Sterownik silnika: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Płyta kontrolera 6 silników wykorzystująca układy LMD18200.

Krok 1: Wymagania

Określ swoje wymagania. LMD18200s może przełączać 3A przy 55 V. Projekt, moja praca licencjacka, który wykorzystywał tę płytę sterownika silnika, zawierał 6 serwosilników, które wymagały tylko kilkuset miliamperów przy 12 V. Praca dyplomowa dotyczyła projektu laboratoryjnego łazika planetarnego do przetestowania nowe algorytmy sterowania w Laboratorium Robotyki Terenowej i Kosmicznej MIT.

Krok 2: Zaprojektuj obwód

Sterowanie silnikiem odbywa się poprzez modulację szerokości impulsu. Chociaż wzmacniacze PWM są nieco bardziej skomplikowane zarówno pod względem sprzętu, jak i sterowania, są znacznie bardziej wydajne energetycznie niż wzmacniacze liniowe. Wzmacniacz PWM działa poprzez bardzo szybkie przełączanie prądu lub napięcia na obciążenie między stanami włączenia i wyłączenia. Moc dostarczana do obciążenia jest określona przez cykl pracy przebiegu przełączania. Zakładając, że dynamika obciążenia jest wolniejsza niż częstotliwość przełączania, obciążenie widzi średnią czasu.

W tej konstrukcji częstotliwość przełączania wynosi około 87 kHz, która została dostrojona do silników łazika. Cykl pracy jest kontrolowany napięciem poprzez ustawienie progu monostabilnych oscylatorów napędzanych przez oscylator astabilny. Przetwornik cyfrowo-analogowy w komputerze łazika kontroluje napięcie progowe, a tym samym cykl pracy wzmacniaczy. Przebiegi PWM są generowane przez siedem timerów (każdy z czterech 556 ma dwa timery, a ósmy timer jest nieużywany). Pierwszy zegar jest ustawiony na oscylację astabilną i przełącza się między stanem włączenia i wyłączenia przy 87 kHz. Ten sygnał zegarowy 87 kHz jest podawany do wyzwalaczy pozostałych sześciu timerów, które są ustawione do pracy w trybie monostabilnym. Gdy zegar monostabilny otrzyma sygnał wyzwalający, zmienia stan z wyłączonego (0 V) na włączony (5 V) na czas ustawiony przez napięcie wejściowe. Maksymalny czas to około 75% okresu astabilnego sygnału zegarowego, a minimalny czas to zero. Zmieniając napięcia wejściowe, każdy zegar monostabilny wygeneruje falę prostokątną 87 kHz z cyklem pracy od 0 do 75%. Układy LMD18200 działają po prostu jako cyfrowe przełączniki sterowane przez wyjścia timerów oraz przez cyfrowe wejścia hamulca i kierunku z komputera.

Krok 3: Wyprodukuj płytkę drukowaną

Płytki drukowane zostały wyprodukowane w procesie trawienia chemicznego. Za pomocą standardowej drukarki laserowej ślad obwodu został wydrukowany na papierze rozpuszczalnym w wodzie. Toner na tym papierze został przeniesiony przez ogrzewanie na kompozytową płytę z miedzi i materiału izolacyjnego. Użyłem listwy utrwalającej ze zdemontowanej drukarki laserowej, ale żelazko też może załatwić sprawę. Pozostałości papieru zostały następnie zmyte, pozostawiając tylko toner we wzorze śladu obwodu. Chlorek żelazowy wytrawił odsłoniętą miedź, usuwając ją z płyty. Pozostały toner został usunięty ręcznie zieloną stroną gąbki, pozostawiając jedynie ślady po miedzianych obwodach. Alternatywnie dostępne są zestawy, które bardzo ułatwiają ten proces.

Krok 4: Przylutuj komponenty

Wlutuj wszystkie elementy. Ponieważ była to tylko płytka jednowarstwowa, potrzebnych było kilka przewodów połączeniowych.