Danh mục: Embedded-vi

TỔNG QUAN
Một bo mạch duy nhất tích hợp toàn bộ hệ thống nguồn và “bộ não” của robot
Hầu hết các đội ngũ làm robot thường ghép nối robot từ mô-đun điều khiển động cơ, mạch quản lý pin, bo mạch cảm biến và bo mạch cơ sở cho máy tính — dẫn đến 4 điểm có thể gặp sự cố, 4 bộ phần sụn (firmware) và 4 đầu nối cần đi dây qua khung máy. VNX RMCB thay thế toàn bộ cụm đó bằng một bộ điều khiển duy nhất được thiết kế chuyên dụng.
Bo mạch nhận trực tiếp bộ pin dải rộng 24–60 V, điều khiển hai kênh động cơ dòng cao độc lập với chế độ bảo vệ toàn diện, phân phối các đường nguồn 12 V và 5 V ổn định cho thiết bị ngoại vi, đồng thời cung cấp các bus truyền thông thực tế của các hệ thống phụ robot — CAN 2.0, RS-485, LIN và bus trạng thái RGB định địa chỉ — cùng với các đầu cắm máy tính trực tiếp cho NVIDIA Jetson Orin và đường nguồn ổn áp cho Raspberry Pi 5.
Mô-đun MEMS IMU chuyên dụng có thể thay thế tại hiện trường và 6 đầu cắm cảm biến siêu âm mang lại khả năng tự nhận thức vị trí và phát hiện vật cản ngay khi mở hộp, giúp dành thời gian tích hợp vào robot thay vì đi dây cáp.
CÁC TÍNH NĂNG CHÍNH
Điều khiển động cơ kép
Hai kênh dòng cao độc lập, lên đến 100A mỗi kênh tùy thuộc vào cấu hình hệ thống, tích hợp 4x đầu ra phụ XT30.
Bộ bảo vệ toàn diện
Khởi động mềm, bảo vệ chống dòng ngược và ngược cực, chống tĩnh điện ESD nhiều tầng, giám sát dòng/điện áp/nhiệt độ trực tiếp.
Đầu vào điện áp rộng
Hỗ trợ trực tiếp pin 24–60V qua đầu vào XT60 chính, kích thước phù hợp cho các bộ pin LiPo/Li-ion từ robot tiện ích nhỏ đến các nền kích thước lớn.
Bộ giao thức truyền thông
2x CAN 2.0 lên đến 1 Mbps, RS-485, LIN bus và giao diện LED định địa chỉ WS2812B chuyên dụng cho trạng thái và tín hiệu.
Sẵn sàng cho máy tính tính toán
Hỗ trợ nguyên bản cho NVIDIA Jetson Orin cùng đường nguồn kênh kép 12/5V/6A cho Raspberry Pi 5 và các SBC tương tự.
Mô-đun MEMS IMU
Mô-đun IMU có thể thay thế tại hiện trường — BMI088, ICM-42688, ISM330 và các linh kiện tương tự trên chân cắm SPI/I²C chung.
Mảng cảm biến siêu âm
6 cổng cảm biến siêu âm chuyên dụng để phát hiện vật cản ở khoảng cách gần.
Kết nối không dây
Kết nối với bộ điều khiển từ xa tùy chỉnh VNX qua giao diện sóng 2.4 GHz cho thao tác điều khiển từ xa và dừng khẩn cấp (E-stop).
Nguồn cho thiết bị ngoại vi
4 đầu ra lên đến 12V, 4A mỗi kênh cho màn hình, loa và micro trên cụm HMI của robot.
SƠ ĐỒ BO MẠCH
Sơ đồ chi tiết từng đầu kết nối
Bố trí mặt trên của VNX RMCB, có chú thích phục vụ việc khởi tạo hệ thống và thiết kế bộ dây cáp.
THÔNG SỐ
Thông số kỹ thuật
Đầu vào nguồn
Dải đầu vào pin
24–60 V DC, kiến trúc điện áp rộng
Cổng đầu vào chính
Đầu vào pin chính XT60
Các chế độ bảo vệ đầu vào
Chống ngược cực, quá áp, khởi động mềm, chống tĩnh điện ESD nhiều tầng
Đầu ra điều khiển động cơ
Số kênh
2x kênh công suất cao độc lập (CH-A, CH-B)
Dòng điện đỉnh
Lên đến 100A mỗi kênh, tùy thuộc vào cấu hình hệ thống
Đầu ra phụ
4x đầu ra nguồn phụ XT30
Theo dõi
Cảm biến dòng điện, điện áp và nhiệt độ trên từng kênh
Các chế độ bảo vệ
Bảo vệ chống dòng ngược, chống tĩnh điện ESD nhiều tầng
Các đường nguồn phụ
Đầu ra 12V
2x kênh, lên đến 4A mỗi kênh, bao gồm: màn hình, loa, micro
Đầu ra 5V
Kênh kép, 6A — cấp nguồn chuyên dụng cho SBC (ví dụ: Raspberry Pi 5)
Đầu ra quạt
Đường nguồn FAN chuyển mạch chuyên dụng cho làm mát chủ động
Giao diện truyền thông
CAN bus
2x cổng CAN 2.0, lên đến 1 Mbps — một cổng kết nối trực tiếp với Jetson Orin, một cổng dành riêng cho bo mạch an toàn
RS-485
Giao diện tích hợp cho các kết nối công nghiệp khoảng cách xa, đa thiết bị
LIN bus
Giao diện LIN trên bo mạch dành cho mạng thiết bị ngoại vi tiêu chuẩn ô tô
Bus trạng thái RGB
Giao diện LED định địa chỉ WS2812B chuyên dụng
Không dây
Bộ điều khiển từ xa tùy chỉnh VNX
Cảm biến & An toàn
Giao diện IMU
MEMS IMU dạng mô-đun chuẩn VNX — SPI & I²C, có thể thay thế nóng
Các loại IMU được hỗ trợ
BMI088, ICM-42688, ISM330 và các linh kiện tương thích chân
Dừng khẩn cấp
Đầu vào E-STOP chuyên dụng, được định tuyến tới kênh CAN an toàn
Hỗ trợ máy tính xử lý
Máy tính xử lý chính
NVIDIA Jetson Orin — Lắp đặt trực tiếp trên bo mạch, hệ thống làm mát và kết nối CAN
Máy tính xử lý phụ
Raspberry Pi 5 hoặc SBC tương tự qua đường nguồn ổn áp 12/5V/6A
MCU trên bo mạch
Vi điều khiển cho điều khiển truyền động, giám sát và mạch giám sát (watchdog)
Cơ khí & Môi trường
Kích thước bo mạch (Dài x Rộng)
170mm x 120mm
Sơ đồ lỗ lắp đặt
5 x Metric 3mm
Nhiệt độ hoạt động
-40°C đến +85°C
ỨNG DỤNG
Các nơi VNX RMCB được ứng dụng
Một kiến trúc bộ điều khiển duy nhất, được tùy chỉnh kích thước và cấu hình cho các dòng robot hoàn toàn

Bộ điều khiển nguồn dạng bo mạch đơn được thiết kế cho các nền tảng robot di động, tích hợp kiểm soát dòng điện đột biến khi khởi động, giám sát quá trình sạc pin qua cổng XT30 và truyền báo cáo trạng thái đa giao thức trên cùng một thiết kế 22-60 V.
22–60 V
Đầu vào/đầu ra pin
12 A
Dòng sạc liên tục
−40…125°C
Nhiệt độ hoạt động
CAN · SPI · UART · I²C
Các giao thức tích hợp trên bo mạch
Tổng quan
VNX-SCCB tích hợp tầng nạp trước (pre-charge) high-side và bảo vệ ngược cực cùng mạch sạc pin có giám sát trên một bo mạch PCB nhỏ gọn. Sản phẩm được thiết kế để xử lý hai thời điểm trong chu kỳ nguồn của robot di động dễ phát sinh sự cố tại hiện trường nhất: khi pin được kết nối hoặc robot kết nối vào trạm sạc, và trong suốt quá trình sạc khi không có người giám sát.
Ở phía đầu vào, bộ điều khiển MOSFET N-channel high-side hỗ trợ cấu hình MOSFET back-to-back, giúp điện áp bus được thiết lập theo quá trình tăng điện áp có kiểm soát và giới hạn dòng điện. Nhờ đó, hệ thống bảo vệ các đầu nối, cụm tụ điện và các mạch điện tử phía sau khỏi dòng điện đột biến khi khởi động và tình trạng đấu ngược cực. Ở phía sạc, tầng sạc với đầu nối XT30 cung cấp dòng sạc được giám sát lên đến 12 A, với cơ chế khởi động mềm duy trì hoạt động ổn định ngay cả khi điện áp pin ban đầu ở mức rất thấp. Hệ thống sẽ tự động ngắt khi đạt đến điện áp sạc được cấu hình.
MCU trung tâm truyền trạng thái hệ thống thông qua các giao thức CAN, SPI, UART và I²C, cho phép bo mạch báo cáo điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái lỗi tới bộ điều khiển trung tâm, trạm sạc hoặc hệ thống quản lý đội robot theo thời gian thực. Nhờ đó, VNX-SCCB cung cấp tầng nguồn có khả năng tích hợp trực tiếp cho các nền tảng AMR, AGV, trạm docking tự động và các hệ thống nguồn công nghiệp khác vận hành không cần người giám sát.
THÔNG TIN TỔNG QUAN
Loại hóa học của pin
Li-ion / LiFePO₄
Hệ thống điện áp danh định
24V / 33V / 48V class
Dải điện áp đầu vào / đầu ra rộng
22–60 V DC
Đầu nối sạc
XT30
Giao tiếp
CAN / SPI / UART / I²C
Đèn LEDs trạng thái
HB · CHG · FULL · ERR · PG
Tính năng nổi bật
Bộ tính năng bảo vệ toàn diện
Tích hợp bảo vệ ngược cực, bảo vệ dòng ngược, bảo vệ quá áp, UVLO, ESD và kiểm soát dòng điện đột biến khi khởi động trên cùng một tầng nguồn.
Nạp trước qua MOSFET phía high-side
Bộ điều khiển N-channel high-side hỗ trợ cấu hình MOSFET back-to-back, cho khả năng đóng / ngắt nhanh và tích hợp đầu vào điều khiển enable.
Sạc có giám sát 12 A
Đầu vào sạc XT30 hỗ trợ giám sát điện áp / dòng điện (V/I) theo thời gian thực, khởi động mềm ở mức 1 A khi điện áp pin thấp và tự động ngắt khi pin được sạc đầy.
Giao tiếp đa giao thức
Tích hợp CAN bus chuyên dụng, SPI (hỗ trợ mô-đun NFC), TTL UART và I²C, mang lại khả năng tích hợp linh hoạt với hệ thống robot.
Cảm biến NTC bên ngoài
Trang bị đầu vào NTC chuyên dụng để đo nhiệt độ bộ pin, đồng thời cung cấp dữ liệu cho quá trình điều khiển sạc và báo cáo trạng thái lỗi.
Đầu ra quạt PWM
Đầu cắm quạt tích hợp trên bo mạch hỗ trợ quản lý nhiệt chủ động cho các dãy MOSFET trong điều kiện dòng sạc được duy trì liên tục.
Đèn LED trạng thái trực tiếp
Các đèn báo HB (heartbeat), CHG, FULL, ERR và PG cho phép nhận biết trực tiếp trạng thái hệ thống tại hiện trường mà không cần kết nối với bộ điều khiển trung tâm.
Hoạt động trong dải −40°C đến 125°C
Sử dụng linh kiện cấp công nghiệp, phù hợp với trạm docking ngoài trời, AGV trong kho lạnh và robot kho vận hoạt động liên tục.
Thiết kế nhúng nhỏ gọn
Hai dây nối XT30 và các đầu kết nối bố trí ở mép bo mạch giúp giảm diện tích chiếm dụng của bo mạch, phù hợp với việc tích hợp trong các khung máy có không gian hạn chế.
Sơ đồ giao diện
Hình ảnh chú thích mặt trên của nguyên mẫu VNX-SCCB, thể hiện đường sạc, các đầu kết nối truyền thông và các điểm giám sát được đề cập trong tài liệu này.
Chú thích
Giao diện truyền thông SPI
– Giao diện SPI chuyên dụng, phù hợp để kết nối các mô-đun NFC.
– Hỗ trợ nhiều loại cảm biến và thiết bị ngoại vi sử dụng giao tiếp SPI.
– Cung cấp tốc độ truyền thông cao cho các thiết bị ngoại vi tại chỗ.
– Được thiết kế để tích hợp linh hoạt vào hệ thống robot.
CAN bus & giám sát pin
– Giao tiếp CAN bus phục vụ điều khiển ở cấp độ hệ thống.
– Cho phép giám sát đầu vào / đầu ra của pin.
– Hỗ trợ giám sát điện áp và dòng điện của pin.
– Hỗ trợ giám sát trạng thái hệ thống và lỗi cho BMS, hệ thống quản lý nguồn và các hệ thống an toàn.
Giao diện TTL UART
– Hỗ trợ truy cập gỡ lỗi (debug) và cấu hình tại chỗ.
– Kết hợp với đầu vào NTC bên ngoài để đọc lại dữ liệu nhiệt độ.
– Sử dụng kết nối với số lượng