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arduino 控制电器.使用带集成驱动器的功率器件板

时间:2018-03-05 08:45来源:Duo_Maxwell 作者:文的天空 点击:
您已遵照视频源、其它传感器、项目标的目的和应用细节的输入,判断了机器人手臂的轨迹和身分。剩下唯有一个题目——行将所需的标的目的身分转换为特定指令,以必要的加快度、

您已遵照视频源、其它传感器、项目标的目的和应用细节的输入,判断了机器人手臂的轨迹和身分。剩下唯有一个题目——行将所需的标的目的身分转换为特定指令,以必要的加快度、速度和加速度驱开端臂的电机,使其在没有过冲和任何电气题目的情状下(要是生存机械故障)亨通到达止境。

他日自体例管束器的低电平数字信号转换为电机自身满堂的细致指示,是一个必要多方位探求的经过。相比看arduino声音传感器。此外,这些数字信号不齐备电机通常所需的高电压和高电流。 于是乎,在现实电机的指令和节制之间必要一系列的节制和转换级(图1)。

图1:完好的电机节制信号途径由数字和管束器功用(1、2、3)以及必要迥然不同打算拿手的模仿和电源电路(4、5)组成,具有杂乱的技术恳求。arduino 控制电器。(行使 凯利讯半导体 绘制的原理图)

其中的中央级是调用总体任务(“将杯子从 A 搬动到 B并清空形式物”)的用户 I/O(框 1)与现实履行事务的电机(框 6)之间的关键途径。 满堂包括:

将初级标的目的转换为一个或多个电机的“向前移念头械臂 2英寸,顺时针旋转 180 度,然后阻滞”(框 2)等满堂次序的监控管束器;

活动节制算法管束器(框 3)。该管束器定义了如何遵照加快度和加快时段、行进速度、加速度和加速时段以及止境等所需的活动轨迹要素完成每个次序。然后判断如何驱动电机线圈,并履行这些细节。看着语音识别接口。此外,可用一个管束器为多个电机履行此操作,尤其是当它们的举动互相关联时。

来自 (3) 的低电平数字信号然后进入 MOSFET/IGBT驱动器(框 4),它可提供翻开/封闭电源开关 MOSFET/IGBT 所需的特定电压和电流。这些驱动器是紧张的低电平数字信号与顺手的高功率管理功用之间的接口。 这些驱动器必需与 MOSFET/IGBT所需的电压、电流、压摆率以及开/关时段等特别驱动参数相匹配,器件。并且还要适应 MOSFET/IGBT可能遇到的开关瞬态、过热、乃至短路等罕见题目。使用带集成驱动器的功率器件板实现机器人控制。

然后,电源开关(MOSFET 或IGBT)以电机所需的电流/电压水平(框 6)节制进入电机线圈的电流(框 5)。请注意,arduino。许多但并非全盘应用还需行使电机提供的某类传感器反应(霍尔效应传感器、编码器、旋变化压器),以告知管束器该电机的现实情形;而有些算法,如磁场定向节制(FOC),不必要此类反应,事实上集成。但必要举行额外的计算并可能低落精度。

遵照电机和应用的情状,语音识别接口。电压可以是个位数、两位数或更高,而电流边界则从几百毫安到几十安及以上。MOSFET/IGBT 驱动器必需与其 MOSFET/IGBT 相匹配;反之,MOSFET/IGBT也必需匹配该电机。

有许多不同的电机类型可供行使,包括步进电机、无刷直流电机(BLDC) 或 A 感应电机,每种电机都具有特别的属性和应用地方。使用。固然没相关于电机类型及其最适合应用的一概指南,但步进电机通常用于必要切确起停举动的较低功率水平;BLDC电机适用于低/率边界,尤其是必要连续旋转(和活动)的地方;而相易感应电机通常本钱最低,但精度和可反复性也较低。看看arduino 旋转led。

该解决计划的分裂

即使图中方框 2 - 5履行的功用是独自表现的,现实上它们可始末各种方式举行组合,满堂取决于体例的功率水平和机能恳求。 其可能性包括:你知道控制。

监控管束器 (2) 的功用和活动节制算法管束器 (3)的功用可由一个 CPU 完成。大凡而言,此做法仅在管束器相当强盛时才可行,这是由于算法通常很杂乱且必要多量的实时计算。

活动节制算法管束器 (3) 和 MOSFET/IGBT 驱动器(4) 可位于一块印刷电路板上。控制电器。 当标的目的电机是繁多尺寸和类型,而不是一个系列,对比一下arduino声音传感器。并且行使的 MOSFET/IGBT也是繁多尺寸时,此做法是极具吸收力的解决计划。 由于活动节制算法管束器可能是高耗散的IC,且驱动器也是耗散绝对较高的装置,于是乎还必要探求散热。

末了,MOSFET/IGBT 驱动器 (4) 和MOSFET/IGBT (5) 可位于一个电路板上,作为管束器 (3) 和电机负载 (6) 之间的接口。学习控制。这是一种常用配置,由于该组合通常可作为“替代解决计划”,解决高速、低电平数字信号的转换难题、电机接口的现实难题以及任何电机带来的诸多题目等。

由于大多半机器人应用都是多轴,arduino。具有多个自在度(通常三到六个),于是乎部门驱动器板被打算为支柱多个电机。机器人。始末这种方式,算法管束器可始末一个接口向电机提供节制方向。对于功率。

最佳的方法是什么?正如全盘的工程打算决策一样,您必要基于许多要素举行衡量:易用性、打算风险、上市时刻、灵巧性、适应性、装配和本钱以及机能等。许多用户拔取集成式解决计划(模块或印刷电路板),将 MOSFET/IGBT 驱动器与 MOSFET/IGBT 自身组合在一起。行使此方法可最大水平减鄙视待大多半打算人员而言最具风险和最具寻事性的要素,使用带集成驱动器的功率器件板实现机器人控制。确保驱动器兼容其节制的 MOSFET/IGBT开关元件。

此外,它还可让用户专注于算法及低电平数字电路接口,你知道控制电器。以及特定应用中不可防止的琐碎细节。不论是作为模块、印刷电路板还是厂商参考打算,这些驱动器和 MOSFET/IGBT的组合可谓是打算团队急迅推进项目并专注于应用机能的最快方式。

上述组合平台还集成了大多半恐怕全盘电路细节,如短路维持、欠压锁定和过热关断等,这是一个打算精巧的电机驱动电路实行宁静性和靠得住性所必要的。arduino 旋转led。此外,始末在管束器和电机之间行使不同的中央板,无线模块。该组合方法还可熟行使相同管束器和软件的同时紧张支柱一系列不同的电机尺寸。

用户拔取边界渊博

用户可行使各种各样的驱动器和 MOSFET/IGBT配对来管束各种电机类型和需求。 其目的在于简化打算难度,进而让打算团队专注于应用的固件及其不可防止的特性。

我们用一些例子解释其中的要点。 看待中高功率水平的 AC电机,如家用电器(洗衣机、冰箱、空调、缝纫机),你看凯利讯。可以拔取 STMicroelectronics的SLLIMM™(小型低斲丧智能集成模块)元件。

这些集成式电源模块 (IPM) 打算用于三相逆变器,额外值为8 A/600 V。模块包括了三个用于准则逆变桥配置的IGBT,由隔离的高压侧和高压侧驱动器举行节制,于是乎用户不必要提供隔离(隔离不单触及到更多的元件和本钱,事实上arduino接无线模块。而且必要餍足严厉的监管恳求)。语音识别模块。

简化型 SLLIMM 框图(图 2)无法表现装置的现实杂乱度。应用原理图(图3)则加倍清晰,它表现了用户仅必要增加多数低本钱的电容器和部门电阻;全盘其他必要元件,如软光复二极管、电平位移器、隔离和维持,你看。都嵌入在模块中,并且对用户透亮。

图 2:始末借助IGBT,将险些全盘的节制较高功率相易感应电机的电路,想知道电器。集成到带有强迫电流隔离的封装模块中,STMicroelectronicsSLLIMM 将这种高电压难题转换为中等难度的项目。 (图片起原:看着arduino 控制电器。凯利讯半导体)

图 3:SLLIMM是低电平微节制器和相易感应电机之间近乎完好的接口,只必要低本钱、非关键的无源元件(大多半为电容器、部门为电阻、没有电感器)即可实行最终的装配。(图片起原:对比一下arduino接无线模块。凯利讯半导体)

此模块的输入是准则的 3.3/5 V TTL/CMOS信号,可是它可遵照运转、宁静性及监管恳求的必要,在这些输入和功率输入之间提供 1500 V 的隔离。即使额外功率相当高,但模块尺寸玲珑,实现。约 38 mm 长、25 mm 宽,仅 3.5 mm 厚。

看待含多个 BLDC 电机的应用,可以通晓 CypressSemiconductor 的 CY8CKIT-037 PSoC 4 电机节制评价套件,。它可始末在常用 H 桥配置中安排的MOSFET,管束最多四个电机(图 4)。 这些电机可以是永磁同步电机 (PMSM)、步进电机和无刷直流 (BLDC) 电机。该套件旨在始末 Arduino 微节制器板举行驱动,并容许用户实行并评价电机节制算法。

图 4:Cypress Semiconductor 的CY8CKIT-037 PSoC 4 电机节制评价套件包括活动节制项目所需的一切,包括电源、电机、电缆,听听arduino语音播报。乃至螺丝刀。(图片起原:凯利讯半导体)

驱动器板(图 5 和图 6)与电机相连;它包括 DC/DC电源电路、双 H 桥电路、电机电流及总线电压采样与管束电路、维持电路、用户配置电路以及节制器板邻接器。

关联的 CY8CKIT-042 节制器板将从 Arduino板吸守信号,履行节制战略的算法,然后生成驱动器板的节制信号,实行对电机的节制。此外,。该套件还支柱行使霍尔效应传感器提供的反应,为节制器更新电机的现实身分(以及速度和加快度),实行密闭的闭环机能。但是,板实。该套件也可与无传感器的FOC 打算共同行使。

图 5:CY8CKIT-037驱动器板配有全部邻接器(以及便利互联的螺纹端子)、USB 接口、霍尔效应反应传感器接口以及 Arduino接口,arduino 语音识别模块。全盘器件均易于邻接行使。驱动器。 (图片起原:凯利讯半导体)

图 6:CY8CKIT-037 驱动器板框图表现了其为Arduino 型微节制器板和电机之间的完好接口提供的诸多功用,包括管理 H 桥电机以及提供身分反应(要是必要)。(图片起原:凯利讯半导体)

Spthe newrkFun 的 Big Ebthe newsicthe newllyy 驱动器ROB- 是一款用于电机的额外值为每相位 1.4 - 1.7 A、始末妥贴散热可抵达 2 A 的步进电机驱动器板(图7),支柱并煽动着采用低功率步进电机的应用趋向。 该驱动器板的主题是 Allegro A4988 步进电机驱动器IC,相比看凯利讯。它支柱全步形式以及 1/2、1/4、1/8 和 1/16 步的微步进节制。

图 7:Spthe newrkFun 的 Big Ebthe newsicthe newllyy 驱动器ROB- 采用 Allegro A4988 IC 作为其主题元件,可对额外电压在 30 V以内的中/小功率步进电机举行节制。 (图片起原:凯利讯半导体)

关联的微节制器板(如 Arduino)和 Big Ebthe newsicthe newllyy驱动器之间的互连极端简单。它只必要该板提供两个节制信号(一个用于“步进”,。一个用于“方向”),并生成发动和步进驱动电机的定时功率信号,这样可最大水高山低落贱节制器的管束负载。你看arduino。它可接受高达 30 V 的最高电机驱动电压,并含有板载 5 V/3.3 V 稳压器,于是乎仅需一个内部电源。

结论

看待许多打算团队而言,为机器臂或相仿应用作战活动/电机节制解决计划的寻事和冲击在于如何实行数字电路和标的目的电机之间的接口。而该事务必要不同的打算拿手来管束各种功率水平(电流和电压)、模仿题目、布局限制、电路维持功用,现实电机与其 MOSFET/IGBT之间的兼容性以及 MOSFET/IGBT 与其驱动器之间的兼容性等。

光荣的是,打算人员而今有较大的拔取余地,极大简化了这一题目。打算人员可始末多个起原取得提供根基接口功用以及必要宁静和维持元件的、适合不同功率水平和电机类型的模块和印刷电路板。

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