Motorstyring: 4 trinn (med bilder)

2025 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2025-01-23 15:02

Et 6 -motorers kontrollkort som bruker LMD18200 -brikker.

Trinn 1: Krav

Bestem dine krav. LMD18200s kan bytte 3A ved 55 V. Prosjektet, min hovedoppgave, som brukte dette motorstyringsbordet, inkluderte 6 servomotorer som bare krevde et par hundre milliampere ved 12 V. Oppgaven var designet av et laboratorium planetarisk rover for å teste nye kontrollalgoritmer ved MIT's Field and Space Robotics Laboratory.

Trinn 2: Design kretsen

Motorstyring oppnås gjennom pulsbreddemodulasjon. Selv om PWM -forsterkere er litt mer kompliserte i både maskinvare og kontroll, er de mye mer energieffektive enn lineære forsterkere. En PWM -forsterker opererer ved å veldig raskt bytte strøm eller spenning til en belastning mellom på og av tilstander. Effekten som tilføres lasten bestemmes av koblingsbølgeformens driftssyklus. Forutsatt at dynamikken i belastningen er tregere enn frekvensen for bytte, ser lasten tidsgjennomsnittet.

I denne designen er koblingsfrekvensen omtrent 87 kHz, som ble innstilt på motorene på roveren. Driftssyklusen er spenningskontrollert ved å sette terskelen til monostabile oscillatorer drevet av en astabel oscillator. En digital til analog omformer på roverens datamaskin styrer terskelspenningen og dermed driftssyklusen til forsterkerne. PWM -bølgeformene genereres av syv tidtakere (hver av de fire 556 -ene har to tidtakere, og den åttende timeren er ubrukt). Den første timeren er innstilt for astabel svingning, og bytter mellom en av og på -tilstand ved 87 kHz. Dette 87 kHz klokkesignalet mates inn i utløserne til de seks andre timerne, som er satt til å fungere i monostabil modus. Når en monostabil timer mottar et utløsersignal, endrer den tilstand fra av (0 volt) til på (5 volt) i en tidsperiode som er angitt av inngangsspenningen. Maksimal tid er omtrent 75% perioden for det astable klokkesignalet og minimumstiden er null. Ved å variere inngangsspenningene vil hver monostabile tidtaker generere en firkantbølge på 87 kHz med driftssyklus mellom 0 og 75%. LMD18200 -brikkene fungerer ganske enkelt som digitale brytere kontrollert av utgangene til tidtakerne og av bremse- og retnings digitale innganger fra datamaskinen.

Trinn 3: Lag kretskortet

Kretskortene ble fremstilt gjennom en kjemisk etseprosess. Ved bruk av en standard laserskriver ble kretssporet skrevet ut på vannløselig papir. Toneren på dette papiret ble overført ved oppvarming til et sammensatt kobber- og isolerende materialkort. Jeg brukte fikseringslinjen fra en demontert laserskriver, men et strykejern kan også gjøre susen. Restene av papiret ble deretter vasket bort, og det ble bare toner igjen i mønsteret på kretssporet. Ferriklorid etset det eksponerte kobberet og fjernet det fra brettet. Den resterende toneren ble skrubbet av for hånd ved hjelp av den grønne siden av en svamp, og etterlot bare kobberkretssporene. Alternativt finnes det sett som gjør denne prosessen ganske enkel.

Trinn 4: Lodding i komponenter

Lodding i alle komponentene. Siden det bare var et enkeltlagsbrett, var det nødvendig med noen hoppetråder.