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新电机的研发取得突破性进展

为了让TA01唱盘达到最为理想的品质,我们着手开发一款配套的顶级唱盘电机,

交流电机、直流电机、无刷电机、步进电机我们试用了各种方案,最后决定采用微

电脑控制的空心杯伺服电机,电机带有旋转编码盘,电脑芯片通过读取旋转编码盘

的光电信号来控制电机的旋转速度。

目标是将转速误差控制到万分之一以内,转速不受电网电压、频率的干扰,不因使

用时间而变化,总而言之,要精准、耐用,操作方便

这将又是一款不计成本的力作—— MA01唱盘电机,期待它的诞生!
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空心杯电机有很多优点,运行稳定性非常好,自适应能力强,自身转速波动能控制在2%以内,然后再加上微电脑精密控速,相信我们新的电机会上一个新的台阶
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今天又有同学推荐了 无刷闭环系统,这个系统更为复杂,前面试用过无刷开环系统,效果不理想,不过无刷系统毕竟对我还是有致命诱惑,于是决定再耗资投入无刷闭环控制系统的研发,同时直流伺服系统的研发也在继续,到时候希望两套系统能够同台PK,取其优者。
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先从理论上来分析一下各种电机系统的优缺点:
首先,无论选用什么样的电机,如果要求转速精确就要架设成闭环回路系统,开环系统受到外部干扰或者出现误差无法进行补偿,所以就不可能达到“精准”!有不少烧友推荐我用同步电机,因为交流同步电机刚性比较好,不需要闭环回路就能相对的比较准确。但如果提高要求,则非闭环回路不可!
闭环回路就要有反馈装置,我们前面的MB01与MC01电机采用的是模拟量反馈,也就是通过检测电机两极的电压,并反馈给驱动部分进行适时调整,模拟量易受外界干扰,就会出现电机转速可以调整的极为精准,但一段时间过后转速总会出现或多或少的偏差!为了给TA01唱盘配套,还是下决心研发一款性能更为稳定可靠、精度更高的旗舰级电机!这就考虑到用数字量进行反馈,通过单片机进行精确控制!
于是选择了伺服直流电机与无刷闭环控制电机,单从转动精度上来讲,伺服电机无疑有绝对优势,伺服电机是通过微机读取码盘的信号以此对电机转速进行适时调整,我们采用的码盘一圈有512个脉冲,也就是说电机旋转一圈会输出512个脉冲,唱盘跟电机会有15倍的转速比,唱盘旋转一周就会有7680个脉冲信号,唱盘一分钟33转,总计会产生253440个脉冲,换句话说,转盘转速可以精确到0.000003转每分钟!如果换用更精密的码盘,精度还会提升,伺服电机的这种转速精确度无可匹敌!
但伺服电机也有缺点,就是要用碳刷,而且为了保证控制的有效性,碳刷必须要抱紧换向片,也就导致了转动噪音比较大!同时,伺服电机系统的成本极为高昂,仅仅一个成品的伺服驱动器就要上千元!
无刷闭环系统由于没有碳刷,转动平稳,噪音小,这是吸引我的原因,无刷电机转动一圈可以输出3个脉冲,对应唱盘转速可以精确到0.0006转每分钟,这个精度理论上用于唱盘也绰绰有余了!
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晚上拿到了伺服电机的各大主要组件,初步组装起来试用了一下,伺服电机果然精准、稳定

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2009-12-7 20:32


这个小板子就是单片机
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2009-12-7 20:32
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连续测量到现在,各项指标极为优秀,下一步就是解决噪音问题了
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初步设想加上转速实时显示,但如何能显示到小数点后两位是个棘手的问题
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昨晚又有了新的想法,就是用单片机控制输出脉冲,产生频率可调的三相交流电,供给小型交流电机,这样就可以调整交流电机的转速,利用交流电机良好的刚性运行,这样也是一个不错的选择,而且实现成本要低很多!
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拿到了无刷系统

初步测试了一下,让我立刻放弃了有刷伺服( 白花了好多开发费用啊)

噪音小、转动平稳可靠,实际运转精度比有刷伺服(配512编码器)还要高!

采用了先进的PID控制技术(比例(P)控制,积分(I)控制微分(D)控制

倍频反馈伺服,反馈精度虽然比不上编码器,但也足足够用了

更让人惊喜的是这款电机 的抗干扰能力极强,即使将手指放到盘面上,其转速波动也不会超过+—0.3 转/分钟

这样MA01电机的核心部分就确定下来了,下一步就是给他配个漂亮的外壳了
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定制的马达也到了

当然还需要再加个外壳才能直接使用,但自己就用手拿着先感受了一下,仅仅1W的功率,但能量惊人,在全速运转的时候我手指碰了一下皮带轮,结果手指给烧了一道黑色的灼痕!

具体的使用情况还要等到装好外壳才能知道

先上两张图,很精密的小东西
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