04 מאַכט דרייוו: די 3-פאַסע MOS בריק באַשטימט די דזשוינט ס אַוטפּוט טאָרק קאַפּאַציטעט

פיגור 5: די דריי-פאַזיקע מאָטאָר דראָטן זענען צענטראַל פארבונדן צו די MOS מאַכט סעקציע, מיט סאַמפּלינג רעזיסטאָרס, דרייווערס און פילטער קאָמפּאָנענטן עריינדזשד אַרום אים.

 

די דזשוינט דרייווער איז דיזיינט פאר דריי-פאזישע ברושלעס מאָטאָרן. הויך-פאָרשטעלונג קאָנטראָל פון דריי-פאזישע BLDC מאָטאָרן ריקווייערז טיפּיש דריי האַלב-בריקן, וואָס פאָרמען אַ דריי-פאזישע ינווערטער מיט אַ מינימום פון זעקס מאַכט MOSFETs. קייפל גרויס-פּאַקעט MOS דעוויסעסקעןקען געזען ווערן אויף די PCBA אַרום די דריי-פאַזיקע אַרויסגאַנג סאָלדער פונקטן, אין איינקלאַנג מיט דעם אַרכיטעקטור.

 

די אפערירנדיקע לאגיק פון די דריי-פאזע בריק קען ווערן פארפּשוטעט ווי פאלגנד:

באַטעריע אָדער באַס וואָולטאַזש ווערט אַרייַנגעפֿיטערט דורך P+ און P-; הויך-גיכקייט סוויטשינג פון MOS האַלב-בריקן קאָנווערטירט גלייַך-שטראָם וואָולטאַזש אין דריי-פֿאַזיק קראַנט;

דער דריי-פאַזישער קראַנט פליסט אין מאָטאָר ווינדינגס צו דזשענערירן אַ ראָטירנדיק מאַגנעטיש פעלד; דער קאָנטראָללער אַדזשאַסטירט קאַנטיניואַסלי PWM דוטי סייקאַלז באזירט אויף ענקאָדער פּאָזיציע און קראַנט באַמערקונגען;

לעסאָף ערמעגליכט דאָס פֿאַרבינדונג צו אַרויסגעבן ציל דריימאָמענט, גיכקייט אָדער פּאָזיציע.

א שלעכטער דיזיין פון דעם סעקציע וועט פירן צו עטלעכע טיפישע פראבלעמען: איבערגעטריבענע MOS היץ, נידעריג-גיך דזשיטער, שווערע דריימאָמענט ריפּל, פאַלשע איבערשטראָם שוץ טריגערינג, און EMI ינטערפיראַנס וואָס אַפעקטירן ענקאָדערס אָדער קאָמוניקאַציע קרייזן. צוליב דעם סיבה, איז מאַכט ברעט דיזיין פֿאַר ראָבאָט דזשוינץ פיל מער טשאַלאַנדזשינג ווי די פון געוויינטלעכע קליינע מאָטאָר דרייווער ברעטער.

 

פיגור 6: דער TLV767 וואלטאזש רעגולאטאר קען געזען ווערן אויפן ברעט, צוזאמען מיט אינדוקטארן, קאפאציטארן און עטלעכע נידעריג-וואלטאזש מאכט קאמפאנענטן.

דער מאַכט צושטעל בוים איז אויך ווערט צו אַנאַליזירן. LDO רעגולאַטאָרן ווי די TLV767 און מאַכט ינדוקטאָרן געמאַרקט "100" זענען קענטיק אויף די PCB. באַטראַכטנדיק דעם אַפּלאַקיישאַן סצענאַר פון 48V-רייטאַד דזשוינץ, קען מען אויספירן אַז די נידעריק-וואָולטידזש סיסטעם איז נישט מסתּמא צו זיין גלייך אַראָפּגעטריבן פון הויך וואָולטידזש בלויז דורך LDOs. אַנשטאָט, אַ מאַכט צושטעל אַרכיטעקטור ענלעך צו די פאלגענדע איז אנגענומען:

הויך-וואָולטידזש באַס → סוויטשינג סטעפּ-דאַון קאָנווערסיע → נידעריק-וואָולטידזש רעלסן (5V / 3.3V, אאז"וו) → צווייטיק LDO רעגולאַציע / לאָקאַלע ראַש פֿילטערינג

די מאַכט אַרכיטעקטור איז מער ראַציאָנעל. די MCU, ענקאָדער, סאַמפּלינג אַמפּליפייערז און קאָמוניקאַציע טראַנססייווערז דאַרפן ריין, סטאַביל נידעריק-וואָולטידזש מאַכט, בשעת די MOS סוויטשיז און מאָטאָר פאַזע ליניעס דזשענערירן אינטענסיווע ראַש. אויב די נידעריק-וואָולטידזש מאַכט צושטעל פעלט גענוג אַנטי-ינטערפערענס פאָרשטעלונג, די ערשטע חסרונות וואָס דערשייַנען זענען געוויינטלעך נישט מאָטאָר מאַלפונקציעס, אָבער פּלוצעמדיק ווינקל שפּרינגען, קאָמוניקאַציע דראַפּאַוץ אָדער דריפטינג קראַנט סאַמפּלינג רידינגז.

05 קראַנט און טעמפּעראַטור סענסינג: ראָבאָט דזשוינץ מוזן מאָניטאָר אַוטפּוט טאָרק אין פאַקטיש צייט

 

פיגור 7: קייפל R001 נידעריק-ווערט סענס רעזיסטאָרס זענען ליגן אונטער די דריי-פאַסע מאַכט סעקציע.

די R001 קאָמפּאָנענטן זענען קריטיש אויף דעם ברעט, רעפּרעזענטירנדיק מיליאָם-לעוועל נידעריק-ווערט סענס רעזיסטאָרן (1 mΩ טיפּיש) געניצט צו מעסטן מאָטאָר פאַזע קראַנט אָדער באַס קראַנט. קראַנט סענסינג פאָרמט דעם קערן פון פארמאכט-לופּ קאָנטראָל פֿאַר ראָבאָט דזשוינץ, ווייַל די אַוטפּוט טאָרק פון אַ BLDC מאָטאָר איז שטאַרק קאָרעלירט מיט זיין פאַזע קראַנט.

מיט אנדערע ווערטער, דער קאנטראלער "טרעפט" נישט דעם דריימאָמענט ארויסגאַנג פון דעם דזשוינט; אַנשטאָט, רעכנט ער אויס דעם קראַנט דורך מעסטן דעם קליינעם וואָולטאַזש קאַפּ איבער די סענס רעזיסטאָרן:

וואָולטאַזש קאַפּ איבער סענס רעזיסטאָר → פֿאַרשטאַרקונג און פֿילטערינג → ADC סאַמפּלינג → קראַנט קאַלקולאַציע → FOC טאָרק קאָנטראָל

די פּינקטלעכקייט פון דעם סיגנאַל קייט ווירקט גלייך אויף:

דריימאָמענט קאָנטראָל אַקיעראַסי: אויב די קראַנט שאַצונג איז נישט פּינקטלעך, וועט די דריימאָמענט רעזולטאַט זיין נישט פּינקטלעך.

נידעריק-גיכקייט גלאַטקייט: הויך סאַמפּלינג ראַש טענד צו פאַרשאַפן דזשיטער ביי נידעריקע ספּידז.

איבערשטראָם שוץ: א לאנגזאמע רעאקציע קען אויסברענען MOSFETs, בשעת צו סענסיטיווע סעטינגס רעזולטירן אין פאַלשע שוץ טריגערס.

טערמישע פאַרוואַלטונג סטראַטעגיע: אָנהאַלטנדיק הויך קראַנט פירט צו סיימאַלטייניאַס טעמפּעראַטור העכערונג אין מאָטאָר ווינדינגז, MOSFETs און קראַנט-סענס רעזיסטאָרן.

פֿון אַ לייאַוט פּערספּעקטיוו, שטעלן קראַנט-סענס רעזיסטאָרן נאָענט צו MOSFETs און פֿאַזע וויירינג פֿאַרקירצט די הויך-קראַנט שלייף, וואָס העלפֿט רעדוצירן פּאַראַזיטישע אינדוקטאַנס און סאַמפּלינג ערראָרס. אַ גרויסע צאָל קליינע רעזיסטאָרן און קאַפּאַסיטאָרן זענען עריינדזשד לעבן יעדער פֿאַזע, בכלל געניצט פֿאַר גייט דאַמפּינג, סאַמפּלינג פֿילטערינג, דרייווער סטאַביליזאַציע און לאָקאַלע דיקאַפּלינג.

טעמפּעראַטור דעטעקציע איז אויך וויכטיק. די מאָטאָר NTC עטיקעט ווייזט אויף אַ טערמיסטאָר אינסטאַלירט אינעווייניק אין דעם מאָטאָר אָדער לעבן די ווינדינגס. פֿאַר מענטשלעכע ראָבאָט דזשוינץ, נידעריק-גיכקייַט הויך-דריימאָמענט אָפּעראַציע, פּראַלאָנגד סטאַטיש האַלטן, און טראַנזיענט ימפּאַקט בעשאַס שטיין אָדער קניען אַלע דזשענערירן באַטייטיק טעמפּעראַטור העכערונגען. די NTC אַלאַוז די קאָנטראָללער צו דורכפירן דרייַ שליסל טעמפּעראַטור-באזירט פאַנגקשאַנז:

קראַנט לימיטירונג: רעדוצירן דעם מאַקסימום אַוטפּוט קראַנט ווען טעמפּעראַטור שטייגט; דערייטינג: קאַפּ שפּיץ טאָרק אונטער סאַסטיינד שווערע לאָודז;

פּראַטעקטיוו אַוטלאָאַד: אַרייַן שולד מאָדע אַמאָל טעמפּעראַטור יקסידז די זיכערקייַט שוועל.

דאָס איז אויך אַ יסודותדיקע מעגלעכקייט וואָס פּראָפעסיאָנעלע ראָבאָט דזשוינץ מוזן האָבן. אָן טעמפּעראַטור פֿאַרמאַכט-לופּ קאָנטראָל, קען די דזשוינט נישט אַרבעטן פאַרלעסלעך פֿאַר פֿאַרלענגערטע פּעריאָדן טראָץ איר הויך שפּיץ טאָרק ראַנג.

06 פאזיציע דעטעקציע: צוויי מאַגנעטישע ענקאָדערס און גירז קאָנווערטירן איין-דריי ווינקלען צו מולטי-דריי פאזיציע לייענונגען

נאכדעם וואס מען נעמט ארויס די PCBA, קען מען זען א סעט קליינע גיר סטרוקטורן אויף דער צוריקזייט. דאס זענען נישט די הויפט רעדוקציע גירס, נאר הילפס מעכאניזמען וואס זענען געמאכט פאר ווינקל דעטעקציע.

 

פיגור 8: גיר און מאַגנעטישע ענקאָדער געגנט אויף דער צוריקזייט פון דער קאָנטראָל ברעט

 

פיגור 9: ראָטאַציע פון ​​דעם צענטראלן שאַפט טרייבט די צוויי שכנותדיקע פּיניאָן גירז צו דרייען זיך סינקראָניש.

סטרוקטורעל, דרייט זיך די דריי פון דעם צענטראלן שאַפט דורך ראָטאַציע די צוויי קליינע גירס. א מאַגנעטישער קאָמפּאָנענט איז אינסטאַלירט אין צענטער פון יעדן קליינעם גיר, מיט מאַגנעטישע ענקאָדער ICs מאָנטירט אויף די פּאַסיקע פּאָזיציעס אויף דער הינטערשטער זייט פון די PCBA. מאַגנעטישע ענקאָדערס מעסטן ווינקלדיקע וועריאַציעס פון מאַגנעטישע פעלדער, און עלימינירן די נויטווענדיקייט פון אָפּטישע גרייטינג דיסקס. זיי זענען טאָלעראַנט צו קליינע אויל קאָנטאַמינאַציע און שטויב, מאַכנדיג זיי מער פּאַסיק פֿאַר גאָר פארמאכטע ראָבאָט דזשוינץ.

 

פיגור 10: די צוויי-גאַנג און צוויי-ענקאָדער סטרוקטור פֿאַרבעסערט ווינקלדיקע רעזאָלוציע און ערמעגליכט מולטי-טורן פּאָזיציע דעטעקשאַן.

וואָס שטייט אַרויס דאָ מערסטנס איז די "צוויי-גאַנג + צוויי-מאַגנעטישער ענקאָדער" קאָנפיגוראַציע. איר ווערט גייט ווייט ווייטער ווי פשוט צולייגן אַ צווייטן סענסאָר פֿאַר העכערע אַקיעראַסי; עס איז מיסטאָמע אינזשענירט צו רעאַליזירן אַ מולטי-טורן אַבסאָלוטע פּאָזיציע ענקאָודינג סכעמע:

אן איינציקער מאַגנעטישער ענקאָדער מעסט גענוי ווינקלען צווישן 0–360°;

אבער א דזשוינט קען זיך דרייען קייפל רעוואלוציעס, און אן איינציק-דריי ענקאדער קען נישט אליין באשטימען די צאל ראטאציעס;

אויב די צוויי גירז האָבן פאַרשידענע צאָן ציילן אָדער גיר פאַרהעלטענישן, פֿאָרמען זיי אַ ווערניער-ווי קאָרעלאַציע;

דורך קאמבינירן די צוויי ווינקלדיקע לייענונגען, רעכנט דער קאנטראלער אויס די אבסאלוטע פאזיציע איבער א פיל ברייטערן קייט.

די סטרוקטור ברענגט גרויס ווערט צו מענטשלעכע ראָבאָטן. נאָך דעם ווי די מאַכט ווערט אויסגעלאָשן, קענען די פיס, אָרעמס אָדער טאַליע דזשוינטס ווערן פאַררוקט דורך פונדרויסנדיקע כוחות. ביים ווידער-אויפֿלאָדן, ליידן דזשוינטס וואָס דאַרפן ברייטע היים-באַוועגונגען פון נידעריק עפעקטיווקייט און שטעלן פאר זיכערהייט געפאַרן. מולטי-טורן אַבסאָלוטע פּאָזיציע סענסינג ערלויבט דזשוינטס צו גלייך צוריקקריגן האַלטונג דאַטן אַזוי שנעל ווי די מאַכט ווערט צוריקגעשטעלט.