安森美一站式移動機器人方案,助力機器人智能化新突破
頂層拓撲
下面的框圖展示了安森美 (onsemi)打造的智能移動機器人方案。 機器人系統由多個相互連接的子模塊構成, 主要包括電池管理、 運動控制、 感測和中央處理器 (CPU) 等子模塊。 這些子模塊方案與具體的應用場景緊密相關:例如,僅在內部作業的機器人所需的傳感器數量較少;而搭載機械臂的機器人則需要配備更多電機逆變器。

連接(取代 CAN)
AMR 中的 CPU 和所有構建塊需要相互通信。 通信手段有許多種。傳統上, 使用的是 CAN、 LIN、 RS-485、 RS232和許多其他方式。 所有這些都可以用 10Base-T1S 取代。
它是 IEEE 在 802.3cg 第 147 條規范中指定的以太網協議。 借助 10BASE-T1S, 僅使用一根雙絞線便可將多個PHY 連接到公共總線。 這減少了所需的交換機端口數量,并且無需網關。 由于 10BASE-T1S 只需要一根非屏蔽雙絞線, 因此布線成本也大大降低。
此外, 10BASE-T1S 的通信速度可達 10Mbps, 高于迄今為止的許多方案(例如, LIN 最高為 20Kbps, CAN 最高為約 1Mbps) 。
任何節點都可以向/從任何其他節點發送/接收以太網幀, 類似于傳統的以太網 LAN。
在多分支拓撲中運行時, 物理層沖突避免 (PLCA) 特性可以避免數據包沖突。 節點會根據各自的ID 輪流(一次一個) 在總線上進行傳輸。 PLCA 周期不是固定的, 取決于待處理的數據。

圖 1:多分支與點對點網絡拓撲
以太網控制器 NCN2601010Mb/s 工業以太網 MAC+PHY IC 控制器
符合 10BASE-T1S – IEEE 802.3cg 標準
集成 MAC 和 10BASE-T1S PHY
PLCA 突發模式 – 如果某個節點需要發送比所有其他節點都多的數據, 則允許該節點在每次 PLCA 傳輸機會中發送更多幀
支持 8 個以上節點, UTP 線纜傳輸距離超過 25m
增強抗噪聲能力
全局唯一 MAC 地址
32 引腳 QFN 封裝

圖 2: 10BASE-T1S MACPHY 評估套件
電感式位置檢測
位置傳感器會測量輪子或其他運動部件的旋轉, 以準確跟蹤它們在環境中的位置和方向。 這些傳感器可用作 BLDC 控制電子換向的一部分。 電感式編碼器相比傳統的光學或磁檢測有許多優勢。
電感式檢測穩健、 輕便、 只需很少的元件, 并且對振動或污染不敏感。
電感式檢測 NCS32100非接觸式傳感器方案, 由兩片 PCB 組成:一個帶有兩個印刷電感器(無焊接元件) 的轉子, 以及一個帶有印刷電感器和編碼器 IC 的定子。
傳統光學編碼器方案可能需要 100 多個元件才能正常工作, 與之相比, 安森美 NCS32100 僅需 12 個元件即可實現最小功能系統。
計算位置和速度
絕對編碼器 - 無需移動即可確定位置
6,000 RPM 全精度(最大 45,000 RPM)
對于 38mm 傳感器,精度為 +/- 50 角秒(0.0138度)或更高
可以區分并抑制旋轉運動產生的振動
20 位單圈分辨率輸出, 24 位多圈
集成 CortexM0+ MCU – 高度可配置
為廣泛的光學編碼器提供成本更低的替代方案
自校準 - 只需一個命令

圖 3: NCS32100 傳感器方案
NCS32100 設計工具安森美提供了大量設計工具,助力電感檢測系統的設計,包括:自校準程序、固件及 PCB 參考設計文件/電氣連接與固件的參考指南等。

圖 4: NCS32100 測量精度












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