Контроллер мотора: 4 шага (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Плата контроллера мотора 6 с использованием микросхем LMD18200.

Шаг 1. Требования

Определите свои требования. LMD18200s могут переключать 3А при 55 В. Проект, моя дипломная работа, в котором использовалась эта плата контроллера мотора, включал 6 серводвигателей, которым требовалось всего пара сотен миллиампер при 12 В. Тезисом была конструкция лабораторного планетарного вездехода для тестирования. новые алгоритмы управления в Лаборатории полевой и космической робототехники Массачусетского технологического института.

Шаг 2: спроектируйте схему

Управление двигателем осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции. Хотя усилители с ШИМ немного сложнее как с точки зрения аппаратного обеспечения, так и с точки зрения управления, они намного более энергоэффективны, чем линейные усилители. ШИМ-усилитель работает, очень быстро переключая ток или напряжение на нагрузку между включенным и выключенным состояниями. Мощность, подаваемая на нагрузку, определяется рабочим циклом сигнала переключения. При условии, что динамика нагрузки медленнее, чем частота переключений, нагрузка видит среднее по времени.

В этой конструкции частота переключения составляет приблизительно 87 кГц, которая была настроена на двигатели марсохода. Рабочий цикл регулируется напряжением путем установки порога моностабильных генераторов, управляемых нестабильным генератором. Цифро-аналоговый преобразователь на компьютере марсохода контролирует пороговое напряжение и, следовательно, рабочий цикл усилителей. Формы сигналов ШИМ генерируются семью таймерами (каждый из четырех 556 имеет два таймера, а восьмой таймер не используется). Первый таймер настроен на нестабильные колебания и переключается между включенным и выключенным состоянием на частоте 87 кГц. Этот тактовый сигнал 87 кГц подается на триггеры других шести таймеров, которые настроены на работу в моностабильном режиме. Когда моностабильный таймер получает сигнал триггера, он меняет состояние с выключенного (0 вольт) на включенное (5 вольт) на время, установленное входным напряжением. Максимальное время составляет примерно 75% периода нестабильного тактового сигнала, а минимальное время равно нулю. Изменяя входное напряжение, каждый моностабильный таймер будет генерировать прямоугольный сигнал частотой 87 кГц с коэффициентом заполнения от 0 до 75%. Микросхемы LMD18200 действуют просто как цифровые переключатели, управляемые выходом таймеров, а также цифровыми входами тормоза и направления с компьютера.

Шаг 3: Изготовьте печатную плату

Платы были изготовлены методом химического травления. С помощью стандартного лазерного принтера контур схемы был напечатан на водорастворимой бумаге. Тонер с этой бумаги был перенесен путем нагревания на картон из композитной меди и изоляционного материала. Я использовал планку термоэлемента от разобранного лазерного принтера, но утюг тоже может помочь. Затем остатки бумаги были смыты, оставив только тонер в шаблоне следа схемы. Хлорид железа протравил открытую медь, удалив ее с платы. Оставшийся тонер был смыт вручную зеленой стороной губки, оставив только следы от медного контура. В качестве альтернативы доступны наборы, которые значительно упрощают этот процесс.

Шаг 4: Припаивание компонентов

Припаиваем все компоненты. Поскольку это была всего лишь однослойная плата, потребовалось несколько перемычек.