Arduino兼容-工业伺服电机Mechaduino 0.2 硬件/软件开源

本设计Mechaduino是一款经济实惠的开源工业伺服电机，位置，扭矩，速度和自定义模式，且与 Arduino的兼容。工程师使用伺服电机来实现机器人，自动化和数控制造等应用所需的精密运动。像RC伺服系统一样，工业伺服系统主动纠正外部干扰。与RC伺服系统不同，工业伺服系统可以提供非常精确的运动，并且通常支持先进的运动控制模式。运动的控制模式工业伺服电机工Mechaduino 0.2实物截图：

工业伺服电机Mechaduino特点：

• 位置，速度，扭矩环路
• 步进和方向输入，用于与步进电机/步进棒的插入兼容性
• I2C，串行输入
• 可定制/开源，可访问内部变量
• 透明和用户可定义的控制算法（商业伺服器通常缺乏这个）
• Arduino的的的的的兼容易于使用的界面
• 高分辨率指向（小于0.1度）
• 低成本（不应该是步步高+步枪成本的巨大飞跃）
• 用于电机间通讯的串行接口
• 板载处理器可以独立应用于简单应用
• 可调整换向轮廓
• PID自整定
• 抗龋齿能力强

Arduino的的的兼容，开源工业伺服电机Mechaduino系统设计框图：

工业伺服电机工工工工由四个主要组成部分：

1）实际电机，通常为无刷直流品种。当您看到工业伺服电机时，成本的一大部分是电机本身。它们通常是定制的，或至少内置数量有限，这意味着$$$。瓦特瓦特，我猜想，生产NEMA 17或NEMA 23步进电机的质量是工业伺服中使用的BDC电机的十分之一和百分之一虽然他们的设计是针对“步进”进行优优的，但步进电机实际上只是50极无刷直流电机。它们可以像更传统的三相BDC电机一样受到控制。这就是计划。这是工作！

2）用于反馈的传感器，通常为编码器。光学编码器是非常标准的，但如果您想要高分辨率和/或绝对位置信息，则可以获得相当昂贵的代价。我们对AMS等供应商提供的一些便宜，高分辨率的磁编码器感兴趣。事实证明，尽管他们声称12和14位分辨率（分别为0.09和0.02度），它们但在一定程度上的英文非线性的！然而，我们发现这种非线性是非常可重复的，我们能够开发一种快速，自包含（电机）校准程序，可以将分辨率恢复到0.1度以上（稍后再来）这是一个重要的设计工作，值得自己的构建日志！）

3）驱动电路/电力电子元件激励电机绕组。许多工业伺服系统使用离散ħ桥。每相需要自己的ħ桥（对于两相电动机...三相电动机中的每个半桥），其由至少4个（如果不是8个）（...包括续流二极管）分立开关装置组成。投入门驱动电路，事情开始变得昂贵。我们希望找到一个可以提供电流反馈的单芯片集成解决方案，我们发现在A4954双通道PWM驱动器中。

4）控制电子通常是微控制器或FPGA。在此之前，我们决定使用Arduino兼容性是为了使固件尽可能方便。我们选择使用SAMD21 ARM M0 +（Arduino Zero兼容）处理器来平衡成本和性能。我们的面包板原型系统验证了该处理器能够执行必要的算法....