Мобильная робототехника / 3.4

“

Сегодня мы поговорим о драйверах моторов, которые используются для контроля скорости вращения DC-моторов, или моторов постоянного тока, и, как следствие, для передвижения робота. Рассмотрим различные поколения драйверов, поговорим об их отличиях, преимуществах и недостатках. Начинаем.

Глоссарий

Для успешного освоения материала рекомендуем вам изучить следующие понятия:

Электронное устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов, целью которого является управление чем-либо

Устройство, предназначенное для контроля мотора

Плата драйвера мотора, на которой располагаются электронные компоненты

Мотор постоянного тока

Видеолекция

Конспект

Драйвер

Драйвер, в общем его понимании, это электронное устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов, целью которого является управление чем-либо. Драйвером обычно называют отдельные устройства или отдельный модуль — микросхему в устройстве, обеспечивающую преобразование электрических управляющих сигналов в электрические или другие воздействия, пригодные для непосредственного управления исполнительными или сигнальными элементами.

Следовательно, драйвер DC-мотора — это устройство, которое преобразует сигналы с управляющего модуля, в нашем случае с контроллера, в напряжение постоянного тока, которое задает направление и скорость вращения DC-мотора.

Принцип работы

Рассмотрим Studica WC mxp MD-1 моторо-драйвер-адаптер в форме myRIO.

Плато-моторо-адаптер выполнен в черном цвете в формате платы расширения для порта mxp myRIO, которая устанавливается прямо в разъем, а или б на контроллере. Адаптер выполнен на базе драйвера ST L62 PD, работающего при напряжении от 8 до 24 вольт. Рабочий ток — до 4 ампер, предельный — 5,6 ампер, а защитный режим работает на 7 амперах.

1. Мощность нулевого мотора управляется портом DO80 с использованием shim-сигнала.

2. Пара выходов DO5 и DO6 устанавливают режим работы, направление вращения и торможения. Подав на один из выходов 1, а на другой 0, вы получите вращение в одну сторону, а поменяв значение — в другую сторону.

3. Подача нуля на оба управляющих выхода при включенной тяге активирует режим торможения двигателя.

4. Для первого мотора портом, регулирующим скорость, будет DO9, а портами, регулирующими направление вращения, будут порты DO7 и DO13.

5. Генерация ШИМ должна выполняться с частотой 1000 герц, или 1 кГЦ.

6. На драйвере расположены порты для подключения двух кодеров, которые служат для подсчета скорости вращения мотора, определения направления его вращения, а также подсчета расстояния, которое прошел этот мотор в том или ином направлении.

Виды моторов

В компетенции использовалось несколько ревизий драйверов моторов постоянного тока, начиная с digiland Motor Driver adapter, продолжая Studico MD-1 и заканчивая Studico MD-2.

Принципиальных отличий в плане программирования между этими драйверами нет. Есть отличия внешние и технические, которые влияют на удобство эксплуатации данных драйверов.

Между digiland и MD-1 от Studico: добавили больше портов для подключения сервомотора, а также вынесли отдельные порты для подключения пин-кодеров.
На версии MD-2 уже добавили порты для подключения ультразвукового датчика расстояния, инфракрасного датчика расстояния, датчика линии и гироскопа naw x, сделав, таким образом, из драйвера мотора еще и плату расширения.

DC-мотор

DC-мотор — это мотор постоянного тока, для управления которым нужно два провода — плюс и минус.

1. Электродвигатель работает только на постоянном токе от батарейки.

2. Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита.

3. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнитом заставляет рамку поворачиваться.

4. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается.

5. При смене полярности на контактах рамки мотор изменит направление своего вращения. Чем выше напряжение на рамке, тем с большей скоростью вращается мотор.

В нашей компетенции применяются 12-вольтовые моторы с максимальной скоростью вращения 100 об/мин. Такие моторы позволяют достаточно быстро передвигать робота по пространству площадки и обеспечивать достаточный крутящий момент для передвижения даже довольно тяжелых роботов.

Основные части DC-мотора

1

сам мотор, внутри которого располагается обмотка, магниты, приводящие выходной вал мотора в движение

2

понижающий редуктор, который снижает количество оборотов мотора до приемлемых и повышает его силу

“

Итак, мы разобрали принцип работы драйверов мотора, а также DC-моторов, которые применяются в компетенции «Мобильная Робототехника». Исходя из полученных знаний, вы сможете правильно подключить и запрограммировать движение робота по пространству площадки. А теперь предлагаем ответить на несколько вопросов, чтобы закрепить полученные знания.

Интерактивное задание

Тест