04 پاور ڊرائيو: 3-فيز MOS پل جوائنٽ جي آئوٽ پُٽ ٽورڪ گنجائش جو تعين ڪري ٿو.

شڪل 5: ٽن مرحلن واري موٽر تارن کي مرڪزي طور تي MOS پاور سيڪشن سان ڳنڍيل آهي، ان جي چوڌاري سيمپلنگ ريزسٽر، ڊرائيور ۽ فلٽر اجزاء ترتيب ڏنل آهن.

 

هي جوائنٽ ڊرائيور ٽن مرحلن واري برش لیس موٽرن لاءِ ٺهيل آهي. ٽن مرحلن واري BLDC موٽرن جي اعليٰ ڪارڪردگي ڪنٽرول لاءِ عام طور تي ٽن اڌ پلن جي ضرورت هوندي آهي، جيڪي گهٽ ۾ گهٽ ڇهه پاور MOSFETs سان هڪ ٽن مرحلن واري انورٽر ٺاهيندا آهن. ڪيترائي وڏا پيڪيج MOS ڊوائيسزڪري سگهي ٿوهن فن تعمير سان مطابقت رکندڙ، ٽن مرحلن واري آئوٽ پُٽ سولڊر پوائنٽس جي چوڌاري PCBA تي ڏٺو وڃي.

 

ٽن مرحلن واري پل جي آپريٽنگ منطق کي هن ريت آسان بڻائي سگهجي ٿو:

بيٽري يا بس وولٽيج کي P+ ۽ P- ذريعي فيڊ ڪيو ويندو آهي؛ MOS هاف-برج جي تيز رفتار سوئچنگ ڊي سي وولٽيج کي ٽن مرحلن واري ڪرنٽ ۾ تبديل ڪري ٿي؛

ٽن مرحلن وارو وهڪرو موٽر وائنڊنگز ۾ وهندو آهي ته جيئن گھمندڙ مقناطيسي ميدان پيدا ٿئي؛ ڪنٽرولر مسلسل انڪوڊر پوزيشن ۽ موجوده موٽ جي بنياد تي PWM ڊيوٽي سائيڪلن کي ترتيب ڏئي ٿو؛

آخرڪار جوائنٽ کي ٽارگيٽ ٽورڪ، رفتار يا پوزيشن کي آئوٽ پُٽ ڪرڻ جي قابل بڻائي ٿو.

هن حصي جي خراب ڊيزائن ڪيترن ئي عام مسئلن کي جنم ڏيندي: گهڻي MOS گرمي، گهٽ رفتار وارو جهٽڪو، سخت ٽورڪ ريپل، غلط اوور ڪرنٽ تحفظ ٽرگرنگ، ۽ EMI مداخلت انڪوڊرز يا ڪميونيڪيشن سرڪٽس کي متاثر ڪندي. انهي سبب لاءِ، روبوٽ جوائنٽس لاءِ پاور بورڊ ڊيزائن عام ننڍن موٽر ڊرائيور بورڊن جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو مشڪل آهي.

 

شڪل 6: TLV767 وولٽيج ريگيوليٽر کي بورڊ تي ڏسي سگھجي ٿو، انڊڪٽرز، ڪيپيسٽرز ۽ ڪيترن ئي گهٽ وولٽيج پاور حصن سان گڏ.

پاور سپلاءِ ٽري پڻ تجزيو ڪرڻ جي لائق آهي. LDO ريگيوليٽر جهڙوڪ TLV767 ۽ پاور انڊڪٽرز جن تي "100" نشان لڳل آهي، PCB تي نظر اچن ٿا. 48V-ريٽيڊ جوائنٽس جي ايپليڪيشن منظرنامي تي غور ڪندي، اهو اندازو لڳائي سگهجي ٿو ته گهٽ وولٽيج سسٽم کي صرف LDOs ذريعي هاءِ وولٽيج کان سڌو سنئون هيٺ اچڻ جو امڪان ناهي. ان جي بدران، هيٺ ڏنل وانگر هڪ پاور سپلاءِ آرڪيٽيڪچر اختيار ڪيو ويو آهي:

هاءِ وولٽيج بس → سوئچنگ اسٽيپ-ڊائون ڪنورشن → گهٽ وولٽيج ريل (5V / 3.3V، وغيره) → سيڪنڊري LDO ريگيوليشن / مقامي شور فلٽرنگ

هي پاور آرڪيٽيڪچر وڌيڪ عقلي آهي. MCU، انڪوڊر، سيمپلنگ ايمپليفائر ۽ ڪميونيڪيشن ٽرانسيور کي صاف، مستحڪم گهٽ وولٽيج پاور جي ضرورت هوندي آهي، جڏهن ته MOS سوئچ ۽ موٽر فيز لائينون شديد شور پيدا ڪن ٿيون. جيڪڏهن گهٽ وولٽيج پاور سپلاءِ ۾ ڪافي اينٽي انٽرفرنس ڪارڪردگي نه آهي، ته پوءِ ظاهر ٿيندڙ پهرين خرابيون عام طور تي موٽر جي خرابي نه هونديون آهن، پر اوچتو اينگل جمپ، ڪميونيڪيشن ڊراپ آئوٽ يا ڊرفٽنگ ڪرنٽ سيمپلنگ ريڊنگ هونديون آهن.

05 ڪرنٽ ۽ گرمي پد سينسنگ: روبوٽ جوڑوں کي حقيقي وقت ۾ آئوٽ پُٽ ٽورڪ جي نگراني ڪرڻ گهرجي.

 

شڪل 7: ڪيترائي R001 گھٽ-ويليو سينس ريزسٽر ٽن-فيز پاور سيڪشن جي هيٺان واقع آهن.

هن بورڊ تي R001 جزا اهم آهن، جيڪي موٽر فيز ڪرنٽ يا بس ڪرنٽ کي ماپڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ ملي اوهم-سطح جي گهٽ-ويليو سينس ريزسٽرز (عام طور تي 1 mΩ) جي نمائندگي ڪن ٿا. ڪرنٽ سينسنگ روبوٽ جوڑوں لاءِ بند لوپ ڪنٽرول جو ڪور ٺاهيندي آهي، ڇاڪاڻ ته BLDC موٽر جو آئوٽ پُٽ ٽورڪ ان جي فيز ڪرنٽ سان مضبوطي سان لاڳاپيل هوندو آهي.

ٻين لفظن ۾، ڪنٽرولر جوائنٽ جي ٽورڪ آئوٽ پُٽ جو "اندازو" نٿو لڳائي؛ ان جي بدران، اهو سينس ريزسٽرز تي ننڍڙي وولٽيج ڊراپ کي ماپڻ سان ڪرنٽ جو حساب لڳائي ٿو:

وولٽيج ڊراپ پار سينس ريزسٽر → ايمپليفڪيشن ۽ فلٽرنگ → اي ڊي سي سيمپلنگ → موجوده حساب → ايف او سي ٽورڪ ڪنٽرول

هن سگنل چين جي درستگي سڌو سنئون متاثر ڪري ٿي:

ٽورڪ ڪنٽرول جي درستگي: جيڪڏهن موجوده اندازو غلط آهي، ته ٽورڪ آئوٽ پُٽ غلط هوندو.

گھٽ رفتار جي همواري: تيز نموني جو شور گھٽ رفتار تي جھٽڪو پيدا ڪري ٿو.

اوور ڪرنٽ پروٽيڪشن: سست جواب MOSFETs کي ساڙي سگھي ٿو، جڏهن ته تمام گهڻي حساس سيٽنگون غلط پروٽيڪشن ٽرگرز جو سبب بڻجن ٿيون.

حرارتي انتظام جي حڪمت عملي: مسلسل تيز ڪرنٽ موٽر وائنڊنگز، MOSFETs ۽ ڪرنٽ سينس ريزسٽرز ۾ هڪ ئي وقت گرمي پد ۾ واڌ جو سبب بڻجندو آهي.

لي آئوٽ جي نقطي نظر کان، MOSFETs ۽ فيز وائرنگ جي ويجهو ڪرنٽ سينس ريزسٽرز رکڻ سان هاءِ ڪرنٽ لوپ ننڍو ٿئي ٿو، جيڪو پيراسائيٽڪ انڊڪٽنس ۽ سيمپلنگ غلطين کي گهٽائڻ ۾ مدد ڪري ٿو. هر فيز جي ويجهو وڏي تعداد ۾ ننڍڙا ريزسٽرز ۽ ڪيپيسٽرز ترتيب ڏنل آهن، عام طور تي گيٽ ڊمپنگ، سيمپلنگ فلٽرنگ، ڊرائيور اسٽيبلائيزيشن ۽ مقامي ڊيڪپلنگ لاءِ استعمال ٿيندا آهن.

گرمي پد جي چڪاس به ساڳئي طرح ضروري آهي. موٽر اين ٽي سي ليبل موٽر اندر يا وائنڊنگز جي ڀرسان نصب ٿيل ٿرمسٽر کي ظاهر ڪري ٿو. هيومنائيڊ روبوٽ جوڑوں لاءِ، گهٽ رفتار وارو تيز ٽورڪ آپريشن، ڊگهي جامد هولڊنگ، ۽ بيهڻ يا اسڪواٽنگ دوران عارضي اثر سڀ ڪجهه گرمي پد ۾ اهم اضافو پيدا ڪن ٿا. اين ٽي سي ڪنٽرولر کي ٽي اهم گرمي پد تي ٻڌل ڪم انجام ڏيڻ جي قابل بڻائي ٿو:

ڪرنٽ جي حد بندي: گرمي پد وڌڻ سان وڌ ۾ وڌ آئوٽ پُٽ ڪرنٽ کي گھٽايو؛ ڊيريٽنگ: مسلسل ڳري بار هيٺ ڪيپ چوٽي ٽورڪ؛

حفاظتي بندش: جڏهن گرمي پد حفاظتي حد کان وڌي وڃي ته فالٽ موڊ ۾ داخل ٿيو.

هي پڻ هڪ بنيادي صلاحيت آهي جيڪا پيشيور روبوٽ جوڑوں ۾ هجڻ گهرجي. گرمي پد بند لوپ ڪنٽرول کان سواءِ، جوائنٽ پنهنجي اعليٰ چوٽي ٽورڪ ريٽنگ جي باوجود ڊگهي عرصي تائين قابل اعتماد طريقي سان ڪم نٿو ڪري سگهي.

06 پوزيشن جي چڪاس: ٻٽي مقناطيسي انڪوڊر ۽ گيئر سنگل ٽرن اينگلز کي ملٽي ٽرن پوزيشن ريڊنگ ۾ تبديل ڪن ٿا

PCBA کي هٽائڻ کان پوءِ، ننڍين گيئر جي جوڙجڪ جو هڪ سيٽ پوئتي پاسي تي ڏسي سگهجي ٿو. اهي مکيه گهٽتائي گيئر نه آهن، پر زاويه جي ڳولا لاءِ ٺهيل معاون ميڪانيزم آهن.

 

شڪل 8: ڪنٽرول بورڊ جي پٺئين پاسي تي گيئر ۽ مقناطيسي انڪوڊر علائقو

 

شڪل 9: مرڪزي شافٽ جي گردش ٻن ويجهن پنين گيئرز کي هم وقت سازي سان گھمڻ لاءِ هلائي ٿي.

ساخت جي لحاظ کان، مرڪزي شافٽ جي گردش ٻن ننڍن گيئرن کي هلائي ٿي. هر ننڍڙي گيئر جي مرڪز ۾ هڪ مقناطيسي جزو لڳل آهي، جنهن ۾ PCBA جي پوئين پاسي تي ملندڙ پوزيشن تي مقناطيسي انڪوڊر IC لڳل آهن. مقناطيسي انڪوڊر مقناطيسي شعبن جي ڪوئلي تبديلين کي ماپيندا آهن، آپٽيڪل گريٽنگ ڊسڪ جي ضرورت کي ختم ڪندا آهن. اهي معمولي تيل جي آلودگي ۽ مٽي کي برداشت ڪن ٿا، انهن کي مڪمل طور تي بند ٿيل روبوٽ جوڑوں لاءِ وڌيڪ مناسب بڻائين ٿا.

 

شڪل 10: ڊبل گيئر ۽ ڊبل انڪوڊر جي جوڙجڪ ڪوئلي ريزوليوشن کي بهتر بڻائي ٿي ۽ ملٽي ٽرن پوزيشن ڊيٽيڪشن کي فعال بڻائي ٿي.

هتي جيڪو سڀ کان وڌيڪ نمايان آهي اهو آهي "ڊبل گيئر + ڊبل ميگنيٽڪ انڪوڊر" ترتيب. ان جي قيمت صرف وڌيڪ درستگي لاءِ ٻيو سينسر شامل ڪرڻ کان تمام گهڻو اڳتي آهي؛ اهو گهڻو ڪري هڪ ملٽي ٽرن ايبسولوٽ پوزيشن انڪوڊنگ اسڪيم کي محسوس ڪرڻ لاءِ انجنيئر ڪيو ويو آهي:

هڪ واحد مقناطيسي انڪوڊر 0-360° اندر زاوين کي صحيح طور تي ماپي ٿو؛

تڏهن به هڪ جوڙ ڪيترائي گردشون گھمائي سگھي ٿو، ۽ هڪ واحد موڙ انڪوڊر پاڻ گردشن جو تعداد طئي نٿو ڪري سگھي؛

جيڪڏهن ٻن گيئرن ۾ مختلف ڏندن جي ڳڻپ يا گيئر تناسب آهن، ته اهي هڪ ورنيئر جهڙو لاڳاپو ٺاهيندا آهن؛

ٻن ڪوئلي ريڊنگز کي گڏ ڪندي، ڪنٽرولر تمام گهڻي وسيع رينج تي مطلق پوزيشن جو حساب ڪري ٿو.

هي ڍانچو انساني روبوٽس لاءِ وڏي اهميت رکي ٿو. پاور آف ٿيڻ کان پوءِ، ٽنگون، هٿ يا ڪمر جا جوڙا ٻاهرين قوتن جي ڪري بي گھر ٿي سگهن ٿا. ٻيهر پاور ڪرڻ تي، وسيع هومنگ حرڪتن جي ضرورت وارن جوڙن کي گهٽ ڪارڪردگي جو شڪار ٿئي ٿو ۽ حفاظتي خطرا پيدا ڪري ٿو. ملٽي ٽرن ايبسولوٽ پوزيشن سينسنگ جوڑوں کي فوري طور تي پوزيشن ڊيٽا حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي جيئن ئي پاور بحال ٿئي ٿي.