Arduino兼容-工业伺服电机Mechaduino 0.2 硬件/软件开源-电路方案

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本设计Mechaduino是一款经济实惠的开源工业伺服电机,位置,扭矩,速度和自定义模式,且与Arduino的兼容。工程师使用伺服电机来实现机器人,自动化和数控制造等应用所需的精密运动。像RC伺服系统一样,工业伺服系统主动纠正外部干扰。与RC伺服系统不同,工业伺服系统可以提供非常精确的运动,并且通常支持先进的运动控制模式。运动的控制模式工业伺服电机工Mechaduino 0.2实物截图: 工业伺服电机Mechaduino特点: 位置,速度,扭矩环路 步进和方向输入,用于与步进电机/步进棒的插入兼容性 I2C,串行输入 可定制/开源,可访问内部变量 透明和用户可定义的控制算法(商业伺服器通常缺乏这个) Arduino的的的的的兼容易于使用的界面 高分辨率指向(小于0.1度) 低成本(不应该是步步高+步枪成本的巨大飞跃) 用于电机间通讯的串行接口 板载处理器可以独立应用于简单应用 可调整换向轮廓 PID自整定 抗龋齿能力强 Arduino的的的兼容,开源工业伺服电机Mechaduino系统设计框图: 工业伺服电机工工工工由四个主要组成部分: 1)实际电机,通常为无刷直流品种。当您看到工业伺服电机时,成本的一大部分是电机本身。它们通常是定制的,或至少内置数量有限,这意味着$$$。瓦特瓦特,我猜想,生产NEMA 17或NEMA 23步进电机的质量是工业伺服中使用的BDC电机的十分之一和百分之一虽然他们的设计是针对“步进”进行优优的,但步进电机实际上只是50极无刷直流电机。它们可以像更传统的三相BDC电机一样受到控制。这就是计划。这是工作! 2)用于反馈的传感器,通常为编码器。光学编码器是非常标准的,但如果您想要高分辨率和/或绝对位置信息,则可以获得相当昂贵的代价。我们对AMS等供应商提供的一些便宜,高分辨率的磁编码器感兴趣。事实证明,尽管他们声称12和14位分辨率(分别为0.09和0.02度),它们但在一定程度上的英文非线性的!然而,我们发现这种非线性是非常可重复的,我们能够开发一种快速,自包含(电机)校准程序,可以将分辨率恢复到0.1度以上(稍后再来)这是一个重要的设计工作,值得自己的构建日志!) 3)驱动电路/电力电子元件激励电机绕组。许多工业伺服系统使用离散ħ桥。每相需要自己的ħ桥(对于两相电动机...三相电动机中的每个半桥),其由至少4个(如果不是8个)(...包括续流二极管)分立开关装置组成。投入门驱动电路,事情开始变得昂贵。我们希望找到一个可以提供电流反馈的单芯片集成解决方案,我们发现在A4954双通道PWM驱动器中。 4)控制电子通常是微控制器或FPGA。在此之前,我们决定使用Arduino兼容性是为了使固件尽可能方便。我们选择使用SAMD21 ARM M0 +(Arduino Zero兼容)处理器来平衡成本和性能。我们的面包板原型系统验证了该处理器能够执行必要的算法....

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