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May 28, 2023

Se sei un acquirente attivo sui siti Web RC, troverai piccoli motori con specifiche di centinaia di watt e un peso di pochi grammi, come questo. Purtroppo, i loro controller motore complementari sono progettati per guidarli ad alta velocità, il che significa che possiamo raggiungere la specifica di potenza di "520 watt" solo operando in una configurazione di velocità massima e coppia minima. Certo, quella configurazione va bene per gli appassionati di aerei RC e multicotteri, ma per gli esperti di robotica che cercano di pilotare questi motori bldc in una configurazione a bassa velocità e coppia elevata, le ricerche risultano vuote.

I giorni nella polvere però stanno finendo! [Cameron] ha lavorato duramente su un controller a circuito chiuso a basso costo per la comunità della robotica che prenderà un motore per aereo BLDC convenzionale e lo trasformerà in un servomotore di fascia alta. Meglio ancora, l'intero pacchetto ti costerà solo circa $ 20 in parti, incluso il sensore di posizione!

"Un altro controller per motori BLDC?" Potresti pensare. "Sicuramente, l'ho già visto prima". Non temete, lettori fedeli; La soluzione [di Cameron] farà sorridere anche il più scontroso degli ingegneri. Per cominciare, sta chiudendo il circuito con un sensore ad effetto hall Melexis MLX90363 per individuare la posizione del rotore. Basta incollare un piccolo magnete all'albero, calibrare il campo magnetico con un giro e, puff, è apparso un fantastico codificatore a 14 bit! Meglio ancora, questa soluzione costa solo da $ 5 a $ 10 in parti.

Successivamente, [Cameron] ha scoperto un segreto poco conosciuto dell'ATMEGA32u4, meglio conosciuto come il chip all'interno dell'Arduino Leonardo. Si scopre che la periferica TIMER4 di questo chip contiene una funzionalità progettata esclusivamente per il controllo del motore brushless trifase. Le uscite PWM complementari sono integrate in 3 coppie di pin con tempo morto configurabile integrato nell'hardware del chip. Infine, [Cameron] sta pulsando i FET a 32 Khz puliti, ben oltre la gamma udibile, il che significa che non sentiremo quel lamento penetrante di 8 Khz che è così caratteristico dei controller per motori BLDC economici.

Curioso? Dai un'occhiata al firmware e al design dei driver [di Cameron] su Github.

Naturalmente, ci sono degli avvertimenti. La soluzione del codificatore magnetico [di Cameron] presenta un ritardo di pochi millisecondi che deve essere caratterizzato. Dobbiamo anche incollare un magnete all'albero del nostro motore, che non volerà in tutti i nostri progetti che hanno grossi limiti di spazio. Infine, c'è semplicemente la vecchia fisica. Nel mondo reale, la coppia del motore è direttamente proporzionale alla corrente, quindi lo stallo di un motore BLDC standard alla coppia massima li brucerà poiché nessuna elica spinge l'aria attraverso di essi per raffreddarli. Tuttavia, il controller a circuito chiuso [di Cameron], finalmente, può dare alla comunità della robotica fatta in casa la possibilità di esplorare questi limiti.