ควบคุมมอเตอร์อย่างไรถึงประโยชน์ของเทคโนโลยีใหม่สำหรับหุ่นยนต์? (1)

พวกเราส่วนใหญ่รู้จักหุ่นยนต์ในนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ความเป็นจริงของจำนวนหุ่นยนต์จริงที่เพิ่มขึ้นนั้นคือเครื่องจักรที่สามารถนำทางและบูตจากระยะไกลได้ หุ่นยนต์เหล่านี้วางแผนการทำงานล่วงหน้าเฉพาะงานที่ดี เช่น งานในสายการผลิต ความช่วยเหลือด้านการผ่าตัด การส่งมอบ/การเรียกคืนคลังสินค้า และแม้แต่งานที่เป็นอันตราย เช่น ของฉัน ตอนนี้หุ่นยนต์ไม่เพียงแต่สามารถจัดการกับการทำงานซ้ำในระดับสูงเท่านั้น แต่ยังสามารถจบงานตามทิศทางและต้องการความยืดหยุ่นของฟังก์ชันที่ซับซ้อนอีกด้วย





รูปที่ 1: ปัจจุบันหุ่นยนต์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในพื้นที่ขนาดเล็ก เช่น เครื่อง SMT ติดตั้งเครื่องจักรในพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น สายการประกอบอัตโนมัติ พวกเขาอยู่ในบริการสายการประกอบ การวางตำแหน่ง การติดตั้ง และการเชื่อม และการประกอบชิ้นส่วน

การนำเครื่องจักรประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ไปใช้ ด้วยการส่งเสริมในหลาย ๆ ด้านดังต่อไปนี้: หนึ่งคือการช่วยเหลือพวกเขา & อื่น ๆ ; ฟัง & ตลอด; 、' เห็น & ตลอด; 、' รู้สึก & ตลอด; การขึ้นของเซ็นเซอร์ 2 คือการตระหนักถึงความสามารถในการตัดสินใจแบบเรียลไทม์และความซับซ้อนของอัลกอริทึมและการคำนวณการกระทำ สามคือการใช้ความเร็ว ความแม่นยำ และการขึ้นของกำลังทางกลของมอเตอร์เพื่อดำเนินการตัดสินใจเหล่านี้ แต่ละด้านเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการออกแบบหุ่นยนต์ เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการทำงานร่วมกันระหว่างสิ่งเหล่านั้นได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างรวดเร็วในตัวเอง

ความรู้สึกแบบดั้งเดิม การควบคุมมอเตอร์เป็นปัญหาที่ยากสำหรับวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์มาโดยตลอด เนื่องจากต้องพิจารณาประเด็นสำคัญหลายประการ และเราค่อนข้างแตกต่างกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป โชคดีเนื่องจากการปรับปรุงเทคโนโลยี ทำให้เข้าใจและจัดการกับปัญหาเหล่านี้ได้ง่ายขึ้น แต่ยังทำให้มีประสิทธิภาพสูงอีกด้วย บริษัท TI DRV8816 สะพานครึ่งคู่ เช่น มอเตอร์ไดรฟ์ได้รับการรวมรวมทั้งการป้องกันระยะสั้น สัญญาณเตือนอุณหภูมิสูง เช่นฟังก์ชันการป้องกันภายในกำลังสูง โหมดสลีปพลังงานต่ำปิดวงจรภายในเพื่อให้ได้กระแสคงที่ที่ต่ำมาก ตัวควบคุมที่มีการบูรณาการสูงและสะท้อนถึงระบบขับเคลื่อนอิเล็กทรอนิกส์และมอเตอร์ในแง่ของความยืดหยุ่นและการบูรณาการลำดับชั้น มอเตอร์เลือก

สตาร์ท

เมื่อเลือกรุ่นมอเตอร์ที่เฉพาะเจาะจง มีปัจจัยหลักสามประการที่นักออกแบบต้องพิจารณา:

1. มอเตอร์ความเร็วสูงสุดขั้นต่ำ (และความเร่ง)

2. มอเตอร์สามารถให้แรงบิดสูงสุด และความสัมพันธ์ระหว่างเส้นโค้งแรงบิดและความเร็ว

3. การทำงานของมอเตอร์ (ไม่มีเซ็นเซอร์และการควบคุมวงปิด)

แน่นอนว่าความแม่นยำและการทำซ้ำเมื่อเลือกมอเตอร์และอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น ขนาด น้ำหนัก ต้นทุน และปัจจัยสำคัญอื่น ๆ ที่ต้องพิจารณา เกือบทั้งหมดสำหรับไดรฟ์หุ่นยนต์ขนาดเล็กถึงขนาดกลาง ทางเลือกของมอเตอร์ขับเคลื่อนมักจะมีมอเตอร์ dc แบบไร้แปรงถ่าน มอเตอร์ dc แบบไร้แปรงถ่าน (刷) 。

มอเตอร์แปรง เทคโนโลยี มอเตอร์กระแสตรงที่เก่าแก่ที่สุดนั้นง่ายที่สุด ต้นทุนคือตัวเลือกที่ถูกที่สุด (รูปที่ 2) เนื่องจากการสัมผัสระหว่างแปรงที่มีกระแสไฟฟ้าและโรเตอร์ การหมุนของโรเตอร์ของมอเตอร์จะเปลี่ยน (พวงมาลัย) สนามรอบ ๆ ขดลวดโรเตอร์ ความเร็วของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ดังนั้นคำขอของไดรฟ์จึงไม่สูง แต่การจัดการแรงบิดและตำแหน่งที่เกี่ยวข้องนั้นทำได้ยาก เนื่องจากการสึกหรอของมอเตอร์ เนื่องจากแปรงและสปริงสกปรกจึงจำเป็นต้องทำความสะอาด และเนื่องจากประกายไฟที่สัมผัสกับแปรงและโรเตอร์อาจกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนอิเล็กทรอนิกส์ (การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ปัจจัย เช่น สภาพการขับขี่และปัญหาความน่าเชื่อถือ จากปัญหาเหล่านี้ ในกรณีส่วนใหญ่ มอเตอร์แปรงสำหรับการออกแบบหุ่นยนต์จึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจน้อยที่สุด



รูปที่ 2: แปรงในมอเตอร์แปรงถ่านแบบเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (ด้วยแปรงทองแดงหรือมีแนวโน้มที่จะผลิตโดยบล็อกกราไฟท์) สัมผัสกับโรเตอร์บนหน้าสัมผัส เมื่อโรเตอร์หมุน มันจะเปลี่ยน

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่มีขั้วกระแสคอยล์ (รูปที่ 3) เริ่มต้นในปี 1860 ด้วยการพัฒนาสองด้าน ด้านหนึ่งคือแม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่ง ขนาดเล็ก ต้นทุนต่ำ; ประการที่สองคือสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงขนาดเล็ก (ปกติจะเป็นหลอด MOS แต่บางครั้งก็เป็นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์) โดยมีแรงดันตกคร่อมต่ำเพื่อสลับไปยังกระแสคดเคี้ยว สลับขดลวดคงที่ด้วยการหมุนปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กบนแกนแทนที่ด้วยมอเตอร์แปรงสับเปลี่ยนเชิงกล ผ่านหลอด MOS ควบคุมที่แม่นยำ (โดยปกติจะกำหนดค่าไว้ในโครงสร้างสะพาน H) เปิดและปิด เปิดสวิตช์สนามแม่เหล็กคอยล์ โดยการเปลี่ยนความถี่เปิด-ปิดหลอด MOS ทำให้สามารถควบคุมความเร็วของมอเตอร์ได้ นอกจากนี้ ตัวควบคุมมอเตอร์สามารถเข้าถึงตำแหน่งของหุ่นยนต์ผ่านเซ็นเซอร์ และสามารถควบคุมประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ได้ดีขึ้น



รูปที่ 3: ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน เมื่อทำปฏิกิริยากับแม่เหล็กถาวรบนสนามแม่เหล็กของขดลวดโรเตอร์ กระแสไฟฟ้าของขดลวดในขดลวดสเตเตอร์จะเป็นสวิตช์ไฟฟ้า แผนภาพตำแหน่งว่างของโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งตรงกลาง