၀၄ ပါဝါဒရိုက်- ၃-ဆင့် MOS တံတားသည် အဆစ်၏ အထွက် လိမ်အားကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်

ပုံ ၅: သုံးဆင့်မော်တာဝါယာကြိုးများကို MOS ပါဝါအပိုင်းနှင့် ဗဟိုတွင် ချိတ်ဆက်ထားပြီး၊ ၎င်းပတ်လည်တွင် sampling resistor များ၊ drivers များနှင့် filter အစိတ်အပိုင်းများကို စီစဉ်ထားသည်။

 

ဤ joint driver ကို three-phase brushless မော်တာများအတွက် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။ three-phase BLDC မော်တာများ၏ မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ထိန်းချုပ်မှုအတွက် အနည်းဆုံး power MOSFETs ခြောက်ခုပါသည့် three-phase inverter တစ်ခုကို ဖွဲ့စည်းရန်အတွက် half-bridge သုံးခု လိုအပ်လေ့ရှိသည်။လုပ်နိုင်ဤဗိသုကာနှင့် ကိုက်ညီသော three-phase output solder point များကို ဝန်းရံထားသော PCBA တွင် တွေ့ရှိနိုင်သည်။

 

three-phase bridge ရဲ့ operating logic ကို အောက်ပါအတိုင်း ရိုးရှင်းအောင် လုပ်နိုင်ပါတယ်။

ဘက်ထရီ သို့မဟုတ် ဘတ်စ်ကားဗို့အားကို P+ နှင့် P- မှတစ်ဆင့် ပေးပို့သည်။ MOS half-bridge များ၏ မြန်နှုန်းမြင့် switching သည် DC ဗို့အားကို သုံးဆင့်လျှပ်စီးကြောင်းအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်။

သုံးဆင့်လျှပ်စီးကြောင်းသည် မော်တာဝါတိုင်များထဲသို့ စီးဆင်းပြီး လည်ပတ်နေသော သံလိုက်စက်ကွင်းကို ဖန်တီးပေးသည်။ ထိန်းချုပ်ကိရိယာသည် encoder အနေအထားနှင့် လျှပ်စီးကြောင်းတုံ့ပြန်ချက်အပေါ် အခြေခံ၍ PWM duty cycles များကို အဆက်မပြတ်ချိန်ညှိပေးသည်။

အဆုံးတွင် အဆစ်သည် ပစ်မှတ် torque၊ အမြန်နှုန်း သို့မဟုတ် အနေအထားကို ထုတ်လွှတ်ပေးနိုင်စေပါသည်။

ဤအပိုင်း၏ ဒီဇိုင်းညံ့ဖျင်းခြင်းသည် ပုံမှန်ပြဿနာများစွာကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်- MOS အပူလွန်ကဲခြင်း၊ မြန်နှုန်းနိမ့် jitter၊ torque ripple ပြင်းထန်ခြင်း၊ မှားယွင်းသော overcurrent protection triggering နှင့် encoder များ သို့မဟုတ် ဆက်သွယ်ရေးဆားကစ်များကို ထိခိုက်စေသော EMI interference တို့ဖြစ်သည်။ ဤအကြောင်းကြောင့်၊ robot joint များအတွက် power board ဒီဇိုင်းသည် သာမန် motor driver board ငယ်များထက် များစွာပို၍စိန်ခေါ်မှုရှိပါသည်။

 

ပုံ ၆: TLV767 voltage regulator ကို inductors၊ capacitors နှင့် low-voltage power components အများအပြားနှင့်အတူ board ပေါ်တွင် မြင်တွေ့နိုင်ပါသည်။

ပါဝါထောက်ပံ့မှုသစ်ပင်ကိုလည်း ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသင့်သည်။ TLV767 ကဲ့သို့သော LDO ထိန်းညှိကိရိယာများနှင့် "100" ဟုအမှတ်အသားပြုထားသော ပါဝါအင်ဒတ်တာများကို PCB တွင် မြင်နိုင်သည်။ 48V အဆင့်သတ်မှတ်ထားသော အဆစ်များ၏ အသုံးချမှုအခြေအနေကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလျှင်၊ ဗို့အားနိမ့်စနစ်ကို LDO များမှတစ်ဆင့်သာ မြင့်မားသောဗို့အားမှ တိုက်ရိုက်လျှော့ချရန် မဖြစ်နိုင်ဟု ကောက်ချက်ချနိုင်သည်။ ယင်းအစား၊ အောက်ပါနှင့်ဆင်တူသော ပါဝါထောက်ပံ့မှုဗိသုကာပုံစံကို လက်ခံကျင့်သုံးသည်-

ဗို့အားမြင့် ဘတ်စ်ကား → အဆင့်နိမ့် ပြောင်းလဲခြင်း → ဗို့အားနိမ့် သံလမ်းများ (5V / 3.3V၊ စသည်) → ဒုတိယ LDO ထိန်းညှိမှု / ဒေသတွင်း ဆူညံသံ စစ်ထုတ်ခြင်း

ဤပါဝါဗို့အားဗို့အားသည် ပိုမိုကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပါသည်။ MCU၊ encoder၊ sampling amplifier များနှင့် ဆက်သွယ်ရေး transceiver များသည် သန့်ရှင်းပြီး တည်ငြိမ်သော low-voltage ပါဝါ လိုအပ်ပြီး MOS switch များနှင့် မော်တာ phase လိုင်းများသည် ပြင်းထန်သောဆူညံသံကို ထုတ်ပေးသည်။ low-voltage ပါဝါထောက်ပံ့မှုတွင် လုံလောက်သော anti-interference စွမ်းဆောင်ရည် မရှိပါက ပထမဆုံးပေါ်ပေါက်လာသော ချို့ယွင်းချက်များသည် မော်တာချို့ယွင်းမှုများ မဟုတ်ဘဲ ရုတ်တရက်ထောင့်ခုန်ခြင်း၊ ဆက်သွယ်ရေးကျဆင်းခြင်း သို့မဟုတ် လျှပ်စီးကြောင်းနမူနာဖတ်ခြင်းများ ဖြစ်သည်။

၀၅ လျှပ်စီးကြောင်းနှင့် အပူချိန် အာရုံခံခြင်း- ရိုဘော့အဆစ်များသည် အထွက် လိမ်အားကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်ရမည်

 

ပုံ ၇: R001 တန်ဖိုးနည်း အာရုံခံ resistor များစွာကို three-phase power section အောက်တွင် တည်ရှိသည်။

R001 အစိတ်အပိုင်းများသည် ဤဘုတ်တွင် အရေးပါပြီး မော်တာ phase current သို့မဟုတ် bus current ကို တိုင်းတာရန်အသုံးပြုသည့် milliohm-level low-value sense resistors (ပုံမှန်အားဖြင့် 1 mΩ) ကိုကိုယ်စားပြုသည်။ BLDC မော်တာ၏ output torque သည် ၎င်း၏ phase current နှင့် အပြန်အလှန်ဆက်စပ်နေသောကြောင့် Current sensing သည် robot joint များအတွက် closed-loop control ၏ အဓိကအစိတ်အပိုင်းဖြစ်သည်။

တစ်နည်းအားဖြင့်ဆိုရသော် controller သည် joint ၏ torque output ကို "ခန့်မှန်း" ခြင်းမပြုပါ။ ယင်းအစား sense resistor များတစ်လျှောက်ရှိ အလွန်သေးငယ်သော voltage drop ကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့် current ကို တွက်ချက်ပါသည်။

အာရုံခံခုခံမှုတစ်လျှောက် ဗို့အားကျဆင်းမှု → အသံချဲ့ခြင်းနှင့် စစ်ထုတ်ခြင်း → ADC နမူနာယူခြင်း → လက်ရှိတွက်ချက်မှု → FOC torque ထိန်းချုပ်မှု

ဤအချက်ပြကွင်းဆက်၏ တိကျမှုသည် တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်သည်-

Torque ထိန်းချုပ်မှု တိကျမှု- လက်ရှိခန့်မှန်းချက် မတိကျပါက torque output မတိကျပါ။

အမြန်နှုန်းနိမ့် ချောမွေ့မှု- နမူနာယူဆူညံသံ မြင့်မားခြင်းသည် အမြန်နှုန်းနိမ့်များတွင် တုန်ခါမှုကို ဖြစ်စေတတ်သည်။

လျှပ်စီးကြောင်းလွန်ကဲမှုကာကွယ်မှု- နှေးကွေးသောတုံ့ပြန်မှုသည် MOSFETs များကိုလောင်ကျွမ်းစေနိုင်သော်လည်း၊ အလွန်အမင်းထိခိုက်လွယ်သောဆက်တင်များသည် မှားယွင်းသောကာကွယ်မှုအစပျိုးမှုများကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။

အပူချိန်စီမံခန့်ခွဲမှု ဗျူဟာ- စဉ်ဆက်မပြတ် မြင့်မားသော လျှပ်စီးကြောင်းသည် မော်တာဝါယာကြိုးများ၊ MOSFETs နှင့် လျှပ်စီးကြောင်းအာရုံခံခုခံကိရိယာများတွင် တစ်ပြိုင်နက်တည်း အပူချိန်မြင့်တက်လာစေသည်။

အပြင်အဆင် ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် current-sense resistor များကို MOSFETs နှင့် phase wiring အနီးတွင် ထားရှိခြင်းဖြင့် high-current loop ကို တိုစေပြီး parasitic inductance နှင့် sampling error များကို လျှော့ချရန် ကူညီပေးသည်။ resistor အသေးစားများနှင့် capacitor အများအပြားကို phase တစ်ခုစီအနီးတွင် စီထားပြီး ယေဘုယျအားဖြင့် gate damping၊ sampling filtering၊ driver stabilization နှင့် local decoupling အတွက် အသုံးပြုသည်။

အပူချိန်ထောက်လှမ်းခြင်းသည်လည်း မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။ MOTOR NTC အညွှန်းသည် မော်တာအတွင်း သို့မဟုတ် ဝါယာကြိုးများနှင့် ကပ်လျက်တပ်ဆင်ထားသော thermistor ကို ညွှန်ပြသည်။ humanoid robot အဆစ်များအတွက်၊ အမြန်နှုန်းနိမ့် torque မြင့်မားသောလည်ပတ်မှု၊ ကြာရှည်စွာ static holding နှင့် မတ်တပ်ရပ်ခြင်း သို့မဟုတ် ထိုင်ထခြင်းအတွင်း ယာယီသက်ရောက်မှုတို့သည် အပူချိန်သိသိသာသာမြင့်တက်လာစေသည်။ NTC သည် controller အား အဓိကအပူချိန်အခြေခံလုပ်ဆောင်ချက်သုံးခုကို လုပ်ဆောင်နိုင်စေသည်-

လျှပ်စီးကြောင်းကန့်သတ်ခြင်း- အပူချိန်မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ အများဆုံးထွက်ရှိမှုလျှပ်စီးကြောင်းကို လျှော့ချပါ။ Derating: စဉ်ဆက်မပြတ်လေးလံသောဝန်များအောက်တွင် အမြင့်ဆုံး torque ကို ကန့်သတ်ပါ။

အကာအကွယ်ပိတ်ခြင်း- အပူချိန်သည် ဘေးကင်းရေးကန့်သတ်ချက်ထက် ကျော်လွန်သွားသည်နှင့် ချို့ယွင်းမှုမုဒ်သို့ ဝင်ရောက်ပါ။

၎င်းသည် ပရော်ဖက်ရှင်နယ် စက်ရုပ်အဆစ်များတွင် ရှိသင့်သော အခြေခံစွမ်းရည်တစ်ခုလည်း ဖြစ်သည်။ အပူချိန်ပိတ်-ကွင်းဆက်ထိန်းချုပ်မှုမရှိပါက အဆစ်သည် ၎င်း၏ အမြင့်ဆုံး torque အဆင့်သတ်မှတ်ချက် မြင့်မားသော်လည်း ကြာရှည်စွာ ယုံကြည်စိတ်ချစွာ လည်ပတ်နိုင်မည်မဟုတ်ပါ။

၀၆ ရာထူးရှာဖွေခြင်း- Dual Magnetic Encoders နှင့် Gears များသည် Single-Turn Angles များကို Multi-Turn Position Readings အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်

PCBA ကို ဖယ်ရှားပြီးနောက်၊ ဂီယာဖွဲ့စည်းပုံငယ်များကို နောက်ကျောဘက်တွင် မြင်တွေ့နိုင်ပါသည်။ ၎င်းတို့သည် အဓိကလျှော့ချရေးဂီယာများ မဟုတ်ဘဲ ထောင့်ထောက်လှမ်းရန် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော အရန်ယန္တရားများ ဖြစ်သည်။

 

ပုံ ၈: ထိန်းချုပ်မှုဘုတ်၏ နောက်ကျောဘက်ရှိ ဂီယာနှင့် သံလိုက်ကုဒ်ဒါဧရိယာ

 

ရုပ်ပုံ ၉: အလယ်ရိုးတံလည်ပတ်မှုသည် ကပ်လျက် pinion ဂီယာနှစ်ခုကို တစ်ပြိုင်နက်လည်ပတ်စေရန် မောင်းနှင်ပေးသည်။

ဖွဲ့စည်းပုံအရ၊ အလယ်ဗဟိုဝင်ရိုးလည်ပတ်မှုသည် ဂီယာငယ်နှစ်ခုကို မောင်းနှင်သည်။ ဂီယာငယ်တစ်ခုစီ၏အလယ်ဗဟိုတွင် သံလိုက်အစိတ်အပိုင်းတစ်ခု တပ်ဆင်ထားပြီး PCBA ၏နောက်ဘက်ရှိ ကိုက်ညီသောနေရာများတွင် သံလိုက် encoder IC များတပ်ဆင်ထားသည်။ သံလိုက် encoder များသည် သံလိုက်စက်ကွင်းများ၏ထောင့်ပြောင်းလဲမှုများကို တိုင်းတာပေးပြီး optical grating disc များမလိုအပ်ပါ။ ၎င်းတို့သည် အနည်းငယ်သောဆီညစ်ညမ်းမှုနှင့်ဖုန်မှုန့်များကို ခံနိုင်ရည်ရှိသောကြောင့် အပြည့်အဝပိတ်ထားသော robot joint များအတွက် ပိုမိုသင့်လျော်စေသည်။

 

ပုံ ၁၀: ဂီယာနှစ်ချောင်းနှင့် အန်ကုဒ်ဒါနှစ်ချောင်းဖွဲ့စည်းပုံသည် ထောင့်မှန် resolution ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပြီး ဘက်ပေါင်းစုံအနေအထား ထောက်လှမ်းမှုကို ဖြစ်စေသည်။

ဤနေရာတွင် အထင်ရှားဆုံးမှာ "dual-gear + dual magnetic encoder" configuration ဖြစ်သည်။ ၎င်း၏တန်ဖိုးသည် ပိုမိုတိကျမှုမြင့်မားစေရန်အတွက် ဒုတိယ sensor တစ်ခုထည့်ရုံထက် များစွာကျော်လွန်သည်။ ၎င်းကို multi-turn absolute position encoding scheme ကို အကောင်အထည်ဖော်ရန် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားဖွယ်ရှိသည်။

တစ်ခုတည်းသော သံလိုက်အန်ကုဒ်သည် ၀–၃၆၀° အတွင်း ထောင့်များကို တိကျစွာတိုင်းတာသည်။

သို့သော် အဆစ်တစ်ခုသည် လည်ပတ်မှုများစွာကို လည်ပတ်နိုင်ပြီး၊ တစ်ကြိမ်လှည့်သည့် အန်ကုဒ်ဒါသည် ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင်လည်ပတ်မှုအရေအတွက်ကို မဆုံးဖြတ်နိုင်ပါ။

ဂီယာနှစ်ခုတွင် မတူညီသော သွားအရေအတွက် သို့မဟုတ် ဂီယာအချိုးများ ပါရှိပါက၊ ၎င်းတို့သည် vernier ကဲ့သို့သော ဆက်စပ်မှုကို ဖွဲ့စည်းသည်။

ထောင့်ဖတ်နှစ်ခုကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် ထိန်းချုပ်ကိရိယာသည် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော အကွာအဝေးတွင် ပကတိအနေအထားကို တွက်ချက်သည်။

ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် လူသားပုံစံစက်ရုပ်များအတွက် အလွန်တန်ဖိုးရှိသည်။ ပါဝါပိတ်ပြီးနောက် ခြေထောက်များ၊ လက်များ သို့မဟုတ် ခါးအဆစ်များသည် ပြင်ပအားများကြောင့် ရွေ့လျားသွားနိုင်သည်။ ပါဝါပြန်ဖွင့်သည့်အခါတွင် ကျယ်ပြန့်သော အိမ်တွင်းလှုပ်ရှားမှုများ လိုအပ်သော အဆစ်များသည် စွမ်းဆောင်ရည်နည်းပါးပြီး ဘေးကင်းရေးအန္တရာယ်များကို ဖြစ်စေသည်။ ဘက်စုံလှည့်နိုင်သော လုံးဝအနေအထားအာရုံခံစနစ်သည် ပါဝါပြန်ရလာသည်နှင့် အဆစ်များအား ကိုယ်ဟန်အနေအထားဒေတာကို ချက်ချင်းပြန်လည်ရယူနိုင်စေပါသည်။