V5-Motorübersicht

Funktion

Der V5 Smart Motor ist das Ergebnis tausender Stunden an Entwicklung und Analyse, die auf die Perfektionierung der Zahnräder, Encoder, modularen Getriebekartuschen sowie der Leiterplatte, des Wärmemanagements, der Verpackung und der Montage abzielten. Dieses durchdachte Design ermöglicht es Benutzern, die Richtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Position und das Drehmoment des Motors zu steuern, der die Räder, Arme, Klauen oder andere bewegliche Komponenten des Roboters dreht. Der V5 Smart Motor liefert Rückmeldungsdaten zu Position, Geschwindigkeit, Strom, Spannung, Leistung, Drehmoment, Effizienz und Temperatur. 

Verfügt über & Fortschritte

Integriertes Steuerungssystem

• Die interne Leiterplatte des V5 Smart Motor nutzt eine vollständige H-Brücke und einen eigenen Cortex M0-Mikrocontroller, um Position, Geschwindigkeit, Richtung, Spannung, Strom und Temperatur zu messen. Der Mikrocontroller betreibt seinen eigenen PID (Proportional-Integral-Derivativ) mit Steuerung über Geschwindigkeit, Position, Drehmoment, Feedforward-Verstärkung und Bewegungsplanung, ähnlich wie bei Industrierobotern. Der PID wird intern im 10-Millisekunden-Takt berechnet und die PID-Werte werden von VEX voreingestellt, um eine konstante Leistung unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. 
• Benutzer können die PID-Werte des Motors anpassen, um die Leistung eines Motors für fortschrittlichere mechanische Systeme abzustimmen. Fortgeschrittene Benutzer können die interne PID umgehen und die direkte Steuerung mit roher, unveränderter PWM-Steuerung (Pulsweitenmodulation) übernehmen. Bei der PWM gelten wie bei der PID-Steuerung immer noch die gleichen Grenzen, die die Leistung des Motors konstant halten.
• Die zusätzliche Steuerung des V5 Smart-Motors erfolgt über interne Encoder. Diese messen den Umfang der Drehung der Wellenbuchse. Die Drehung wird in eine Reihe von Schritten oder „Ticks“ unterteilt, die eine Rückmeldung darüber geben, um wie viel sich eine Welle gedreht hat. Die Auflösung des Encoders wird durch das Innenzahnrad des Motors bestimmt.

• Der V5 Smart Motor ist in seiner Leistung absolut konstant. Der Motor läuft intern mit einer etwas niedrigeren Spannung als die Mindestspannung der V5-Roboterbatterie und die Motorleistung wird auf +/-1 % genau geregelt. Das bedeutet, dass der Motor immer die gleiche Leistung erbringt, unabhängig von der Batterieladung oder der Motortemperatur.
• Die Innentemperatur des Motors wird überwacht, um sicherzustellen, dass der Motor lange hält. Beginnt der Motor zu überhitzen, erfolgt eine Warnung. Erreicht der Motor seine Temperaturgrenze, wird die Leistung automatisch reduziert, um Schäden zu vermeiden. Der Motor reagiert auf steigende Temperaturen in vier Stufen. Jede Temperaturstufe begrenzt den Motorstrom: Stufe 1 = 50 % Strom, 2 = 25 % Strom, 3 = 12,5 % Strom, 4 = 0 % Strom.

Feedback-Daten im Motor Dashboard

• Der Motor berechnet genaue Ausgangsleistung, Effizienz und Drehmoment. Außerdem meldet es seine Position und seinen Winkel mit einer Genauigkeit von 0,02 Grad. Diese Berechnungen und andere Daten werden auf dem Motor-Dashboard des V5 Robot Brain gemeldet und grafisch dargestellt, wie oben gezeigt.

Hinweis:Stellen Sie sicher, dass das im Getrieberahmen des Motorfensters angezeigte Übersetzungsverhältnis mit der V5 Smart Motor-Cartridge übereinstimmt, mit der der Motor gekoppelt ist. Die Anzeige des Übersetzungsverhältnisses kann durch Berühren des Zahnradrahmens auf dem Touchscreen geändert werden.

• Die V5 Smart Motor-Anschlüsse sind zur visuellen Kommunikation mit einer roten LED beleuchtet.

• Die Gewindeeinsätze Nr. 8-32 des Motors können im Motorgehäuse umgedreht werden, sodass sie bündig mit dem Gehäuse abschließen und nicht leicht hervorstehen. Dies ist nützlich, wenn der Motor nicht direkt an einem Stück Metall montiert werden soll. Dies ermöglicht beispielsweise die Montage des Motors mithilfe von Abstandshaltern.
• Für den Motor sind Ersatzteile vorhanden. Dazu gehören der V5 Smart Motor-Ersatzdeckel und die V5 Smart Motor #8-32-Gewindeeinsätze. Teile, die zur Reparatur eines Motors verwendet werden können, sodass bei einer Beschädigung nicht der gesamte Motor ausgetauscht werden muss. 
• Die Wellenaufnahme des Motors kann einen hochfesten Vierkantgetriebeeinsatz aufnehmen.

Wie es das Benutzererlebnis verbessert

• Neben der Kontrolle und Konstanz, die der V5 Smart Motor bietet, verfügt der Motor über einfach austauschbare Innenzahnradkartuschen für Ausgangsübersetzungsverhältnisse von 36:1 (100 U/min) für & Drehmoment und niedrige Drehzahl von 18:1 (200 U/min). für Standardübersetzungsverhältnisse für Antriebsstranganwendungen und 6:1 (600 U/min) für niedriges Drehmoment & hohe Geschwindigkeit, was am besten für Einzugswalzen, Schwungräder oder andere sich schnell bewegende Mechanismen geeignet ist. Dadurch sind die V5 Smart Motors schneller als die bisherigen 393 Motors. Weitere Informationen finden Sie unter: So wechseln Sie eine V5 Smart Motor-Getriebekartusche.
• Während der 393-Motor nur eine Dauerleistung von 2,7 Watt beibehielt und eine Spitzenleistung von 3,93 Watt erreichte, verbessern die konstanten 11-Watt-Leistungsstufen sowohl während der Spitzen- als auch der Dauerleistung die Stabilität des V5 Smart Motors. 
• Auch wenn der Akku fast leer ist, liefert der V5 Smart Motor weiterhin 100 % Leistung, im Gegensatz zum 393 Motor, der bei schwachem Akku nur noch 51 % Leistung abgibt. Dies verbessert die Konsistenz des V5 Smart Motors erheblich, insbesondere in Kombination mit anderen zuvor erläuterten Verbesserungen.
• Wie bereits erläutert, liefert der V5 Smart Motor Rückmeldungsdaten zu Position, Geschwindigkeit, Strom, Drehmoment, Temperatur usw. Dies ist eine große Verbesserung gegenüber dem 393-Motor, der nur Feedback in Bezug auf seine Position lieferte. Das Feedbacksystem des V5 Smart Motor stellt einem Benutzer die Informationen zur Verfügung, die er benötigt, um dann seinen Roboter zu iterieren und zu programmieren. Dies sind wertvolle Lernmöglichkeiten für neue Robotikstudenten, die diese Faktoren dann in ihren Entwürfen berücksichtigen können, und für erfahrenere Robotikstudenten, die die Beziehungen und Dynamiken innerhalb der Motorfunktion visuell erkennen können.