3

May 28, 2023

Если вы активный покупатель на веб-сайтах радиоуправляемых устройств, вы найдете крошечные моторы мощностью в сотни ватт и весом всего несколько граммов, как этот. К сожалению, их дополнительные контроллеры двигателей предназначены для приведения их в движение на высокой скорости, а это означает, что мы можем достичь этой мощности «520 Вт» только при работе в конфигурации «максимальная скорость-минимальный крутящий момент». Конечно, эта конфигурация отлично подходит для энтузиастов радиоуправляемых самолетов и мультикоптеров, но для робототехников, желающих управлять этими двигателями постоянного тока в конфигурации с низкой скоростью и высоким крутящим моментом, поиск не дает результатов.

Однако дни в пыли подходят к концу! [Кэмерон] усердно работал над недорогим контроллером с замкнутым контуром для сообщества робототехники, который возьмет обычный авиационный двигатель BLDC и превратит его в высокопроизводительный серводвигатель. И что самое приятное, весь пакет по частям обойдется вам всего примерно в 20 долларов, включая датчик положения!

«Еще один контроллер двигателя BLDC?» ты можешь подумать. «Конечно, я видел это раньше». Не бойтесь, верные читатели; Решение [Камерона] заставит улыбнуться даже самого сварливого инженера. Для начала он замыкает контур с помощью датчика Холла Melexis MLX90363, чтобы определить положение ротора. Просто приклейте небольшой магнит на вал, откалибруйте магнитное поле одним оборотом, и — фу — появился дикий 14-битный энкодер! Самое приятное то, что это решение по частям стоит всего от 5 до 10 долларов.

Затем [Кэмерон] раскрыл малоизвестный секрет ATMEGA32u4, более известного как чип внутри Arduino Leonardo. Оказывается, периферийное устройство TIMER4 этого чипа содержит функцию, предназначенную исключительно для управления трехфазным бесщеточным двигателем. Дополнительные выходы ШИМ встроены в 3 пары контактов с настраиваемым временем простоя, встроенным в аппаратное обеспечение чипа. Наконец, [Кэмерон] запускает полевые транзисторы с чистой частотой 32 кГц — что значительно превышает слышимый диапазон, а это означает, что мы не услышим тот пронзительный вой на частоте 8 кГц, который так характерен для дешевых контроллеров двигателей BLDC.

Любопытный? Ознакомьтесь с прошивкой и драйверами [Камерона] на Githubs.

Конечно, есть предостережения. Магнитный энкодер [Камерона] имеет задержку в несколько миллисекунд, которую необходимо охарактеризовать. Нам также нужно приклеить магнит к валу нашего двигателя, который не будет работать во всех наших проектах, имеющих серьезные ограничения по пространству. Наконец, есть просто старая добрая физика. В реальном мире крутящий момент двигателя прямо пропорционален току, поэтому остановка стандартного двигателя постоянного тока с максимальным крутящим моментом приведет к их сгоранию, поскольку никакой пропеллер не проталкивает через них воздух для их охлаждения. Тем не менее, контроллер с замкнутым контуром [Кэмерона], наконец, может дать сообществу доморощенной робототехники возможность изучить эти ограничения.