de intrările digitale de frână și direcție de la computer.

Pasul 3: Fabricați placa de circuit

Plăcile de circuite au fost fabricate printr-un proces de gravare chimică. Folosind o imprimantă laser standard, urma circuitului a fost tipărită pe hârtie solubilă în apă. Tonerul de pe această hârtie a fost transferat prin încălzire pe o placă compusă din cupru și material izolant. Am folosit bara fuzorului de la o imprimantă laser demontată, dar și un fier de călcat poate face trucul. Resturile hârtiei au fost apoi spălate, lăsând doar tonerul în modelul circuitului. Clorura ferică a gravat cuprul expus îndepărtându-l de pe tablă. Tonerul rămas a fost curățat manual folosind partea verde a unui burete, lăsând doar urmele circuitului de cupru. În mod alternativ, există kituri disponibile care fac acest proces destul de ușor.

Pasul 4: lipire în componente

Lipiți toate componentele. Deoarece era doar o placă cu un singur strat, erau necesare câteva fire jumper.