[馬達控制] 25watt 馬達控制器， part 1 - encoder輸出

這次的案子是上次200watt的馬達控制器的縮小版，首先先介紹encoder的輸出：

因為客戶選用的是差動式的encoder輸出，如下圖介紹

而此encoder 建義的電路設計如下，其實就是加個比較器輸出，這種差動encoder的好處就是抗雜訊比較強，用在工控上比較不會受雜訊影響。

為了可以讓整塊板子可以做小，其實幾乎可以用的空間都用上了。

實際上的成品也如3d模擬一樣，不過在焊接的過程就會比較辛苦了。

謝謝觀看!

TI sample

之前看了naga大大的blog，就跟著他申請sample。

可惜，他的那幾個我還滿想申請的，但我申請的時後，已經被申請完了，太可惜了

不過我也申請了一個馬達driver。

話說TI還真是大方，這些都是免費，超贊的啦！

不過因為都只有IC，我又要頭痛了。

對了，還有附上DATASHEETㄟ，超酷的。

 

第一次與Python 接觸

雖然不是第一次看過python的語言，但這是第一次利用python寫一段程式

這次寫的是1個sin wave generator，不過似乎用得很不習慣，就先將就一下吧

for i in range(101):

   

    test = int(math.sin(float(i)/100*(2*math.pi))*0x80+0x80)

    if test > 0xFF:

        test = 0xFF

    print "0x%02x," %test,

    if i%10 == 0:

        print '\n'

 

我覺得應該還有更好的寫法，本來想把資料存到陣列裡，最一次列印出來，不過我還不會陣列的用法，就先這樣吧！

 

PS：Python 拿來寫小工具感覺還不賴，有空再來練習吧

馬達驅動板

要驅動一顆比較大的瓦數的直流有刷馬達，這次有要動用到ir2110+mosfet

因為我對這樣的h-bridge有不好的印象，我燒怕了！

透過這次的機會

不管怎樣

控制上如果有問題，這次硬體一定要先將電源cutoff

為了達到這個目的

這次加入一顆「電阻」來偵測h-bridge流過的電流

再來就是要把訊號抓來放大&濾波了

這次電路是學弟幫忙layout的，嗯，我測試

發了1個晚上+1個白天做測試，最後發現，學弟在電阻上，因為氧化的關係，導至空焊@@

套一句周董說的話：「瞎！」

真是的，下次叫學弟自己測好了，自己layout的電路應該要自己做測試才是硬體工程師嘛

這是正面圖，左邊就是加了一顆0.02Ω的電阻，用在電流偵測上。

背面的零件

沒關係，反正學弟在layout上，沒有考慮到電源的走線，所以叫他再layout一次應該不過份吧！

期待下一次的改板

MCPWM fault 功能

這是我們常用的dsPIC 裡面的MCPWM( Motor Control PWM) ，裡面有一個很有用的功能

Fault的功能，用在當電路發生過電流時，或者是不正常的情況下可以做保護。

下圖是MCPWM的示意圖

下圖為設定Fault 腳(藍色)當發生時，會shot down PWM(黃綠色)，而原本的黃綠色波形和紅色是一樣的。 

當fault 產生時，PWM會即時被shot down。有這樣的硬體保護真的要好好利用。

這是Fault 腳的暫存器

其中bit8~15 是決定當Fault 產生時，PWM 腳的訊號應該為High 或是Low。

而bit7 為選擇Fault 偵測模式：

0：cycle-by-cycle mode -  自動清除fault 旗標，會一直持續偵測。

1：latches all control pins to the programmed states - 當fault 成立時，會持續保持狀態設定，直到fault旗標被清除為止。

bit0~bit3 為被致能的PWM腳。

 

PS：這個功能其實算是硬體上的功能，這樣就不需要進入中斷副程式，當發生錯誤訊息時，可以馬上對硬體下達命令，不需要等待軟體上的處理，這樣就可以省去不必要的等待時間。

MOSFET-導通損和切換損

電晶體和MOSFET都會有導通損和切換損。

這是電晶體的導通損。

這是MOSFET的導通損，所以常見到MOSFET在SPEC在上有Rds(內阻大小)，常見的MOSFET的內阻通常都是mΩ等級的，因為內阻愈大，導通損就愈大。

另外一個就是切換損了，晶體在當開關切換的時後，常常會產生所謂的非理想性，在此時就會產生不必要的損失了，這就是切換損了，當切換頻率愈高，損失就愈高。

電源供應器-串聯使用

上一篇電源供應器-並聯使用，做了實驗，那剛好也對串聯模式做測試。

照著說明書的做法，左邊為電流，右邊為電壓，而輸出的正極在右邊(+)，負極在左邊(-)

這台電源供應器最大電壓為30v。

用電子負載看到的結果大至上和電源供應器看到的差不多。

在實驗的時後，不小心將電流設定成2A ，60V*2A=120W。因為這台電子負載最大的能力為100W，所以就聽到電子負載一直Beep ~  Beep 叫。前一刻還在和學弟說這電子負載最大的能力是100W，學弟就在問說，那超過100W會發生什麼事，沒想到竟然由我來證明這件事。

 

電源供應器-並聯使用

用了電源供應器這麼久，現在才知道這個功能。

將電源供應器的模式選擇在並聯模式，這樣就可以讓電源供應器擁有2倍的電流輸出。

學弟丟了一本電源供應器的說明書。

找到並聯的模式，這樣果然是可行的。

照著說明書的做法，左邊為電流，右邊為電壓，讓MASTER輸出。

這台電源供應器最大的電流為6A。

利用電子負載確認這樣的方式是可行的。並確認送出的電壓和電流大至上是電源供應器所提供的。

果然工欲善其事，必先利其器，去年老大進了這台電子負載用到的機會不多，不過要用的時後還滿方便的。

SMD鉭質電容

因為實驗室有SMD鉭質電容，可是我一直覺得有一橫的那個是負號。

如何證明這件事。李老師的朋友就找大廠的DATASHEET來看。

先看VISHAY的鉭質電容。

裡面就有寫到，有一橫的為正極。

再看ROHM的鉭質電容，也是說有一橫的為正極。

由這二家大廠的DATASHEET可以得知，有一橫的確實為正極。

這是學弟買的SMD電容，因為MLCC電容(積層電容)和鉭質電容都是黃色的，不過怎麼分辦是MLCC還是鉭質電容？

剪開電容，如果是一層一層疊起來的話，那就是MLCC，如果裡面是一根的話，那就是鉭質電容。

剪開後可以得知，學弟買的這電容為鉭質電容。



還好前幾天有發現這個問題，不然可能到我離開學校都不知道我對鉭質的認知是錯誤的。

線性內差查表法

今天和老大聊天原來才知道查表法還有另外的方式
這是之前使用的查表方式，這是定義120點的查表方式，以前只會有120的答案
如果需要更多答案需要更多的記憶體

這是利用線性內差法來做的，這是利用120點的資料運算出1200點的波形

這樣的查表法可以用較少的點數且較不失真找到較好的答案，看到這波形是sin波和cos波

，如果可以套入數學式的話，應該可以省去不少運算時間，而且還不失原本的精準度。

這是我們的歷史

循跡自走車：

    

經歷：

2007和春盃自走車競賽：第一名、第二名、第五名。

2007第二屆 Microchip 16-bit MCU校園專案研發成果競賽：優勝。

2007年台灣區國民中學以上學校電腦化運動競技大賽：第一名。

2008年全國智慧型機器人大賽：第一名、第二名、第三名。

2008年人工智慧單晶片電腦鼠暨機器人國內及國際邀請賽，A-4電腦鼠及機器人創意設計競賽：第一名。  題目：具適應性與節能之競速車。

97學年度臺灣區電腦化運動競技大賽，第一、五名。

2009年人工智慧單晶片電腦鼠暨機器人國內及國際邀請賽，人工智慧競速自走車：第一名、第二名、第四名。

 

電腦鼠走迷宮：

 

經歷：

2008第三屆 Microchip 16-bit MCU校園專案研發成果競賽：優勝。

2008年全國智慧型機器人大賽：第一名、第二名、第三名。

2008年上海第四屆長三角嵌入式系統創新設計應用競賽暨IEEE電腦鼠走迷宮邀請賽：

一等獎、二等獎。

2008年人工智慧單晶片電腦鼠暨機器人國內及國際邀請賽，A-3人工智慧電腦鼠走迷宮比賽：第一名、第二名、第三名。

97年度全國微電腦應用系統設計製作競賽，"微型電腦鼠走迷宮"：佳作。

97學年度臺灣區電腦化運動競技大賽，第一、二、三、四名。

APEC2009 Micromouse Contest 第三名。

97學年度第2學期讀書會競賽暨成果發表，第一名。

98年度全國智慧型機器人大賽：第一名。

2009年人工智慧單晶片電腦鼠暨機器人國內及國際邀請賽，大專組-人工智慧電腦鼠走迷宮比賽：第一名、第二名、第三名。

2009年人工智慧單晶片電腦鼠暨機器人國內及國際邀請賽，國際賽-人工智慧電腦鼠走迷宮比賽：第三名、第四名。

中國大陸2009全國電腦鼠走迷宮邀請賽：一等獎。

「第30回全日本マイクロマウス大会」エキスパートクラスレポート(The 30th All Japan Micromouse Contest Expert)：特別賞。

小弟的學校是私立科技大學，列此歷史不是要來炫耀，而是想讓有興趣的人知道這裡有一間學校，一群人。不過最近小弟發現現在想做實作的學生愈來愈少，我老闆在擔心沒有學弟可以承接，如果自認對自走車、電腦鼠有興趣，又想學習自動控制理論與實作經驗的高中職生，歡迎加入小弟的實驗室。至於我的學校就給有興趣的人自行查尋嚕。

SPI與I2C介面使用心得

最近開始研究dsPIC 的 I2C 與SPI，因為dsPIC都附有這2個介面的硬體，所以不用很辛苦的自己寫時脈。

不過有趣的是，2個介面microchip都有提供source code 供人使用，不過因為小弟實在對這2個介面很不熟悉，所以只好和同學一起研究了，不過因為I2C的sourece code 寫得比較易懂，所以用起來就很快上手了，而SPI 因為還包含四種邊緣判斷，所以debug了一個星期，最後終於搞懂了，因為I2C 和SPI都是利用EEPROM來當範例，為了證明自己已經學會了，就找了I2C的溫度感測器，SPI的DAC。

看看溫度感測器的成果

看看DAC的成果

馬達雜訊分析

對於馬達這類重載的元件來說，在電路的設計上就得更加小心

由其在有刷的直流馬達，電刷所產生的spark更是嚴重的雜訊

如不加以處理，更會產生整個系統的當機

先來看未做處理的馬達雜訊有多可怕

 

在馬達2極端加上一無極性電容

在+極端與殼上加入一電容 &  -極端與殼上加入一電容

最後+極端與殼上加入一電容 &  -極端與殼上加入一電容，+ - 極端也加入一電容

由示波器可得知，在直流有刷馬達焊上3顆無極性電容，可有效降低SPERK產生的雜訊

其實在馬達的設計上是需要三種電容來抑制馬達所產生的電容

1、2極端的電容，這可消除馬達高頻雜訊

2、馬達殼上與2極端各1的電容，由於馬達在轉動的時後，會有雜訊產生在馬達殼上，可消除馬達殼上的雜訊

3、電容端的無極性電容，可消除馬達啟動電流的雜訊

以上是對設計馬達電路時硬體該注意的地方