Всем привет!
Прикупил я недавно запчасти от дрона игрушки - летавшего на бесколлекторных моторах. У меня появилось желание собрать модель малого спортивного беспилотника, но максимально дешевого и на бесщеточных электродвигателях. У них ресурс намного больше чем у коллекторных моторов. Кстати, о том как устроены квадрокоптеры с коллекторными моторами я писал здесь.
Устройство дрона с бесколлекторными моторами
В отличие от дрона, рассмотренного в статье, схема управления двигателем ( а точнее скоростью оборотов вала) здесь не так проста. Идеальный вариант это купить готовую ESC на алике или маркетплейсе, но цена кусается..... На проект таких модулей надо 4 штуки, а каждый модуль стоит от 1300р, весьма не бюджетный вариант. Мною было принято решение купить разбитую игрушку и взять плату ESC оттуда.
Появилась следующая задача - как же ее запустить? Ведь на общей плате распаян и процессор, который и подавал команды микросхемам драйверов. Куда подключать выводы мотора понятно, а как схему регулятора активировать? И как обычно нужна схема, а схем нет. Поискал я и в Гугле и в Яндексе схему - и на игрушку и на чип и ничего не нашел.
Как устроен недорогой дрон с бесколлекторным двигателем
И тут снова пригодился опыт обратной разработки. Потратив немного времени удалось разобраться и сделать свою схемку и распиновку на чип. Рассмотрим схему вместе?
На фото с микроскопа представлен чип, а точнее специализированный контроллер, разработанный только для 1-й задачи - управления 3 фазным бесколлекторным двигателем. Такие двигатели вы можете увидеть в следующих моделях дронов : L900, K918, DJI Spark и др.
К плюсам данных моторов можно отнести следующие:
- очень большой ресурс, т.к. отсутствует щеточный аппарат
- минимизация вероятности повреждения моторчика в случае падения (с небольшой высоты).
Есть и существенные не минусы а сложности при использовании такого мотора. Его не получится запустить непосредственно от "батарейки" или простого драйвера на 1-м транзисторе. Выводов у такого электродвигателя 3 и для его раскручивания требуется подавать импульсы поочередно на каждую из обмоток. Подобные моторчики давно нашли свое применение в компьютерной технике - они применяются в жестких дисках, флоппи дисководах, принтерах . Яркий представитель именно 3-х фазного бесколлекторного мотора обеспечивает перемещение каретки головы в матричных принтерах ОКИ.
Применение специального контроллера с обратной связью дает возможность реализовать функцию защиты при блокировке вала мотора. Как правило обеспечивается и "обратная функция" - автоматический запуск мотора после блокировки. Контроллер мотора после блокировки пробует активировать вращение вала до 15 раз после чего блокирует мотор окончательно. Снять блокировку можно только перезапуском питания всего дрона (отсоединение батарейки LiPO).
На схеме выше представлен ключ на полевом транзисторе служащий для одной лишь цели - подачи питания на ключи драйверов моторов. Ключ открыт, на верхних ключах преобразователя есть питание, моторы могут работать, ключ закрыт питания нет и дрон не полетит)
Как видно на фото схема ESC включает в себя 4 одинаковых микросхемы с обвязкой и транзисторами. Транзисторов в драйвере всего 6 - 3 по одну сторону платы и 3 по другую. А вот и схема ключей драйвера представленная на рисунке ниже:
Нижний ключ в каждом плече преобразователя мощнее верхнего, т.к. по времени открыт он больше чем верхний, соответственно и ток через p-n переход будет проходить дольше. Нижний ключ управляется маломощным транзистором. Сигнал на выходе преобразователя может быть представлен вот так:
Конечно, это упрощенное представление, т.к. с выхода преобразователя снимается и сигнал обратной связи, а контроллер подстраивает ширину импульсов для обеспечения необходимой скорости вращения винтов. Цепь ОС на схеме идет к терминалам : Motor R (VO), Motor Y(UO), Motor B (WO).
А вот и контроллер :
Приятно, что здесь резисторов не пожалели в отличие от проца Z5 из статьи.
Кстати даташит на микросхему найти не удалось, есть на LV8811 , но по выводам совсем не то. С сигналом управления буду разбираться позднее, сделаю статью. Ставьте лайк если тема интересна и ждете продолжения.
Спасибо за то что прочитали статью.
Смотрите также :
Как за 5 минут найти неисправный компонент в блоке питания
Последствия неисправности вентилятора в БП АТХ
Как смазать вентилятор БП (видео)
Как отремонтировать нетбук если нет кнопки
Простая схема защиты от переполюсовки
Как правильно проверять радиостанции
Маломощные высокочастотные разъемы
Зачем хорошему инженеру ESR метр
Напишите свой отзыв в комментариях. Понравилась статья - поделись с другом в соцсетях!
Ставьте лайк, подписывайся на канал , будет много интересных публикаций.