格斗机器人使用的电机驱动放大器

文章摘要： 设计原则 设计目标是制造一个能够集成到普通RC模型的速度控制器中的部件，能够产生电机的失速电流。由一对12V船用凝胶电池串联作为电源供电。可以计算出每个电机电流约为50A。设计必须满足下述条件： ●以24V直流船用电源驱动。 ●可以驱动150W直流恒磁马达。 ●可与容易购买的无线电控制(RC)模型的速度控制器接口。 ●便于安装和维护。 ●能够根据操纵杆传感器信号调整马达的速度。 ●能够模拟传统RC模型的速度控制器，具有完全成比例的向前、向后的速度控制。 ●可以驱动马达直到失速条件，并且能够自动恢复。每个马达的失速电流额定值必须在控

格斗机器人使用的电机驱动放大器,标签：电子小制作,http://www.88dzw.com

    设计原则
   
    设计目标是制造一个能够集成到普通RC模型的速度控制器中的部件，能够产生电机的失速电流。由一对12V船用凝胶电池串联作为电源供电。可以计算出每个电机电流约为50A。设计必须满足下述条件：

    ●以24V直流船用电源驱动。

    ●可以驱动150W直流恒磁马达。

    ●可与容易购买的无线电控制(RC)模型的速度控制器接口。

    ●便于安装和维护。

    ●能够根据操纵杆传感器信号调整马达的速度。

    ●能够模拟传统RC模型的速度控制器，具有完全成比例的向前、向后的速度控制。

    ●可以驱动马达直到失速条件，并且能够自动恢复。每个马达的失速电流额定值必须在控制器的电流能力之内。因为在格斗中机器人的马达经常会失速。

    ●经密封爆破测试(若可能的话)。
   
    无线电控制
 
    大多数无线电控制(RC)系统都使用PPM(脉冲相位调制)或PWM(脉冲宽度调制)方式传送来自操纵杆传感装置的信号到RC控制模型的接收装置。一般每20rm一次，由RC系统中的转换器将操纵杆或控制开关的位置信号转换为宽度为1．0～2．0ms的脉冲。各厂家的产品中实际的参数一般非常接近。将此脉冲信号馈送给用于应答的电机伺服装置，就可以控制机器人运动到新的位置。如果馈送一个稳定不变的信号,可以使机器人保持稳定状态，不作运动。这个伺服器可以用速度控制器来代替。当操纵杆从中心位置向前移动时，即机器人从停止位置向前运动时，速度控制器将引起马达向一个方向的转动。如果此时将操纵杆通过死区(停止或不确定)向另一方向移动，将引起马达失速和逆向运动。
   
    导通时间
 
    近年间,控制直流马达的方法已经开始采用PWM技术。最初出现的是将马达的整个电源的电压非常快速地开关。由通／断周期的时间之比(占／空比)的变化来设置和改变马达速度。一般来说，接通时间越短，关断时间越长，马达速度就越慢。随着接通时间的增加，电机转速增大。通过改变通／断时间比率。电机转速几乎可以在停止和全速之间无级地变化。在整个速度变化范围内，基本上可以获得全部扭矩。样机中所使用的马达速度控制器FutabaMc2IOCB的工作频率约为50Hz。电机放大器需要与此Futaba控制器保持同步。
   
    设计要点
 
    本文介绍的电路即辅助速度控制器。设计为可以与单独的主速度控制器接口。随后可以进行全部信号处理，区别出操纵杆的位置、速度和方向。辅助速度控制器(即电机放大器)可以增大驱动电流和电压的强度，并且向直流马达提供所需要的功率。例如可以很容易地控制150W、24V的电动轮椅马达。更高额定功率的马达尚未用此装置进行过测试，但是，看不出有任何不能有效地驱动500W，甚至更高功率的马达的原因。本设计通过了大量的测试。在两次机器人对抗的最后时刻，有很多机器人的马达和控制器失效。但本设备的控制器保持完好，工作正常。

    驱动马达的每个场效应管的最大持续电流为60安培，受此限制可以用4个场效应管来提供150A的电流。在电流达200A时,场效应管的耗散热量为160W。而电源电压为24V时，每个马达的额定功率将可达到4．8kW。
   
    速度控制
 
    主速度控制器建立控制脉冲宽度，并提供向前、向后波形之间的联系，基本变化区间为1．0～2．O ms。例如：脉宽从1．4—1ms间变化将使马达向前的速度从0逐渐增加到全速；静止区段1．4～1．6ms期间将不向马达提供驱动力：而脉宽从1．6～2．Oms期间主控制器将驱动马达反转。伺服器接收到的脉宽越长，反转的速度就越快。脉冲宽度的信号每20ms更新一次。所产生的PWM驱动信号频率约为50Hzn.

    还要使用一种可以改变脉冲宽度的单稳态电路。它可以平衡对于机器人的两个主马达的驱动力。在具有两个驱动马达的机器人的情况下，驱动力来源于两个分立的装置，若替换马达与原来的马达不匹配，此单稳态电路可以在主驱动脉冲结束时触发另一个脉冲，以图平衡较弱的马达的驱动能力。在初次调试机器人控制器时，实际上常会注意到：当机器人要直行时，却会逐渐地向右(或左)转。只有在右侧驱动马达(或左侧)驱动马达有一点加力存在时，机器人才能够完全直行。

[1] [2] [3] [4]  下一页