Controlador de motor: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Una placa de control de 6 motors que utilitza xips LMD18200.

Pas 1: requisits

Determineu els vostres requisits. El LMD18200s pot canviar 3A a 55 V. El projecte, la meva tesi de llicenciatura, que feia servir aquesta placa de control de motors, incloïa 6 servomotors que només requerien un parell de centenars de miliamperis a 12 V. La tesi consistia en el disseny d’un rover planetari de laboratori per provar nous algoritmes de control al Laboratori de Robòtica de Camp i Espai del MIT.

Pas 2: Dissenyeu el circuit

El control del motor s’aconsegueix mitjançant la modulació de l’amplada del pols. Tot i que els amplificadors PWM són una mica més complicats tant en maquinari com en control, són molt més eficients en potència que els amplificadors lineals. Un amplificador PWM funciona commutant molt ràpidament el corrent o el voltatge a una càrrega entre els estats d'encesa i apagada. La potència subministrada a la càrrega està determinada pel cicle de treball de la forma d'ona de commutació. Sempre que la dinàmica de la càrrega sigui més lenta que la freqüència de commutació, la càrrega veurà la mitjana del temps.

En aquest disseny, la freqüència de commutació és d'aproximadament 87 kHz, que es va sintonitzar amb els motors del rover. El cicle de treball es controla mitjançant el voltatge establint el llindar dels oscil·ladors monoestables accionats per un oscil·lador astable. Un convertidor digital a analògic a l'ordinador del rover controla el voltatge llindar i, per tant, el cicle de treball dels amplificadors. Les formes d'ona PWM són generades per set temporitzadors (cadascun dels quatre 556 té dos temporitzadors i el vuitè temporitzador no s'utilitza). El primer temporitzador està configurat per a una oscil·lació estable i commuta entre un estat d’encesa i apagat a 87 kHz. Aquest senyal de rellotge de 87 kHz s’introdueix en els disparadors dels altres sis temporitzadors, que estan configurats per funcionar en mode monoestable. Quan un temporitzador monoestable rep un senyal d’activació, canvia d’estat desactivat (0 volts) a activat (5 volts) durant un temps establert per la tensió d’entrada. El temps màxim és aproximadament del 75% del període del senyal de rellotge astable i el temps mínim és zero. Al variar les tensions d’entrada, cada temporitzador monoestable generarà una ona quadrada de 87 kHz amb un cicle de treball entre el 0 i el 75%. Els xips LMD18200 actuen simplement com a commutadors digitals controlats per la sortida dels temporitzadors i per les entrades digitals de fre i direcció de l’ordinador.

Pas 3: fabricar la placa de circuit

Les plaques de circuits es van fabricar mitjançant un procés de gravat químic. Mitjançant una impressora làser estàndard, el traçat del circuit es va imprimir en paper soluble en aigua. El tòner d’aquest paper es va transferir escalfant a un tauler compost de coure i material aïllant. Vaig fer servir la barra de fusió d’una impressora làser desmuntada, però la planxa també pot fer el truc. Les restes del paper es van rentar després, deixant només el tòner en el patró del circuit. El clorur fèrric va gravar el coure exposat traient-lo del tauler. El tòner restant es va fregar a mà mitjançant el costat verd d’una esponja, deixant només rastres del circuit de coure. Alternativament, hi ha kits disponibles que faciliten aquest procés.

Pas 4: soldar components

Soldadura en tots els components. Com que només era una placa de capa única, es necessitaven uns quants cables de pont.