ตัวควบคุมมอเตอร์: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

บอร์ดควบคุมมอเตอร์ 6 ตัวที่ใช้ชิป LMD18200

ขั้นตอนที่ 1: ข้อกำหนด

กำหนดความต้องการของคุณ LMD18200 สามารถเปลี่ยน 3A ที่ 55 V ได้ โครงการซึ่งเป็นวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาตรีของฉันที่ใช้บอร์ดควบคุมมอเตอร์นี้ประกอบด้วยเซอร์โวมอเตอร์ 6 ตัวที่ต้องใช้สองสามร้อยมิลลิแอมป์ที่ 12 V วิทยานิพนธ์คือการออกแบบรถแลนด์โรเวอร์ดาวเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเพื่อทดสอบ อัลกอริธึมการควบคุมใหม่ที่ห้องปฏิบัติการวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนามและอวกาศของ MIT

ขั้นตอนที่ 2: ออกแบบวงจร

การควบคุมมอเตอร์ทำได้โดยการมอดูเลตความกว้างพัลส์ แม้ว่าแอมป์ PWM จะซับซ้อนกว่าเล็กน้อยทั้งในด้านฮาร์ดแวร์และการควบคุม แต่ก็มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นมาก แอมป์ PWM ทำงานโดยการสลับกระแสหรือแรงดันอย่างรวดเร็วเป็นโหลดระหว่างสถานะเปิดและปิด กำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโหลดถูกกำหนดโดยรอบการทำงานของรูปคลื่นสวิตชิ่ง โดยมีเงื่อนไขว่าไดนามิกของโหลดจะช้ากว่าความถี่ของการเปลี่ยน โหลดจะเห็นค่าเฉลี่ยเวลา

ในการออกแบบนี้ ความถี่สวิตชิ่งอยู่ที่ประมาณ 87 kHz ซึ่งปรับให้เข้ากับมอเตอร์บนรถแลนด์โรเวอร์ รอบการทำงานมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยการตั้งค่าขีดจำกัดของออสซิลเลเตอร์แบบโมโนสเตเบิลที่ขับเคลื่อนด้วยออสซิลเลเตอร์แบบ Astable ตัวแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นแอนะล็อกบนคอมพิวเตอร์ของรถแลนด์โรเวอร์จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์และวงจรการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ รูปแบบคลื่น PWM ถูกสร้างขึ้นโดยตัวจับเวลาเจ็ดตัว (ตัวจับเวลา 556 ตัวแต่ละตัวมีตัวจับเวลาสองตัวและตัวจับเวลาตัวที่แปดไม่ได้ใช้) ตัวจับเวลาแรกถูกตั้งค่าสำหรับการสั่นแบบ astable และสลับระหว่างสถานะเปิดและปิดที่ 87 kHz สัญญาณนาฬิกา 87 kHz นี้ถูกป้อนเข้าในทริกเกอร์ของตัวจับเวลาอีกหกตัวซึ่งตั้งค่าให้ทำงานในโหมดโมโนสเตเบิล เมื่อตัวจับเวลาแบบ monostable รับสัญญาณทริกเกอร์ จะเปลี่ยนสถานะจากปิด (0 โวลต์) เป็นเปิด (5 โวลต์) ตามระยะเวลาที่กำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าขาเข้า เวลาสูงสุดคือประมาณ 75% ของช่วงเวลาของสัญญาณนาฬิกา astable และเวลาต่ำสุดคือศูนย์ ด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุต ตัวจับเวลาแบบโมโนสเตเบิลแต่ละตัวจะสร้างคลื่นสี่เหลี่ยม 87 kHz โดยมีรอบการทำงานระหว่าง 0 ถึง 75% ชิป LMD18200 ทำหน้าที่เป็นเพียงสวิตช์ดิจิตอลที่ควบคุมโดยเอาต์พุตของตัวจับเวลา และโดยอินพุตดิจิทัลของเบรกและทิศทางจากคอมพิวเตอร์

ขั้นตอนที่ 3: สร้างแผงวงจร

แผงวงจรถูกประดิษฐ์ขึ้นด้วยกระบวนการกัดด้วยสารเคมี โดยใช้เครื่องพิมพ์เลเซอร์มาตรฐาน พิมพ์รอยวงจรลงบนกระดาษที่ละลายน้ำได้ ผงหมึกบนกระดาษนี้ถูกถ่ายโอนโดยความร้อนไปยังแผ่นทองแดงผสมและวัสดุฉนวน ฉันใช้แถบฟิวเซอร์จากเครื่องพิมพ์เลเซอร์ที่ถอดประกอบแล้ว แต่เตารีดก็ใช้ได้เช่นกัน ส่วนที่เหลือของกระดาษถูกชะล้างออกไป เหลือเพียงผงหมึกตามรูปแบบของรอยวงจร เฟอริกคลอไรด์กัดทองแดงที่ถอดออกจากกระดาน โทนเนอร์ที่เหลือถูกขัดออกด้วยมือโดยใช้ฟองน้ำด้านสีเขียว เหลือเพียงร่องรอยวงจรทองแดง อีกทางหนึ่งคือมีชุดอุปกรณ์ที่ช่วยให้กระบวนการนี้ค่อนข้างง่าย

ขั้นตอนที่ 4: ประสานในส่วนประกอบ

ประสานในส่วนประกอบทั้งหมด เนื่องจากเป็นเพียงบอร์ดชั้นเดียว จึงต้องใช้สายจัมเปอร์สองสามเส้น