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DIY无刷电机控制器:画板...

专家
2020-03-06 14:31:00    评分
DIY无刷电机控制器:画板...

 

很早之前就想做一款无刷电机控制器,忙于工作一直没有弄。最近有点时间画板,打样,焊接,调试,总算顺利的转起来。期间也遇到很多问题,上网查资料,自己量波形前前后后搞了差不多近一个月,(中间又出差一周)总算搞的差不多了,特意写个总结。
板子外观100*60mm 中等大小。DC 12V输入,设计最大电流10A.(实际没试过那么大的电机,手头的电机也就5 6A的样子)硬件上可以切换有感(HALL)和无感(EMF)两种模式,外部滑动变阻器调速 预留有 PWM输入、刹车、正反转、USB和uart等接口。
先来说下原理无刷电机其实就是直流电机,和传统的DC电机是一样的,只是把有刷的电滑环变成了电子换向器。

图片1.png

因为少了电滑环的摩擦所以寿命静音方面有了很大的提升,转速也更高。

图片1.png

当然难点就在如何获取当前转子的位置好换相,所以又分为两种有感和无感。
有感就是在电机端盖的部位加装霍尔传感器分别相隔30度或60度。无感就是靠检测悬浮相的感应电动势过零点(后面在细讲)。
当然各有各的优缺点,有感在低速方面好,可以频繁启停换相。无感的结构简单成本低,航模上应用居多。
先说有感,电源首先被分成了3个绕组U V W这个交流电还是有区别的。
它只是3个h桥按一定的顺序导通模拟出来的,本质还是直流电。电机靠hall位置按一定顺序换相,转速与电压电流有关。这一点切记,不是换的越快转的越快。(位置决定换相时刻,电压决定转速)一般调速就是调电压,6步pwm方式是目前常用的。当然后续还有foc等更好算法。
硬件部分网上基本都是成熟的方案。三相H桥,H桥一般有上臂mos和下臂mos组成,如果只是简单的做演示上臂选pmos下臂选nmos控制电路简单直接用单片机的io就可以驱动。但是pmos低内阻的价格高。功率上面很难做大。
这也就是为什么基本所有的商业控制器全是nmos的原因。
但是上臂用nmos存在一个问题vgs控制电压大与vcc 4v以上才能完全导通。为了简化电路采用了ir公司出的驱动ic,它内部有自举升压电路。外部仅需一个续流的二极管及储能电容即可。

图片1.png

有感模式控制相对简单,3个霍尔传感器输出一般都是数字信号,分压后直接接单片机io。





关键词: 无刷     电机     控制器     画板    

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