Με τη συνεχή αύξηση του κόστους εργασίας, η χρήση ρομπότ αντί ανθρώπινου δυναμικού για να κάνει κάποια επαναλαμβανόμενη εργασία υψηλής έντασης είναι μια σημαντική κατεύθυνση της σύγχρονης έρευνας ρομπότ. Το ρομπότ χειρισμού πρέπει να συντονίζει τις εργασίες του κινητήρα του πίσω τροχού και του μηχανισμού διεύθυνσης του μπροστινού τροχού στον εντοπισμό της πλοήγησης. Ο κινητήρας του ρομπότ χειρισμού έχει τις ειδικές απαιτήσεις εφαρμογής του. Έχει υψηλές απαιτήσεις για τη δυναμική απόδοση του κινητήρα. Μπορεί να φθάσει ανά πάσα στιγμή στη συγκεκριμένη θέση που απαιτείται για τον έλεγχο και να σταματήσει το γρανάζι σε οποιαδήποτε γωνία. Το εύρος ροπής της μονάδας κινητήρα είναι μεγάλο. Το περιβάλλον εργασίας υψηλών ταχυτήτων και χαμηλής ροπής της επίπεδης οδού χωρίς φορτίο έχει επίσης τις συνθήκες λειτουργίας πλήρους φορτίου αναρρίχησης και απαιτεί επίσης υψηλή λειτουργική απόδοση. Σύμφωνα με τις παραπάνω τεχνικές απαιτήσεις, το παρόν έγγραφο επιλέγει τον κινητήρα DC με τεχνολογία ώριμης ρύθμισης και εύκολη ρύθμιση της ταχύτητας ως εφαρμογή του ρομπότ χειρισμού.
1 σχεδιασμός υλικού συστήματος
1.1 Δομή υλικού του ελεγκτή κινητήρα ρομπότ
Ο κύριος ελεγκτής χρησιμοποιεί το STM32F107 του πυρήνα Cortex-M3. Υπάρχουν 8 χρονιστές εντός του ελεγκτή, μεταξύ των οποίων οι TIM1_CH1 και TIM8_CH1 είναι ενισχυμένοι ακροδέκτες χρονοδιακόπτη ελέγχου και το TIM1_CH1 χρησιμοποιείται για την καταμέτρηση κωδικοποιητή κινητήρα. Το TLM8_CH1 χρησιμοποιείται για τον χρόνο αναφοράς του ελέγχου ελέγχου ελέγχου διεύθυνσης. Οι ακροδέκτες TIM2CH1, TIM3CH1, TIM4_CH1 και TIM5_CH1 γενικής χρήσης χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του PWM των άνω και κάτω γειτονικών τοιχωμάτων του κυκλώματος κινητήρα και σερβομηχανισμού, αντίστοιχα.
Η θύρα PA0 και η θύρα PB0 που ενεργοποιούν τη διακοπή EXIT0 χρησιμοποιούνται για προστασία υπερέντασης διακοπής του κινητήρα και του σερβο, αντίστοιχα. Η θύρα PA1 και η θύρα PB1 που ενεργοποιεί τη διακοπή EXIT1 χρησιμοποιούνται για την οριακή προστασία και στις δύο πλευρές του σερβο. Το κύκλωμα κίνησης του κινητήρα υιοθετεί το ενισχυτικό chip IR2103 και το MOSFET 75N75. Η απόκτηση ρεύματος φάσης του μοτέρ του πίσω τροχού και του σερβο μετατρέπεται σε τάση από το σύρμα σταθερής ισχύος και αποστέλλεται στον ακροδέκτη δειγματοληψίας A / D του STM32F107 μέσω ενίσχυσης και φιλτραρίσματος. Το ADC12_IN1 εφαρμόζει προστασία υπερέντασης. Μέσω της σειριακής επικοινωνίας του κεντρικού υπολογιστή ή της αναφοράς εσωτερικού προγράμματος ταχύτητας STM32F107, ελέγξτε την κίνηση προς τα εμπρός και προς τα πίσω, την ταχύτητα και το τιμόνι διεύθυνσης. Δομικό διάγραμμα της δομής υλικού του κινητήρα ρομπότ χειρισμού.
1.2 Επιλογή και σχεδιασμός της μονάδας
1.2.1 Σχεδιασμός με κινητήρια δύναμη
Η τροφοδοσία του κινητήρα παρέχεται από μια μπαταρία 24V με ονομαστική ισχύ 240W, η οποία πραγματοποιείται από τέσσερα κυκλώματα γέφυρας 75N75. Ο 75N75 είναι ένας σωλήνας ισχύος MOSFET με μέγιστη τάση αντοχής 75V, μέγιστη ονομαστική τιμή ρεύματος 75Α και κύκλωμα κίνησης κινητήρα.
Τα Q1, Q4, Q2 και Q3 σχηματίζουν δύο γέφυρες, αντίστοιχα, που ελέγχουν την περιστροφή μπροστά και πίσω του κινητήρα. Όταν ενεργοποιείται το τρανζίστορ MOS οδήγησης υψηλής τάσης, η τάση πηγής και η τάση αποστράγγισης είναι οι ίδιες και ισούνται με την παροχή ρεύματος VCC. Επομένως, για να επιτευχθεί η κανονική οδήγηση του τρανζίστορ MOS, η τάση πύλης είναι μεγαλύτερη από την VCC, η οποία απαιτεί ένα ειδικό τσιπ IR2103 ενίσχυσης. . Το σήμα PWM που παράγεται από τον ελεγκτή εισάγεται στον ακροδέκτη HIN και τα σήματα ενεργοποίησης EN1 και EN2 της έξοδοι θύρας εισόδου / εξόδου του ελεγκτή χρησιμοποιούνται. Ο ακροδέκτης εξόδου HO μπορεί να λάβει υψηλότερη τάση από την VCC και η υψηλότερη τιμή τάσης είναι ακριβώς η τάση που φορτίζεται στον πυκνωτή. Η δίοδος αυξάνει την ταχύτητα αγωγιμότητας, καθιστώντας μικρότερη την αντοχή του 75N75 και μειώνοντας την απώλεια του σωλήνα μεταγωγής. Ταυτόχρονα, οι δύο θύρες εξόδου HO και LO του IR2103 διαθέτουν λειτουργία αλληλομανδάλωσης για την αποφυγή βραχυκυκλώματος που προκαλείται από την ευθεία διέλευση των άνω και κάτω βραχιόνων του κινητήρα λόγω σφαλμάτων λογισμικού ή υλικού.
1.2.2 Σχεδιασμός προστασίας από υπερένταση
Η εγκατάσταση προστασίας από υπερφόρτωση στο σύστημα ελέγχου κινητήρα έχει δύο έννοιες: η μία είναι να αποφευχθεί η υπερφόρτωση ή η παρεμπόδιση του κινητήρα κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας του κινητήρα, έτσι ώστε το ρεύμα της περιέλιξης του οπλισμού να είναι πολύ μεγάλο για να βλάψει τον κινητήρα ή ακόμα και να προκαλέσει μια πυρκαγιά; Όταν ξεκινήσει η κίνηση του ώμου, το ρεύμα είναι πολύ μεγάλο και είναι συχνά αδύνατο να ξεκινήσει άμεσα. Είναι απαραίτητο να περιμένετε για την περιέλιξη διέγερσης να δημιουργηθεί σταδιακά ένα μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια να λειτουργήσει κανονικά και είναι επιθυμητό ο κινητήρας να μετακινείται με τον ώμο όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Με προστασία υπερέντασης, το ρεύμα τεμαχίζεται, επιτρέποντας στον κινητήρα να ξεκινήσει με ασφάλεια και ταχύτητα. Το σχήμα της προστασίας υπερέντασης φαίνεται στο σχήμα 3.
Το ρεύμα φάσης του κινητήρα μετατρέπεται σε ένα σήμα τάσης Vtext από το σύρμα σταθεράς και η αναλογική ποσότητα AD1 ενισχυμένη από τον λειτουργικό ενισχυτή αποστέλλεται στη μονάδα μετατροπής A / D του ελεγκτή και η ψηφιακή ποσότητα EVA μετά από σύγκριση από τον συγκριτή τάσης αποστέλλεται στον ελεγκτή. Εξωτερική θύρα διακοπής.
