01 پایله لومړی: دا یو ډیر مدغم میکاټرونیک عمل کوونکی دی
یوازې د ظاهري بڼې له مخې، دا جوائنټ د یو غټ فلزي سلنډر په څیر ښکاري. په هرصورت، کله چې جلا شي، دا ځان د بشپړ روبوټیک حرکت واحد په توګه څرګندوي چې لاندې کمپیکټ شوي فرعي سیسټمونه سره یوځای کوي:
- بې برش موټور: بریښنایی انرژي په څرخیدونکي تورک بدلوي
- د کمولو میکانیزم: د انجن لوړ سرعت ټیټ تورک د ګډ لپاره په ټیټ سرعت لوړ تورک بدلوي.
- د MOS بریښنا ډرایور: درې پړاوه موټرو ته د کنټرول وړ جریان رسوي
- اصلي کنټرول MCU: د موټرو کنټرول، د سیګنال نمونې اخیستل، اړیکه او د ساتنې منطق اجرا کوي
- اوسنی نمونه اخیستل: د محصول تورک اټکل کوي او د FOC کنټرول لپاره د بنسټ په توګه کار کوي
- مقناطیسي کوډ کوونکی: د څرخیدو زاویه او څو ځله موقعیت کشف کوي
- د NTC د تودوخې سینسر: د موټرو د تودوخې حالت څارنه کوي
- د مخابراتو او ډیبګ کولو انٹرفیس: د روبوټ کنټرول عمومي شبکې سره وصل کیږي او د فابریکې ازموینې او ساتنې ملاتړ کوي
- فلزي کور او د محصول فلانج: د روبوټ حرکت پرمهال ساختماني بارونه برداشت کوي
دا د انسان په څیر روبوټ بندونو او عادي موټرو ترمنځ ترټولو لوی توپیر په ګوته کوي: معیاري موټرې یوازې څرخیدو ته اړتیا لري، پداسې حال کې چې د روبوټ بندونه باید په دوامداره توګه خپل موقعیت، د محصول تورک، د عملیاتي تودوخې خوندیتوب حالت، او پاتې تولید ظرفیت وپیژني.
02 بڼه او جوړښت: خالي شافټ، فلزي کور او د لوړ سختۍ محصول پای
شکل ۲: د جوائنټ مخکینۍ برخه د لوی اندازې د وتلو پای غوره کوي چې د ګڼو پیچونو سره تړل شوی وي، او په مرکز کې یو سوری ساتل شوی وي.
تر ټولو د پام وړ بهرنۍ ځانګړتیا د مرکزي سوري له لارې ده. دا جوړښت یوازې آرائشی نه دی؛ دا د روبوټ ټولیز ډیزاین لپاره خورا عملي ګټې وړاندې کوي:
- د برېښنا کیبلونه، د مخابراتو کیبلونه او د سینسر کیبلونه کولی شي لنډې لارې تعقیب کړي.
- کله چې ډیری بندونه په لړۍ کې وصل وي، د تارونو د ښکاره کیدو احتمال لږ وي.
- د لوی زاویې ګډ حرکت په جریان کې د تارونو د سکریپ کیدو، کش کیدو یا په میکانیزمونو کې د بندیدو خطر کم شوی دی.
- د څو درجو آزادۍ برخو لکه پښو، کمر او اوږو لپاره، تش جوړښت د روبوټ د ټولیز اسمبلۍ کثافت ښه کولو کې مرسته کوي.
شکل ۳: د انٹرفیسونو ډیری سیټونه په اړخ کې لیدل کیږي، چې دا په ګوته کوي چې دا جوائنټ په ورته وخت کې د بریښنا رسولو، اړیکو، ډیبګ کولو او احتمالي ډیزي چین اتصال اداره کوي.
د فلزي پوښ او په کلک ډول تنظیم شوي مخکینۍ پیچونه ښیي چې دا بند د پام وړ ساختماني بارونو سره د مقابلې لپاره ډیزاین شوی. کله چې یو انسان نما روبوټ ګرځي، کښیني یا ودریږي، د هغې بندونه نه یوازې د موټرو تورک، بلکې د شعاعي ځواکونو، محوري ځواکونو، د اغیزو بارونه او د عکس العمل لنډمهاله تورک هم لري. له همدې امله، دا ډول ماډلونه باید د یو مدغم ساختماني مجلس په توګه انجینر شي چې موټر، کموونکی، بیرنگونه او د محصول فلانج سره یوځای کوي.
03 د PCBA ټولیز ترتیب: بریښنا، کنټرول، حس کول او د مخابراتو سرکټونه په یوه واحد سرکلر بورډ کې مدغم شوي
شکل ۴: د PCBA ماډل بورډ
دا بورډ لږترلږه په څلورو فعال زونونو ویشل کیدی شي:
| کاري زونونه | لیدل کېدونکي برخې | د انجینرۍ دندې |
| د بریښنا چلولو ساحه | ګڼ شمېر MOSFETs، د فیز تار سولډر جوائنټونه او R001 د اوسني احساس مقاومت کونکي | د درې پړاوه برش پرته موټور چلوي او د پړاو جریان نمونې ورکوي. |
| د کنټرول او منطق اصلي ساحه | د ST نښه شوي MCU، پردیي مقاومت کونکي او کیپسیټرونه، کرسټال اوسیلیټر او ډیبګ کولو پیډونه | د FOC الګوریتم، د ساتنې منطق، اړیکو او حالت مدیریت اجرا کوي |
| د بریښنا مدیریت ساحه | د TLV767 معرفي کول | د لوړ ولټاژ بس د ټیټ ولټاژ کنټرول بریښنا رسولو ته بدلوي |
| د مخابراتو او ډیبګ کولو ساحه | د USB-C،SWD د،کانال/کانال،د انټر بورډ نښلونکی | د ډیبګ کولو، فرم ویئر فلش کولو، روبوټ اړیکو او ازموینې لپاره |
څو جزئیات
P+ او P- د بریښنا اصلي ان پټ په توګه کار کوي. د اتصال په نقطو کې د فلزي ټرمینلونه ښیي چې دا لاره لوی جریان لري. دا مهمه ده چې اصلي وکاروئد AMASS XT30 2+دلته دوه نښلونکي دي؛ جعلي بدیلونه د ویلې کیدو او ضعیف بریښنایی تماس خطرونه لري.
په بورډ کې د USB-C او SWD نښې د ډیبګ کولو، فرم ویئر فلش کولو او فابریکې ازموینې لپاره ملاتړ تاییدوي، نه یوازې د مهر شوي موټرو ډرایور په توګه عمل کولو پرځای.
د ST لوګو د اصلي کنټرول چپ په ساحه کې لیدل کیدی شي، د ورېښمو سکرین د STM32G4 لړۍ سره مطابقت لري. دا لړۍ په پراخه کچه د موټرو کنټرول غوښتنلیکونو لپاره کارول کیږي، د لوړ سرعت ADCs، پرمختللي ټایمرونو، PWM محصولاتو، پرتله کونکو او عملیاتي امپلیفیرونو سره سمبال شوي - د FOC الګوریتمونو پلي کولو لپاره مثالي پردیي سرچینې.
دلته کلیدي د لوړ فعالیت ځانګړي چپ کارولو کې نه ده، بلکې د ټول PCBA په ښه جوړښت شوي زونینګ منطق کې ده: د لوړ جریان نښې د امکان تر حده لنډې ساتل کیږي، د اوسني نمونې سرکټونه د بریښنا مرحلې ته نږدې ځای پر ځای شوي، کنټرول او د مخابراتو سرکټونه په نسبتا ټیټ شور زونونو کې تنظیم شوي، او ټول نښلونکي د اسانه اسمبلۍ لپاره د بورډ په څنډه کې ایښودل شوي دي.
04 د بریښنا ډرایو: د درې پړاوونو MOS پل د جوائنټ د تولید تورک ظرفیت ټاکي
شکل ۵: د درې پړاوه موټرو تارونه په مرکزي ډول د MOS بریښنا برخې سره وصل دي، د نمونې اخیستونکي مقاومت کونکي، ډرایورونه او د فلټر اجزا یې شاوخوا تنظیم شوي دي.
دا ګډ ډرایور د درې مرحلو برش پرته موټرو لپاره ډیزاین شوی. د درې مرحلو BLDC موټرو لوړ فعالیت کنټرول معمولا درې نیم پلونو ته اړتیا لري، چې د لږترلږه شپږ بریښنا MOSFETs سره درې مرحلو انورټر جوړوي. ډیری لوی پیکج MOS وسایلکولای شيد دې جوړښت سره سم، د درې پړاونو د تولید سولډر نقطو شاوخوا په PCBA کې لیدل کیدی شي.
د درې پړاوه پل د عملیاتي منطق په لاندې ډول ساده کیدی شي:
د بیټرۍ یا بس ولتاژ د P+ او P- له لارې ورکول کیږي؛ د MOS نیم پلونو تیز رفتار سویچنګ د DC ولتاژ په درې پړاوه جریان بدلوي؛
درې پړاوه جریان د موټرو وینډینګونو ته ننوځي ترڅو یو څرخیدونکی مقناطیسي ساحه رامینځته کړي؛ کنټرولر په دوامداره توګه د کوډ کونکي موقعیت او اوسني فیډبیک پراساس د PWM دندې دورې تنظیموي؛
په نهایت کې د ګډ وړتیا ورکوي چې د هدف تورک، سرعت یا موقعیت تولید کړي.
د دې برخې ضعیف ډیزاین به د څو عادي ستونزو لامل شي: د MOS ډیر تودوخه، د ټیټ سرعت جټر، شدید تورک څپې، د غلط اوورکرنټ محافظت محرک، او د EMI مداخله چې د انکوډرونو یا مخابراتو سرکټونو اغیزه کوي. د دې دلیل لپاره، د روبوټ جوڑوں لپاره د بریښنا بورډ ډیزاین د عادي کوچني موټرو ډرایور بورډونو په پرتله خورا ننګونکی دی.
شکل ۶: د TLV767 ولتاژ تنظیموونکی په بورډ کې د انډکټرونو، کپیسیټرونو او څو ټیټ ولتاژ بریښنا اجزاو سره لیدل کیدی شي.
د بریښنا رسولو ونې هم د تحلیل ارزښت لري. د LDO تنظیم کونکي لکه TLV767 او د بریښنا انډکټورونه چې "100" نښه شوي په PCB کې لیدل کیږي. د 48V درجه بندي شوي جوڑوں د غوښتنلیک سناریو په پام کې نیولو سره، دا اټکل کیدی شي چې د ټیټ ولټاژ سیسټم په مستقیم ډول د LDOs له لارې د لوړ ولټاژ څخه ښکته کیدو امکان نلري. پرځای یې، د لاندې په څیر د بریښنا رسولو جوړښت غوره شوی:
د لوړ ولټاژ بس → د ګام په ګام بدلون بدلول → د ټیټ ولټاژ ریلونه (5V / 3.3V، او نور) → د LDO ثانوي تنظیم / د محلي شور فلټر کول
د بریښنا دا جوړښت ډیر منطقي دی. MCU، انکوډر، د نمونې اخیستونکي امپلیفیرونه او د مخابراتو ټرانسسیورونه پاک، مستحکم ټیټ ولټاژ بریښنا ته اړتیا لري، پداسې حال کې چې د MOS سویچونه او د موټرو فیز لاینونه شدید شور تولیدوي. که چیرې د ټیټ ولټاژ بریښنا رسولو کې د مداخلې ضد کافي فعالیت شتون ونلري، نو لومړنۍ نیمګړتیاوې چې راپورته کیږي معمولا د موټرو خرابوالی نه وي، مګر ناڅاپي زاویه کودونه، د اړیکو پریښودل یا د اوسني نمونې لوستلو ډریف کول وي.
05 د اوسني او تودوخې حس کول: د روبوټ بندونه باید په ریښتیني وخت کې د محصول تورک څارنه وکړي
شکل ۷: د R001 څو ټیټ ارزښت لرونکي احساس مقاومت کونکي د درې پړاوه بریښنا برخې لاندې موقعیت لري.
په دې بورډ کې د R001 اجزا خورا مهم دي، چې د ملی اوهم کچې ټیټ ارزښت لرونکي احساس مقاومت کونکي (معمولا 1 mΩ) استازیتوب کوي چې د موټرو فیز جریان یا بس جریان اندازه کولو لپاره کارول کیږي. د اوسني احساس کول د روبوټ بندونو لپاره د تړل شوي لوپ کنټرول کور جوړوي، ځکه چې د BLDC موټرو د محصول تورک په کلکه د هغې د فیز جریان سره تړاو لري.
په بل عبارت، کنټرولر د جوائنټ د تورک تولید "اټکل" نه کوي؛ پرځای یې، دا د سینس ریزسټرونو په اوږدو کې د کوچني ولتاژ کمیدو په اندازه کولو سره جریان محاسبه کوي:
د احساس مقاومت کونکي په اوږدو کې د ولټاژ کمښت → امپلیفیکیشن او فلټر کول → د ADC نمونه اخیستل → اوسنی محاسبه → د FOC تورک کنټرول
د دې سیګنال زنځیر دقت مستقیم تاثیر کوي:
د تورک کنټرول دقت: که چیرې اوسنی اټکل غلط وي، د تورک تولید به غلط وي.
د ټیټ سرعت نرموالی: د نمونې اخیستلو لوړ شور په ټیټ سرعت کې د ټکان لامل کیږي.
د ډیر جریان محافظت: ورو غبرګون ممکن MOSFETs وسوځوي، پداسې حال کې چې ډیر حساس ترتیبات د غلط محافظت محرکونو پایله لري.
د تودوخې مدیریت ستراتیژي: دوامداره لوړ جریان د موټرو وینډینګونو، MOSFETs او د جریان احساس مقاومت کونکو کې په ورته وخت کې د تودوخې لوړیدو لامل کیږي.
د ترتیب له نظره، د MOSFETs او فیز وایرنګ ته نږدې د اوسني احساس مقاومت کونکو ځای په ځای کول د لوړ جریان لوپ لنډوي، کوم چې د پرازیتي انډکټانس او نمونې اخیستنې غلطیو کمولو کې مرسته کوي. د هرې مرحلې ته نږدې د کوچني مقاومت کونکو او کیپسیټرونو لوی شمیر تنظیم شوي، چې عموما د دروازې ډمپ کولو، نمونې اخیستلو فلټر کولو، د ډرایور ثبات او محلي ډیکوپلینګ لپاره کارول کیږي.
د تودوخې کشف کول په مساوي ډول اړین دي. د MOTOR NTC لیبل د موټرو دننه یا د بادونو سره نږدې نصب شوی ترمیسټر په ګوته کوي. د انسان په څیر روبوټ بندونو لپاره، د ټیټ سرعت لوړ تورک عملیات، اوږد جامد ساتل، او د ولاړیدو یا سکویټ کولو پرمهال لنډمهاله اغیزه ټول د تودوخې د پام وړ زیاتوالی رامینځته کوي. NTC کنټرولر ته وړتیا ورکوي چې د تودوخې پر بنسټ درې مهمې دندې ترسره کړي:
د جریان محدودول: د تودوخې لوړېدو سره د تولید اعظمي جریان کمول؛ کمول: د دوامداره درنو بارونو لاندې د لوړ تورک کیپ کول؛
محافظتي بندول: کله چې تودوخه د خوندیتوب حد څخه زیاته شي د فالټ حالت ته ننوځئ.
دا هم یوه بنسټیزه وړتیا ده چې مسلکي روبوټ بندونه باید ولري. د تودوخې تړل شوي لوپ کنټرول پرته، بند نشي کولی د اوږدې مودې لپاره په باوري ډول کار وکړي سره له دې چې د لوړ لوړ تورک درجه بندي لري.
06 د موقعیت کشف: دوه ګونی مقناطیسي کوډ کونکي او ګیرونه د واحد ګرځیدو زاویې د څو ګرځیدو موقعیت لوستلو ته بدلوي
د PCBA له لرې کولو وروسته، د کوچنيو ګیر جوړښتونو سیټ په شا اړخ کې لیدل کیدی شي. دا اصلي کمولو ګیرونه ندي، مګر د زاویې کشف لپاره ډیزاین شوي مرستندویه میکانیزمونه دي.
شکل ۸: د کنټرول بورډ په شا اړخ کې د ګیر او مقناطیسي کوډګر ساحه
شکل ۹: د مرکزي شافټ څرخېدل دوه نږدې پینیون ګیرونه په هممهاله توګه څرخیږي.
په ساختماني لحاظ، د مرکزي شافټ گردش دوه کوچني ګیرونه چلوي. د هر کوچني ګیر په مرکز کې یو مقناطیسي برخه نصب شوې، د مقناطیسي کوډ کونکي ICs سره د PCBA په شا اړخ کې په مطابقت لرونکو موقعیتونو کې نصب شوي. مقناطیسي کوډ کونکي د مقناطیسي ساحو زاویه لرونکي بدلونونه اندازه کوي، د آپټیکل ګریټینګ ډیسکونو اړتیا له منځه وړي. دوی د کوچني تیلو ککړتیا او دوړو زغم لري، دوی د بشپړ تړل شوي روبوټ بندونو لپاره ډیر مناسب کوي.
شکل ۱۰: د دوه ګوني ګیر او دوه ګوني انکوډر جوړښت د زاویې ریزولوشن ښه کوي او د څو ځله موقعیت کشف فعالوي.
هغه څه چې دلته تر ټولو ډیر څرګند دي هغه د "ډبل ګیر + ډبل مقناطیسي انکوډر" ترتیب دی. د دې ارزښت د لوړ دقت لپاره د دوهم سینسر اضافه کولو څخه ډیر لرې دی؛ دا ډیری احتمال د څو-ټورن مطلق موقعیت کوډ کولو سکیم د احساس کولو لپاره انجینر شوی دی:
یو واحد مقناطیسي کوډ کوونکی په سمه توګه د 0-360 درجو دننه زاویې اندازه کوي؛
خو یو بند کولی شي څو ځلي څرخونه وګرځوي، او یو واحد ګرځیدونکی کوډ کوونکی نشي کولی په خپله د څرخونو شمیر وټاکي؛
که چیرې دوه ګیرونه د غاښونو شمیر یا د ګیر تناسب مختلف وي، نو دوی د ورنیر په څیر اړیکه جوړوي؛
د دوو زاویوي لوستلو په یوځای کولو سره، کنټرولر د ډیر پراخ رینج په اوږدو کې مطلق موقعیت محاسبه کوي.
دا جوړښت د انسان په څیر روبوټونو ته ډیر ارزښت ورکوي. د بریښنا بندیدو وروسته، د پښو، لاسونو یا کمر بندونه ممکن د بهرنیو ځواکونو لخوا بې ځایه شي. د بیا بریښنا ورکولو په وخت کې، هغه بندونه چې د کور پراخ حرکتونو ته اړتیا لري د ټیټ موثریت څخه رنځ وړي او د خوندیتوب خطرونه رامینځته کوي. د څو ځله مطلق موقعیت سینس کول بندونو ته اجازه ورکوي چې د بریښنا بیرته راګرځیدو سره سمدلاسه د حالت معلومات بیرته ترلاسه کړي.
07 میخانیکي لیږد: د موټرو، ریډیوسر او آوټ پټ شافټ کمپیکٹ سټیک ترتیب
شکل ۱۱: مرکزي ساحه د موټرو شافټ او د اصلي میخانیکي لیږد لاره لري.
د میخانیکي طبقې د معاینې لپاره، د موټرو شافټ، سټیټر وینډینګونه، د روټر اسمبلۍ او ریډیوسر پای ټول د یو واحد مرکزي محور په اوږدو کې ځای پرځای شوي دي. دا د مدغم شویو بندونو لپاره د ډیزاین یوه عادي طریقه ده: موټور نور بهرنۍ جلا برخه نه ده بلکې د ګډ جوړښت یوه نه بېلېدونکې برخه ده.
