ASO1270-PP02134
ASO1270-PP02134
ASO1270-PP02134是15腳Multiwatt封裝的 L298N,內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路。L298內(nèi)含的功率輸出器件設(shè)計制作在一塊石英基片上,由于制作工藝的同一性,因而具有分立元件組合電路不可比擬的性能參數(shù)一致性,工作穩(wěn)定。15腳是輸出電流反饋引腳,其它與L293相同。在通常使用中這兩個引腳也可以直接接地。它是高電壓的,高電流的雙全橋驅(qū)動芯片。可以直接接受標準的TTL邏輯電平??梢则?qū)動各種負載如電機,繼電器等。有兩個使能輸入,通過它控制PWM波的有效性。L298集成有兩個能量輸出塊A,B。另外,我們設(shè)計的板子上加有續(xù)流二極管?! ?br />
隨著人工成本的不斷升高,用機器人代替人力去做一些重復(fù)性的高強度的勞動是現(xiàn)代機器人研究的一個重要方向。搬運機器人在導(dǎo)航尋跡中,需要后輪驅(qū)動電機和前輪舵機的協(xié)調(diào)工作。搬運機器人電機驅(qū)動有其特殊的應(yīng)用要求,對電機的動態(tài)性能要求較高,能在任意時刻到達控制需要的指定位置并且使舵機停止在任意角度;電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩變化范圍大,既有空載平整路面行使的高速度、低轉(zhuǎn)矩工作環(huán)境,也有滿負載爬坡的運行工況,同時還要求保持較高的運行效率。根據(jù)以上的技術(shù)要求,本文選用了控制技術(shù)成熟,易于平滑調(diào)速的直流電機作為搬運機器人的執(zhí)行饑構(gòu)。
功率驅(qū)動的設(shè)計
電機的供電電源是由24V的蓄電池提供,額定功率為240W,由4個75N75組成橋式電路來實現(xiàn)。75N75是MOSFET功率管,其高耐壓75V,高耐流75A,電機驅(qū)動電路如圖2所示。
基于STM32F107的搬運機器人電機控制電路設(shè)計
Q1、Q4和Q2、Q3分別組成兩個橋路,分別控制電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。驅(qū)動的MOS管導(dǎo)通時源極電壓和漏極電壓相同且都等于供電電樂VCC,所以要實現(xiàn)MOS管正常的驅(qū)動,柵極電壓要比VCC大,這就需要專門的升壓芯片IR2103。控制器產(chǎn)生的PWM信號輸入HIN引腳,控制器I/O口輸出的 EN1、EN2作為使能信號。輸出端HO就可得到比VCC要高的電壓,且高出的電壓值正好是充在電容兩端的電壓。二極管提高導(dǎo)通速度,使得75N75的導(dǎo)通電阻更小,降低了開關(guān)管的損失。同時IR2103的兩個輸出口HO、LO具有互鎖功能,防止由于軟件或硬件錯誤造成的電機上下橋臂直通造成短路。
過流保護的設(shè)計
在電機控制系統(tǒng)中安裝過流保護有兩方面的意義:一是防止在電機正常運行時,電機出現(xiàn)超載或堵轉(zhuǎn)而使得電樞繞組電流過大損害電機甚至引發(fā)火災(zāi);另一方面是由于電機肩動時啟動電流很大,往往不能直接啟動,既需要等勵磁繞組逐漸建立磁場后再正常運行,又希望電機以盡量快的速度肩動起來。有了過流保護對電流進行斬波,可以使電機安全快速地啟動。過流保護原理圖如圖3所示。
基于STM32F107的搬運機器人電機控制電路設(shè)計
電機的相電流通過康銅絲轉(zhuǎn)換成電壓信號Vtext,經(jīng)過運算放大器放大后的模擬量AD1送至控制器A/D轉(zhuǎn)換模塊,同時將經(jīng)過電壓比較器比較后的數(shù)字量EVA送至控制器的外部中斷口。針對搬運機器人的前輪轉(zhuǎn)向舵機和后輪驅(qū)動電機的控制要求,采用以Cortex-M3為內(nèi)核的STM32F107作為主控制器,采用嵌入實時操作系統(tǒng)μC/OS-II,將程序分成啟動任務(wù)、電機轉(zhuǎn)速控制任務(wù)、舵機控制任務(wù)等相對獨立的多個任務(wù),并設(shè)定了各任務(wù)的優(yōu)先級。該系統(tǒng)能較好地實現(xiàn)搬運機器人的運動控制。
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