มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสองเฟส มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน เซ็นเซอร์และการขาดหายไป

เมื่อฉันเริ่มออกแบบชุดควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน (มอเตอร์ล้อ) มีคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการจับคู่ เครื่องยนต์จริงด้วยแผนภาพนามธรรมของสามขดลวดและแม่เหล็กซึ่งตามกฎแล้วทุกคนจะอธิบายหลักการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง

เมื่อฉันใช้การควบคุมด้วยเซ็นเซอร์ Hall ฉันยังคงไม่เข้าใจจริงๆ ว่าเกิดอะไรขึ้นในเครื่องยนต์นอกเหนือจากขดลวดสามเส้นและสองขั้วที่เป็นนามธรรม: ทำไม 120 องศาและทำไมอัลกอริธึมการควบคุมจึงเป็นแบบนั้น

ทุกอย่างเข้าที่เข้าทางเมื่อฉันเริ่มเข้าใจแนวคิดของการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน การเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในชิ้นส่วนของเหล็กจริงๆ ช่วยให้ฉันพัฒนาฮาร์ดแวร์และเข้าใจอัลกอริธึมการควบคุม

ด้านล่างนี้ฉันจะพยายามทำความเข้าใจหลักการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง กระแสตรง.

สำหรับการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน สนามแม่เหล็กคงที่ของโรเตอร์จะต้องเคลื่อนที่ไปตามสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนของสเตเตอร์ เช่นเดียวกับในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป

การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนขดลวดโดยใช้ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์
การออกแบบมอเตอร์ไร้แปรงถ่านคล้ายกับของ มอเตอร์ซิงโครนัสถ้าคุณเชื่อมต่อกับปีศาจ มอเตอร์สับเปลี่ยนในเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่ตรงตามพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของมอเตอร์ก็จะทำงานได้

การสลับขดลวดของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงทำให้สามารถควบคุมได้จากแหล่งจ่ายกระแสตรง เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการสร้างตารางการสับเปลี่ยนของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง จำเป็นต้องพิจารณาการควบคุมเครื่อง AC ซิงโครนัส

เครื่องซิงโครนัส
เครื่องซิงโครนัสถูกควบคุมจากเครือข่าย AC สามเฟส มอเตอร์มี 3 ขดลวดไฟฟ้าชดเชย 120 องศาไฟฟ้า

เมื่อสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า EMF จะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในแต่ละขดลวดของมอเตอร์ด้วยสนามแม่เหล็กคงที่ ขดลวดของมอเตอร์จะกระจายตัวเท่าๆ กัน แรงดันไฟฟ้าไซน์จะถูกเหนี่ยวนำในแต่ละเฟส และสัญญาณเหล่านี้จะ เลื่อนไป 1/3 ของงวด (รูปที่ 1) รูปแบบของ EMF เปลี่ยนแปลงตามกฎไซน์ โดยคาบของไซนัสคือ 2P (360) เนื่องจากเรากำลังจัดการกับปริมาณไฟฟ้า (EMF, แรงดัน, กระแส) ให้เรียกว่า องศาไฟฟ้า และเราจะวัดคาบเป็น พวกเขา.

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสามเฟสกับมอเตอร์ ในแต่ละช่วงเวลาจะมีค่าความแรงกระแสที่แน่นอนในแต่ละขดลวด

ขดลวดแต่ละอันสร้างเวกเตอร์สนามแม่เหล็กตามสัดส่วนของกระแสในขดลวด เมื่อบวกเวกเตอร์ 3 ตัว คุณจะได้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่เป็นผลลัพธ์ เมื่อเวลาผ่านไป กระแสบนขดลวดมอเตอร์จะเปลี่ยนตามกฎไซน์ ขนาดของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของแต่ละขดลวดจะเปลี่ยนไป และเวกเตอร์ทั้งหมดที่เป็นผลลัพธ์จะเปลี่ยนมุมของการหมุน ในขณะที่ขนาดของเวกเตอร์นี้ยังคงที่

รูปที่ 2 แสดงคาบไฟฟ้าหนึ่งคาบของมอเตอร์สามเฟส โดยระบุโมเมนต์ 3 โมเมนต์ในช่วงเวลานี้ เพื่อสร้างเวกเตอร์สนามแม่เหล็กในแต่ละโมเมนต์ เราใส่คาบนี้ 360 องศาไฟฟ้าบนวงกลม ให้วางขดลวดมอเตอร์ 3 ตัวโดยเลื่อน 120 องศาไฟฟ้าสัมพันธ์กัน (รูปที่ 3)

เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดของมอเตอร์จะถูกพล็อตตามแต่ละเฟส ทิศทางของเวกเตอร์ถูกกำหนดโดยทิศทางของกระแสตรงในขดลวด ถ้าแรงดันที่ใช้กับขดลวดเป็นค่าบวก เวกเตอร์นั้นจะถูกชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามจากขดลวด หากเป็นลบ ให้ไปตามขดลวด ขนาดของเวกเตอร์เป็นสัดส่วนกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าบนเฟสใน ช่วงเวลานี้.
เพื่อให้ได้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มข้อมูลเวกเตอร์ตามกฎของการบวกเวกเตอร์
การสร้างช่วงเวลาที่สองและสามมีความคล้ายคลึงกัน

ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป เวกเตอร์ที่ได้จะเปลี่ยนทิศทางของมันอย่างราบรื่น รูปที่ 5 แสดงเวกเตอร์ผลลัพธ์และแสดง เลี้ยวเต็มสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งช่วง

เบื้องหลังเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้ สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรของโรเตอร์จะถูกพัดพาไปในแต่ละช่วงเวลา (รูปที่ 6)

นี่คือการทำงานของเครื่อง AC แบบซิงโครนัส

การมีแหล่งจ่ายกระแสตรงจำเป็นต้องสร้างช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งช่วงเวลาโดยเปลี่ยนทิศทางกระแสบนขดลวดมอเตอร์สามตัว เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงมีการออกแบบคล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัสและมีพารามิเตอร์เหมือนกันในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงจำเป็นต้องเริ่มจากรูปที่ 5 ซึ่งแสดงสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ที่สร้างขึ้น

แรงดันคงที่
แหล่งจ่ายกระแสตรงมีสายไฟเพียง 2 เส้น "กำลังบวก" และ "กำลังลบ" ซึ่งหมายความว่าสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดเพียงสองในสามเท่านั้น จำเป็นต้องประมาณรูปที่ 5 และเลือกช่วงเวลาทั้งหมดที่สามารถเปลี่ยน 2 จาก 3 เฟสได้

จำนวนการเรียงสับเปลี่ยนจากชุดที่ 3 คือ 6 ดังนั้นจึงมี 6 ตัวเลือกสำหรับการต่อขดลวด
มาวาดภาพกันเถอะ ทางเลือกที่เป็นไปได้การเปลี่ยนและเลือกลำดับที่เวกเตอร์จะเปลี่ยนไปทีละขั้นจนกว่าจะถึงจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาและเริ่มต้นใหม่

คาบไฟฟ้าจะนับจากเวกเตอร์แรก

รูปที่ 5 แสดงว่าเมื่อควบคุมแรงดันไฟไซน์แบบสามเฟสมีเวกเตอร์หลายตัวที่หมุนไปตามกาลเวลาอย่างราบรื่น และเมื่อสลับกับ DC เป็นไปได้ที่จะได้สนามการหมุนของเวกเตอร์เพียง 6 ตัว นั่นคือสลับไปยังขั้นตอนต่อไป ควรเกิดขึ้นทุกๆ 60 องศาไฟฟ้า
ผลลัพธ์จากรูปที่ 7 สรุปไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. ลำดับการสลับผลลัพธ์ของขดลวดมอเตอร์

ประเภทของสัญญาณควบคุมที่เป็นผลลัพธ์ตามตารางที่ 1 แสดงไว้ในรูปที่ 8 โดยที่ -V กำลังเปลี่ยนเป็นค่าลบของแหล่งพลังงาน (GND) และ +V กำลังเปลี่ยนเป็นค่าบวกของแหล่งพลังงาน

อย่างไรก็ตาม ภาพจริงจากเฟสของมอเตอร์จะคล้ายกับสัญญาณไซน์จากรูปที่ 1 สัญญาณจะก่อตัวเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมคางหมู เนื่องจากในบางครั้งที่ขดลวดมอเตอร์ไม่ได้ต่อ แม่เหล็กถาวรโรเตอร์ทำให้เกิด EMF บนมัน (รูปที่ 9)

บนออสซิลโลสโคปจะมีลักษณะดังนี้:

คุณสมบัติการออกแบบ
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สำหรับการสลับ 6 ขดลวด จะเกิดช่วงเวลาไฟฟ้าหนึ่งรอบ 360 องศาไฟฟ้า
จำเป็นต้องเชื่อมโยงช่วงเวลานี้กับมุมการหมุนที่แท้จริงของโรเตอร์ มอเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งคู่และสเตเตอร์สามฟันนั้นไม่ค่อยได้ใช้ มอเตอร์มีขั้ว N คู่
รูปที่ 11 แสดงรุ่นมอเตอร์ที่มีขั้วหนึ่งคู่และขั้วสองคู่

มอเตอร์ที่มีขั้วสองคู่มี 6 ขดลวดแต่ละขดลวดเป็นคู่แต่ละกลุ่มมี 3 ขดลวดชดเชยจากกัน 120 องศาไฟฟ้า รูปที่ 12b. ล่าช้าไปหนึ่งงวดเป็นเวลา 6 ม้วน ขดลวด U1-U2, V1-V2, W1-W2 เชื่อมต่อถึงกันและในการออกแบบจะแสดงสายเอาต์พุต 3 เฟส การเชื่อมต่อจะไม่แสดงเพื่อความเรียบง่าย แต่จำไว้ว่า U1-U2, V1-V2, W1-W2 เหมือนกัน

รูปที่ 12 ตามข้อมูลในตารางที่ 1 แสดงเวกเตอร์สำหรับเสาหนึ่งและสองคู่

รูปที่ 13 แสดงเวกเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยขดลวดมอเตอร์สวิตชิ่ง 6 ตัวพร้อมขั้วหนึ่งคู่ โรเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร ใน 6 ขั้นตอน โรเตอร์จะหมุน 360 องศาทางกล
รูปภาพแสดงตำแหน่งสุดท้ายของโรเตอร์ ในช่วงเวลาระหว่างตำแหน่งที่อยู่ติดกันสองตำแหน่ง โรเตอร์จะหมุนจากตำแหน่งก่อนหน้าไปยังสถานะสวิตช์ถัดไป เมื่อโรเตอร์ไปถึงตำแหน่งสิ้นสุดนี้ การเปลี่ยนครั้งต่อไปจะต้องเกิดขึ้น และโรเตอร์จะมุ่งไปที่การตั้งค่าใหม่ เพื่อให้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กของมันกลายเป็นทิศทางร่วมกับเวกเตอร์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์

ในมอเตอร์ที่มีคู่ขั้ว N จะใช้วงจรไฟฟ้า N รอบเพื่อให้การปฏิวัติทางกลเสร็จสมบูรณ์
มอเตอร์ที่มีขั้วสองคู่จะมีแม่เหล็กสองตัวที่มีขั้ว S และ N และขดลวด 6 อัน (รูปที่ 14) ขดลวด 3 กลุ่มแต่ละกลุ่มจะถูกชดเชยโดยสัมพันธ์กันโดย 120 องศาไฟฟ้า

การกำหนดตำแหน่งโรเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์จำเป็นต้องเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้ากับขดลวดสเตเตอร์ที่จำเป็นในเวลาที่เหมาะสม จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวดของมอเตอร์โดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ เพื่อให้สนามแม่เหล็กสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าสนามแม่เหล็กของโรเตอร์เสมอ ในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์มอเตอร์และการสลับของขดลวด ให้ใช้ หน่วยอิเล็กทรอนิกส์การจัดการ.
การติดตามตำแหน่งของโรเตอร์สามารถทำได้หลายวิธี:
1. เซ็นเซอร์ฮอลล์
2. โดยกลับ emf
ตามกฎแล้ว ผู้ผลิตจะติดตั้งเซ็นเซอร์ Hall ในเครื่องยนต์เมื่อปล่อย ดังนั้นนี่จึงเป็นวิธีการควบคุมที่ใช้บ่อยที่สุด
การสลับขดลวดตามสัญญาณ EMF ด้านหลังทำให้คุณสามารถละทิ้งเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในมอเตอร์และใช้เป็นเซ็นเซอร์ในการวิเคราะห์เฟสอิสระของมอเตอร์ ซึ่งจะเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กของ EMF ด้านหลัง

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านพร้อมเซ็นเซอร์ฮอลล์
หากต้องการเปลี่ยนขดลวดในเวลาที่เหมาะสม จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของโรเตอร์เป็นองศาไฟฟ้า เซ็นเซอร์ฮอลล์ใช้สำหรับสิ่งนี้
เนื่องจากเวกเตอร์สนามแม่เหล็กมี 6 สถานะ จึงจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ Hall 3 ตัว ซึ่งจะแทนหนึ่งตัว ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์ตำแหน่งที่มีเอาต์พุตสามบิต เซ็นเซอร์ Hall ได้รับการติดตั้งในลักษณะเดียวกับขดลวด โดยชดเชย 120 องศาไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้แม่เหล็กโรเตอร์สามารถใช้เป็นองค์ประกอบที่ทำหน้าที่ของเซ็นเซอร์ได้

ในการหมุนมอเตอร์ จำเป็นต้องให้สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ตำแหน่งเมื่อเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ถูกกำกับร่วมกับเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์นั้นถือเป็นที่สิ้นสุดสำหรับการสลับครั้งนี้ ว่าสวิตช์ไปยังชุดค่าผสมถัดไปควรเกิดขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้โรเตอร์แขวนอยู่ในตำแหน่งนิ่ง
มาเปรียบเทียบสัญญาณจากเซ็นเซอร์ Hall กับเฟสที่ต้องสลับกัน (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2. การเปรียบเทียบสัญญาณเซ็นเซอร์ Hall กับการสลับเฟสของมอเตอร์

กลับการควบคุม EMF
มีมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่ไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง การกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ทำได้โดยใช้การวิเคราะห์ สัญญาณ EMFในเฟสอิสระของมอเตอร์ ในแต่ละช่วงเวลา “+” เชื่อมต่อกับเฟสใดเฟสหนึ่ง และไฟ “-” เชื่อมต่อกับอีกเฟสหนึ่ง โดยเฟสใดเฟสหนึ่งยังคงว่างอยู่ การหมุนสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ทำให้เกิด EMF ในขดลวดอิสระ เมื่อการหมุนดำเนินไป แรงดันไฟฟ้าบนเฟสอิสระจะเปลี่ยนไป (รูปที่ 17)

สัญญาณจากขดลวดมอเตอร์แบ่งเป็น 4 จุด คือ
1. ไขลานเชื่อมต่อกับ0
2. ไม่ต่อขดลวด (เฟสฟรี)
3. ขดลวดเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้า
4. ไขลานไม่ได้ต่อ (ฟรีเฟส)
เปรียบเทียบสัญญาณจากเฟสกับสัญญาณควบคุมจะเห็นได้ว่าโมเมนต์ของการเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะถัดไปสามารถตรวจจับได้โดยการข้าม จุดกลาง(ครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟจ่าย) กับเฟสที่ยังไม่ได้เชื่อมต่อ (รูปที่ 18)

หลังจากตรวจพบทางแยกแล้ว จำเป็นต้องหยุดชั่วคราวและเปิดสถานะถัดไป จากรูปนี้ มีการรวบรวมอัลกอริทึมสำหรับการสลับสถานะของขดลวด (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3. อัลกอริธึมสำหรับการสลับขดลวดมอเตอร์

เครื่องเปรียบเทียบจะทำงานในขณะที่แรงดันไฟฟ้าผ่านจุดกึ่งกลางและสร้างสัญญาณสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์

การประมวลผลสัญญาณจากเฟสมอเตอร์
อย่างไรก็ตาม สัญญาณจากเฟสต่างๆ ระหว่างการควบคุมความเร็ว PWM มีลักษณะที่แตกต่างกันและมีอักขระพัลซิ่ง (รูปที่ 21) ในสัญญาณดังกล่าว เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับจุดตัดกับจุดกึ่งกลาง

ดังนั้น สัญญาณนี้ควรถูกกรองด้วยตัวกรอง RC เพื่อรับซองจดหมาย และแบ่งตามข้อกำหนดของตัวเปรียบเทียบด้วย เมื่อรอบการทำงานเพิ่มขึ้น สัญญาณ PWM จะเพิ่มขึ้นในแอมพลิจูด (รูปที่ 22)

แผนภาพที่มีจุดกึ่งกลาง

สัญญาณถูกนำมาจากเฟสผ่านตัวต้านทานจำกัดกระแสและรวมกัน จะได้ภาพต่อไปนี้:

เนื่องจาก PWM แรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางไม่คงที่ จึงจำเป็นต้องกรองสัญญาณด้วย แรงดันไฟฟ้าจุดกึ่งกลางหลังจากการทำให้เรียบจะมีขนาดใหญ่พอ (ในพื้นที่ของแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์) จะต้องหารด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าให้เท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย

หลังจากที่สัญญาณผ่านตัวกรอง การแกว่งจะถูกทำให้เรียบและได้แรงดันไฟที่เท่ากันซึ่งสัมพันธ์กับซึ่งสามารถตรวจจับครอสโอเวอร์ EMF ด้านหลังได้

จุดกึ่งกลางจะเปลี่ยนค่าขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า (รอบการทำงาน) เช่นเดียวกับซองสัญญาณ

สัญญาณที่ได้รับจากเครื่องเปรียบเทียบจะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งประมวลผลตามอัลกอริทึมด้านบน
สำหรับตอนนี้ นั่นคือทั้งหมด

คุณสมบัติที่โดดเด่น:

• ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับ BKEPT
• ใช้ตัวควบคุมเวทีกำลัง
• ตัวอย่างรหัสโปรแกรม

บทนำ

บันทึกการใช้งานนี้อธิบายวิธีการใช้การควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน (BCEM) โดยใช้ตัวเข้ารหัสตามไมโครคอนโทรลเลอร์ AT90PWM3 AVR

แกน AVR ประสิทธิภาพสูงของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งประกอบด้วยตัวควบคุมระยะกำลัง ช่วยให้คุณติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านความเร็วสูงได้

เอกสารนี้ให้คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน และอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการควบคุม BECPT ในโหมดสัมผัส และยังมีคำอธิบาย แผนภูมิวงจรรวมการพัฒนาอ้างอิง ATAVRMC100 ซึ่งใช้บันทึกการใช้งานเหล่านี้

มีการกล่าวถึงการใช้งานซอฟต์แวร์ด้วยลูปควบคุมที่ใช้ซอฟต์แวร์ตามตัวควบคุม PID เพื่อควบคุมกระบวนการเปลี่ยน ส่อให้เห็นถึงการใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งตามเอฟเฟกต์ฮอลล์เท่านั้น

หลักการทำงาน

ขอบเขตของการใช้ BKEPT นั้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งเกิดจากข้อดีหลายประการ:

1. ไม่มีชุดประกอบที่หลากหลายซึ่งทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้นหรือลดลง
2. รุ่นมากกว่า ระดับต่ำเสียงอะคูสติกและไฟฟ้าเทียบกับมอเตอร์กระแสตรงแบบสับเปลี่ยนกระแสตรงสากล
3. ความสามารถในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย (กับผลิตภัณฑ์ที่ติดไฟได้)
4. สมดุลที่ดีระหว่างน้ำหนักและกำลัง...

มอเตอร์ประเภทนี้มีความเฉื่อยเล็กน้อยของโรเตอร์ tk ขดลวดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ สวิตช์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ โมเมนต์สวิตชิ่งถูกกำหนดโดยข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตำแหน่ง หรือโดยการวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังที่เกิดจากขดลวด

เมื่อควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์ BKEPT จะประกอบด้วยสามส่วนหลัก: สเตเตอร์ โรเตอร์ และเซ็นเซอร์ฮอลล์

สเตเตอร์ของ BKEPT แบบสามเฟสแบบคลาสสิกประกอบด้วยสามขดลวด ในมอเตอร์จำนวนมาก ขดลวดจะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนเพื่อลดการกระเพื่อมของแรงบิด

รูปที่ 1 แสดง แผนภูมิวงจรรวมการเปลี่ยนสเตเตอร์ ประกอบด้วยขดลวดสามเส้น แต่ละขดลวดประกอบด้วยสามองค์ประกอบที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม: การเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ

รูปที่ 1 วงจรไฟฟ้าเทียบเท่าสเตเตอร์ (สามเฟส, สามขดลวด)

โรเตอร์ BKEPT ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรจำนวนเท่ากัน จำนวนขั้วแม่เหล็กในโรเตอร์ยังส่งผลต่อขนาดพิทช์และแรงบิดกระเพื่อม ยิ่งจำนวนเสามาก ขนาดขั้นตอนการหมุนจะเล็กลงและแรงบิดกระเพื่อมน้อยลง สามารถใช้แม่เหล็กถาวรแบบคู่ขั้ว 1..5 ได้ ในบางกรณี จำนวนคู่ขั้วจะเพิ่มขึ้นเป็น 8 (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 สเตเตอร์และโรเตอร์ของ BKEPT . สามเฟส สามขดลวด

ขดลวดถูกติดตั้งอย่างถาวรและแม่เหล็กจะหมุน โรเตอร์ BKEPT มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าเมื่อเทียบกับโรเตอร์ทั่วไป มอเตอร์สากลกระแสตรงซึ่งขดลวดอยู่บนโรเตอร์

ฮอลล์เซนเซอร์

ในการประเมินตำแหน่งของโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall สามตัวจะถูกสร้างขึ้นในตัวเรือนมอเตอร์ เซ็นเซอร์ถูกติดตั้งที่มุม 120 °ซึ่งกันและกัน ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์เหล่านี้ จึงสามารถดำเนินการสวิตช์ต่างๆ ได้ 6 แบบ

การสลับเฟสขึ้นอยู่กับสถานะของเซ็นเซอร์ Hall

แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดจะเปลี่ยนไปหลังจากเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall เมื่อทำการซิงโครไนซ์สวิตช์อย่างถูกต้อง แรงบิดจะคงที่และสูงโดยประมาณ

รูปที่ 3 สัญญาณเซ็นเซอร์ฮอลล์ระหว่างการหมุน

การสลับเฟส

เพื่อจุดประสงค์ในการอธิบายอย่างง่ายของการทำงานของ BKEPT สามเฟส เราจะพิจารณาเฉพาะรุ่นที่มีสามขดลวดเท่านั้น ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ การสลับเฟสขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องที่ใช้กับขดลวดของมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นและเริ่มการหมุน ที่พบมากที่สุดและ ด้วยวิธีง่ายๆตัวควบคุมสวิตชิ่งที่ใช้ในการควบคุม BKEPT เป็นวงจรเปิด-ปิด โดยที่ขดลวดจะนำกระแสไฟฟ้าหรือไม่ใช้ ในคราวเดียวสามารถจ่ายไฟได้เพียงสองขดลวดและขดลวดที่สามยังคงปิดอยู่ การต่อขดลวดเข้ากับรางไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟไหล วิธีนี้เรียกว่าการสลับคีย์สโตนหรือการเปลี่ยนบล็อก

ในการควบคุม BKEPT จะใช้สเตจกำลังซึ่งประกอบด้วยฮาล์ฟบริดจ์ 3 อัน ไดอะแกรมสเตจกำลังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 เวทีพลังงาน

ตามค่าที่อ่านได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะกำหนดว่าควรปิดปุ่มใด

ตารางที่ 1. การสลับปุ่มตามเข็มนาฬิกา

สำหรับมอเตอร์แบบหลายสนาม การหมุนด้วยไฟฟ้าไม่ตรงกับการหมุนทางกล ตัวอย่างเช่น BKEPT สี่ขั้วของการหมุนด้วยไฟฟ้าสี่รอบสอดคล้องกับการหมุนทางกลหนึ่งครั้ง

กำลังและความเร็วของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก ความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนกระแสผ่านขดลวด วิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการควบคุมกระแสผ่านขดลวดคือการควบคุมกระแสเฉลี่ย ด้วยเหตุนี้จึงใช้การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) รอบการทำงานซึ่งกำหนดค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวด และด้วยเหตุนี้ ค่ากระแสเฉลี่ยและเป็นผลให้ความเร็วในการหมุน สามารถปรับความเร็วได้ที่ความถี่ตั้งแต่ 20 ถึง 60 kHz

สนามหมุนของ BKEPT สามเฟสสามขดลวดแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5. ขั้นตอนการสับเปลี่ยนและสนามหมุน

กระบวนการสลับสร้างสนามหมุน ในขั้นตอนที่ 1 เฟส A เชื่อมต่อกับ บัสบวกแหล่งจ่ายไฟพร้อมสวิตช์ SW1 เฟส B เชื่อมต่อกับสวิตช์ทั่วไปโดยใช้สวิตช์ SW4 และเฟส C ยังคงไม่ได้เชื่อมต่อ เฟส A และ B สร้างเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กสองตัว (แสดงโดยลูกศรสีแดงและสีน้ำเงินตามลำดับ) และผลรวมของเวกเตอร์ทั้งสองนี้จะให้เวกเตอร์ฟลักซ์ของสเตเตอร์ (ลูกศรสีเขียว) หลังจากนั้นโรเตอร์จะพยายามติดตามฟลักซ์แม่เหล็ก ทันทีที่โรเตอร์ไปถึงตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งสถานะของเซ็นเซอร์ Hall เปลี่ยนจากค่า "010" เป็น "011" ขดลวดของมอเตอร์จะเปลี่ยนไปตามนั้น: เฟส B ยังคงไม่มีกำลัง และเฟส C เชื่อมต่อกับส่วนกลาง สิ่งนี้นำไปสู่การสร้างเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กสเตเตอร์ใหม่ (ระยะที่ 2)

หากเราทำตามรูปแบบการสลับที่แสดงในรูปที่ 3 และตารางที่ 1 เราจะได้รับเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กที่แตกต่างกันหกแบบซึ่งสอดคล้องกับระยะการสลับหกขั้นตอน หกขั้นตอนสอดคล้องกับการหมุนรอบเดียวของโรเตอร์

ชุดสตาร์ท ATAVRMC100

แผนภาพวงจรแสดงในรูปที่ 21, 22, 23 และ 24 ที่ส่วนท้ายของเอกสาร

โปรแกรมมีลูปควบคุมความเร็วโดยใช้ตัวควบคุม PID ตัวควบคุมดังกล่าวประกอบด้วยสามลิงก์ซึ่งแต่ละอันมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของตัวเอง: Kp, Ki และ Kd

Kp คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์ตามสัดส่วน Ki คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์การรวมและ Kd คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์การแยกความแตกต่าง ความเบี่ยงเบนของความเร็วที่กำหนดจากความเร็วจริง (ในรูปที่ 6 เรียกว่า "สัญญาณไม่ตรงกัน") จะถูกประมวลผลโดยแต่ละลิงก์ ผลลัพธ์ของการดำเนินการเหล่านี้จะถูกเพิ่มและป้อนให้กับเครื่องยนต์เพื่อให้ได้ความเร็วที่ต้องการ (ดูรูปที่ 6)

รูปที่ 6 แบบแผนโครงสร้างตัวควบคุม PID

ค่าสัมประสิทธิ์ Kp ส่งผลต่อระยะเวลาของกระบวนการชั่วคราว ค่าสัมประสิทธิ์ Ki ช่วยให้คุณสามารถระงับข้อผิดพลาดแบบคงที่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง Kd ถูกใช้เพื่อทำให้ตำแหน่งมีเสถียรภาพ (ดูคำอธิบายของลูปควบคุมในไฟล์เก็บถาวรด้วยซอฟต์แวร์สำหรับเปลี่ยน ค่าสัมประสิทธิ์)

คำอธิบายฮาร์ดแวร์

ดังแสดงในรูปที่ 7 ไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบด้วย 3 Power Stage Controllers (PSCs) PSC แต่ละตัวสามารถคิดได้ว่าเป็นโมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ (PWM) ที่มีสัญญาณเอาท์พุตสองสัญญาณ PSC รองรับความสามารถในการควบคุมการหน่วงเวลาที่ไม่ทับซ้อนกันของสวิตช์ไฟ (ดูเอกสารประกอบของ AT90PWM3 สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของ PSC รวมถึงรูปที่ 9) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดกระแสไฟฟ้า

อินพุตสัญญาณเตือน (Over_Current, กระแสเกิน) เชื่อมโยงกับ PSCIN อินพุตสัญญาณเตือนช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ปิดเอาต์พุต PSC ทั้งหมดได้

รูปที่ 7 การใช้ฮาร์ดแวร์

ในการวัดกระแส คุณสามารถใช้ช่องสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลสองช่องที่มีสเตจขยายสัญญาณที่ตั้งโปรแกรมได้ (Ku=5, 10, 20 หรือ 40) หลังจากเลือกเกนแล้ว จำเป็นต้องเลือกค่าของตัวต้านทาน shunt เพื่อให้ครอบคลุมช่วงการแปลงที่สมบูรณ์ที่สุด

สัญญาณ Over_Current ถูกสร้างขึ้นโดยตัวเปรียบเทียบภายนอก แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของเครื่องเปรียบเทียบสามารถปรับได้โดยใช้ DAC ภายใน

การสลับเฟสจะต้องดำเนินการตามค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall DC_A, DC_B และ DC_C เชื่อมต่อกับอินพุตของแหล่งอินเตอร์รัปต์ภายนอกหรือกับตัวเปรียบเทียบภายในสามตัว ตัวเปรียบเทียบสร้างการขัดจังหวะประเภทเดียวกันกับการขัดจังหวะภายนอก รูปที่ 8 แสดงวิธีการใช้พอร์ต I/O ในชุดสตาร์ท

รูปที่ 8 การใช้พอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ I/O (แพ็คเกจ SO32)

มีการใช้งาน VMOT (Vmot) และ VMOT_Half (1/2 Vmot) แต่ไม่ได้ใช้ สามารถใช้เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์

เอาต์พุต H_x และ L_x ใช้เพื่อควบคุมพาวเวอร์บริดจ์ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ขึ้นอยู่กับตัวควบคุมระยะกำลัง (PSC) ที่สร้างสัญญาณ PWM ในแอปพลิเคชันดังกล่าว ขอแนะนำให้ใช้โหมดจัดกึ่งกลาง (ดูรูปที่ 9) ซึ่งใช้รีจิสเตอร์ OCR0RA เพื่อจับเวลาการเริ่มต้นการแปลง ADC สำหรับการวัดปัจจุบัน

รูปที่ 9 ออสซิลโลแกรมของสัญญาณ PSCn0 และ PSCn1 ในโหมดจัดกึ่งกลาง

• ตรงเวลา 0 = 2 * OCRnSA * 1/FClkpsc
• ตรงเวลา 1 = 2* (OCRnRB - OCRnSB + 1) * 1/Fclkpsc
• ระยะเวลา PSC = 2 * (OCRnRB + 1) * 1/Fclkpsc

หยุดไม่ทับซ้อนกันระหว่าง PSCn0 และ PSCn1:

• |OCRnSB - OCRnSA| *1/FClkpsc

บล็อก PSC ถูกโอเวอร์คล็อกโดยสัญญาณ CLKPSC

สามารถใช้หนึ่งในสองวิธีในการจ่ายสัญญาณ PWM ไปยังสเตจกำลัง อย่างแรกคือใช้สัญญาณ PWM กับส่วนบนและส่วนล่างของสเตจกำลัง และอย่างที่สองคือใช้สัญญาณ PWM กับส่วนบนเท่านั้น

คำอธิบาย ซอฟต์แวร์

Atmel ได้พัฒนาห้องสมุดเพื่อจัดการ CKET ขั้นตอนแรกในการใช้งานคือการกำหนดค่าและเริ่มต้นไมโครคอนโทรลเลอร์

การกำหนดค่าและการเริ่มต้นของไมโครคอนโทรลเลอร์

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ใช้ฟังก์ชัน mc_init_motor() มันเรียกฟังก์ชันการเริ่มต้นของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ และยังเริ่มต้นพารามิเตอร์มอเตอร์ทั้งหมด (ทิศทางของการหมุน ความเร็ว และการหยุดมอเตอร์)

โครงสร้างการใช้งานซอฟต์แวร์

หลังจากการกำหนดค่าและการเริ่มต้นของไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว ก็สามารถสตาร์ทเครื่องยนต์ได้ จำเป็นต้องมีฟังก์ชันเพียงไม่กี่อย่างในการควบคุมมอเตอร์ ฟังก์ชั่นทั้งหมดถูกกำหนดไว้ใน mc_lib.h:

Void mc_motor_run(void) - ใช้เพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ ฟังก์ชันลูปรักษาเสถียรภาพถูกเรียกเพื่อตั้งค่ารอบการทำงานของ PWM หลังจากนั้นจะทำการเปลี่ยนเฟสแรก Bool mc_motor_is_running(void) - กำหนดสถานะของเครื่องยนต์ หาก "1" แสดงว่าเครื่องยนต์กำลังทำงาน หาก "0" แสดงว่าเครื่องยนต์หยุดทำงาน void mc_motor_stop(void) - ใช้เพื่อหยุดมอเตอร์ เป็นโมฆะ mc_set_motor_speed (ความเร็ว U8) - ตั้งค่าความเร็วที่ผู้ใช้ระบุ U8 mc_get_motor_speed(void) - ส่งกลับความเร็วที่ผู้ใช้ระบุ โมฆะ mc_set_motor_direction (ทิศทาง U8) - ตั้งค่าทิศทางการหมุนเป็น "CW" (ตามเข็มนาฬิกา) หรือ "CCW" (ทวนเข็มนาฬิกา) U8 mc_get_motor_direction(void) - ส่งกลับทิศทางปัจจุบันของการหมุนของมอเตอร์ U8 mc_set_motor_measured_speed(U8 วัด_speed) - จัดเก็บความเร็วที่วัดได้ในตัวแปรที่วัดได้_ความเร็ว U8 mc_get_motor_measured_speed(void) - ส่งกลับความเร็วที่วัดได้ void mc_set_Close_Loop(void) void mc_set_Open_Loop(void) - การกำหนดค่าวงเสถียรภาพ: วงปิดหรือวงเปิด (ดูรูปที่ 13)

รูปที่ 10. การกำหนดค่า AT90PWM3

รูปที่ 11 โครงสร้างซอฟต์แวร์

รูปที่ 11 แสดงตัวแปรสี่ตัว mc_run_stop (เริ่ม/หยุด), mc_direction (ทิศทาง), mc_cmd_speed (ความเร็วที่ตั้งไว้) และ mc_measured_speed (ความเร็วที่วัดได้) เป็นตัวแปรโปรแกรมพื้นฐานที่สามารถเข้าถึงได้ผ่านฟังก์ชันที่ผู้ใช้กำหนดเองที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

การใช้งานซอฟต์แวร์สามารถดูเป็นกล่องดำที่มีชื่อว่า "การควบคุมมอเตอร์" (รูปที่ 12) และอินพุตหลายตัว (mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed, mc_measured_speed) และเอาต์พุต (สัญญาณควบคุมบริดจ์กำลังทั้งหมด)

รูปที่ 12. ตัวแปรโปรแกรมหลัก

ฟังก์ชันส่วนใหญ่มีอยู่ใน mc_drv.h มีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ ฟังก์ชั่นสามารถแบ่งออกเป็นสี่คลาสหลัก:

• การเริ่มต้นฮาร์ดแวร์
เป็นโมฆะ mc_init_HW(โมฆะ); การเริ่มต้นฮาร์ดแวร์เสร็จสมบูรณ์ในฟังก์ชันนี้ นี่คือจุดเริ่มต้นของพอร์ต อินเตอร์รัปต์ ตัวจับเวลา และตัวควบคุมพาวเวอร์สเตจ

เป็นโมฆะ mc_init_SW(เป็นโมฆะ); ใช้เพื่อเริ่มต้นซอฟต์แวร์ เปิดใช้งานการขัดจังหวะทั้งหมด

เป็นโมฆะ mc_init_port (เป็นโมฆะ); เริ่มต้นพอร์ต I/O โดยระบุผ่านรีจิสเตอร์ DDRx ว่าพินใดทำหน้าที่เป็นอินพุตและเป็นเอาต์พุต รวมทั้งระบุอินพุตที่จะเปิดใช้งานตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (ผ่านรีจิสเตอร์ PORTx)

เป็นโมฆะ mc_init_pwm (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้เริ่มต้น PLL และรีเซ็ตการลงทะเบียน PSC ทั้งหมด

เป็นโมฆะ mc_init_IT (เป็นโมฆะ); แก้ไขฟังก์ชันนี้เพื่อเปิดหรือปิดใช้งานประเภทการขัดจังหวะ

เป็นโมฆะ PSC0_Init (int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt1, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot1); เป็นโมฆะ PSC1_Init (int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt1, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot1); เป็นโมฆะ PSC2_Init (int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot0, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ dt1, int ที่ไม่ได้ลงชื่อ ot1); PSCx_Init อนุญาตให้ผู้ใช้เลือกการกำหนดค่าตัวควบคุมขั้นตอนพลังงาน (PSC) ของไมโครคอนโทรลเลอร์

• ฟังก์ชั่นการสลับเฟส U8 mc_get_hall(เป็นโมฆะ); การอ่านสถานะของเซ็นเซอร์ Hall ที่สอดคล้องกับระดับการสลับหกระดับ (HS_001, HS_010, HS_011, HS_100, HS_101, HS_110)

  ขัดจังหวะเป็นโมฆะ mc_hall_a (เป็นโมฆะ); _interrupt เป็นโมฆะ mc_hall_b(เป็นโมฆะ); _interrupt เป็นโมฆะ mc_hall_c (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันเหล่านี้จะดำเนินการหากตรวจพบการขัดจังหวะภายนอก (การเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall) ช่วยให้คุณสามารถทำการสลับเฟสและคำนวณความเร็วได้

  โมฆะ mc_duty_cycle (ระดับ U8); ฟังก์ชันนี้จะตั้งค่ารอบการทำงานของ PWM ตามการกำหนดค่า PSC

  โมฆะ mc_switch_commutation (ตำแหน่ง U8); การสลับเฟสจะดำเนินการตามค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall และเฉพาะเมื่อผู้ใช้สตาร์ทเครื่องยนต์เท่านั้น

• การกำหนดค่าเวลาในการแปลงเป็นโมฆะ mc_config_sampling_period (เป็นโมฆะ); เริ่มต้นตัวจับเวลา 1 เพื่อสร้างการขัดจังหวะทุกๆ 250 µs _interrupt เป็นโมฆะ launch_sampling_period(เป็นโมฆะ); หลังจากเปิดใช้งานอินเตอร์รัปต์ 250 µs แฟล็กจะถูกตั้งค่า สามารถใช้ควบคุมเวลาในการแปลงได้
• การประเมินความเร็วเป็นโมฆะ mc_config_time_estimation_speed(เป็นโมฆะ); การกำหนดค่าตัวจับเวลา 0 เพื่อดำเนินการฟังก์ชันการคำนวณความเร็ว

  เป็นโมฆะ mc_estimation_speed(โมฆะ); ฟังก์ชันนี้จะคำนวณความเร็วของเครื่องยนต์ตามหลักการวัดระยะเวลาพัลส์ของเซ็นเซอร์ Hall Effect

  ขัดจังหวะโมฆะ ovfl_timer(โมฆะ); เมื่ออินเตอร์รัปต์เกิดขึ้น ตัวแปร 8 บิตจะเพิ่มขึ้นเพื่อใช้ตัวจับเวลา 16 บิตโดยใช้ตัวจับเวลา 8 บิต

• การวัดปัจจุบัน _interrupt void ADC_EOC(void); ฟังก์ชัน ADC_EOC จะทำงานทันทีหลังจากการแปลงเครื่องขยายเสียงเสร็จสิ้นเพื่อตั้งค่าสถานะที่ผู้ใช้สามารถใช้ได้

  เป็นโมฆะ mc_init_current_measure (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้เริ่มต้นแอมพลิฟายเออร์ 1 สำหรับการวัดกระแส

  U8 mc_get_current(เป็นโมฆะ); การอ่านค่าปัจจุบันหากการแปลงเสร็จสิ้น

  บูล mc_conversion_is_finished (เป็นโมฆะ); บ่งชี้ความสมบูรณ์ของการแปลง

  เป็นโมฆะ mc_ack_EOC(เป็นโมฆะ); รีเซ็ตการตั้งค่าสถานะเสร็จสิ้นการแปลง

• การตรวจจับโอเวอร์โหลดปัจจุบันเป็นโมฆะ mc_set_Over_Current (ระดับ U8); ตั้งค่าเกณฑ์สำหรับการตรวจจับกระแสเกิน เกณฑ์คือเอาต์พุต DAC ที่เชื่อมต่อกับตัวเปรียบเทียบภายนอก

เลือกลูปการรักษาเสถียรภาพโดยใช้สองฟังก์ชัน: open (mc_set_Open_Loop()) หรือลูปปิด (mc_set_Close_Loop()) รูปที่ 13 แสดงลูปการรักษาเสถียรภาพที่ใช้ซอฟต์แวร์

รูปที่ 13 วงเสถียรภาพ

วงปิดคือลูปการรักษาเสถียรภาพความเร็วตามตัวควบคุม PID

ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ ปัจจัย Kp ถูกใช้เพื่อทำให้เวลาตอบสนองของมอเตอร์คงที่ ชุดแรก Ki และ Kd เท่ากับ 0 เพื่อให้ได้เวลาตอบสนองที่ต้องการของมอเตอร์ จำเป็นต้องเลือกค่า Kp

• หากเวลาตอบสนองสั้นเกินไป ให้เพิ่ม Kp
• หากเวลาตอบสนองเร็ว แต่ไม่เสถียร ให้ลด Kp

รูปที่ 14. การตั้งค่า Kp

พารามิเตอร์ Ki ใช้เพื่อระงับข้อผิดพลาดแบบคงที่ ปล่อยให้สัมประสิทธิ์ Kp ไม่เปลี่ยนแปลงและตั้งค่าพารามิเตอร์ Ki

• หากข้อผิดพลาดแตกต่างจากศูนย์ ให้เพิ่ม Ki
• หากการระงับข้อผิดพลาดนำหน้าด้วยกระบวนการออสซิลเลเตอร์ ให้ลด Ki

รูปที่ 15. การตั้งค่า Ki

รูปที่ 14 และ 15 แสดงตัวอย่างการเลือกพารามิเตอร์คอนโทรลเลอร์ที่ถูกต้อง Kp = 1, Ki = 0.5 และ Kd = 0

การตั้งค่าพารามิเตอร์ Kd:

• ถ้าประสิทธิภาพต่ำก็เพิ่มซีดี
• ด้วยความไม่เสถียร Kd จะต้องลดลง

พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือเวลาในการแปลง ต้องเลือกให้สัมพันธ์กับเวลาตอบสนองของระบบ เวลาในการแปลงต้องอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของเวลาตอบสนองของระบบ (ตามกฎของ Kotelnikov)

มีฟังก์ชันสองแบบสำหรับการกำหนดค่าเวลาในการแปลง (ที่กล่าวถึงข้างต้น)

ผลลัพธ์จะแสดงในตัวแปรส่วนกลาง g_tick ซึ่งตั้งค่าทุกๆ 250 µs ด้วยตัวแปรนี้ คุณจะสามารถปรับเวลาในการแปลงได้

การใช้ CPU และหน่วยความจำ

การวัดทั้งหมดดำเนินการที่ความถี่ออสซิลเลเตอร์ 8 MHz นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์ (จำนวนคู่ขั้ว) เมื่อใช้มอเตอร์ที่มี 5 ขั้วคู่ ความถี่สัญญาณที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall จะต่ำกว่าความเร็วมอเตอร์ 5 เท่า

ผลลัพธ์ทั้งหมดที่แสดงในรูปที่ 16 ได้มาจากการใช้ UCFC 5 คู่แบบสามเฟสที่มีความเร็วสูงสุด 14,000 รอบต่อนาที

รูปที่ 16. การใช้ความเร็วของไมโครคอนโทรลเลอร์

ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ระดับโหลดของไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ที่ประมาณ 18% โดยมีเวลาในการแปลง 80 ms และความเร็วในการหมุน 14000 rpm

ประมาณการครั้งแรกสามารถทำเพิ่มเติมได้ เครื่องยนต์เร็วและด้วยการเพิ่มฟังก์ชันป้องกันภาพสั่นไหวในปัจจุบัน เวลาดำเนินการของฟังก์ชัน mc_regulation_loop() อยู่ระหว่าง 45 ถึง 55 µs (คุณต้องคำนึงถึงเวลาในการแปลง ADC ประมาณ 7 µs) BKEPT ที่มีเวลาตอบสนองปัจจุบันประมาณ 2-3 มิลลิวินาที มีการเลือกขั้วห้าคู่และความเร็วในการหมุนสูงสุดประมาณ 2-3 มิลลิวินาทีสำหรับการประเมิน

ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงสุดประมาณ 50,000 รอบต่อนาที หากโรเตอร์ใช้เสา 5 คู่ ความถี่เอาต์พุตที่ได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะเท่ากับ (50000 รอบต่อนาที/60)*5 = 4167 Hz ฟังก์ชัน mc_estimation_speed() ทำงานบนทุกขอบที่เพิ่มขึ้นของเซ็นเซอร์ Hall A เช่น ทุกๆ 240 µs สำหรับเวลารัน 31 µs

ฟังก์ชัน mc_switch_commutation() ขึ้นอยู่กับการทำงานของเซ็นเซอร์ Hall จะดำเนินการเมื่อขอบเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall หนึ่งในสามตัว (ขอบที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง) ดังนั้นจึงสร้างการขัดจังหวะหกครั้งที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ในระยะเวลาหนึ่งพัลส์ และความถี่ในการเรียกใช้ฟังก์ชันที่ได้คือ 240/6 µs = 40 µs

สุดท้าย เวลาในการแปลงของลูปการรักษาเสถียรภาพต้องเป็นเวลาตอบสนองของเครื่องยนต์อย่างน้อยครึ่งหนึ่ง (ประมาณ 1 มิลลิวินาที)

ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 17

รูปที่ 17. การประเมินโหลดไมโครคอนโทรลเลอร์

ในกรณีนี้ ระดับโหลดของไมโครคอนโทรลเลอร์จะอยู่ที่ประมาณ 61%

การวัดทั้งหมดดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์เดียวกัน ไม่ใช้ทรัพยากรการสื่อสาร (UART, LIN...)

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ จำนวนหน่วยความจำต่อไปนี้จะถูกใช้:

• หน่วยความจำโปรแกรม 3175 ไบต์ (38.7% ของหน่วยความจำแฟลชทั้งหมด)
• หน่วยความจำข้อมูล 285 ไบต์ (55.7% ของ RAM แบบคงที่ทั้งหมด)

ATAVRMC100 การกำหนดค่าและการใช้งาน

รูปที่ 18 แสดง โครงการเต็มรูปแบบโหมดการทำงานต่างๆ ของชุดสตาร์ท ATAVRMC100

รูปที่ 18. วัตถุประสงค์ของพอร์ต I/O ของไมโครคอนโทรลเลอร์และโหมดการสื่อสาร

โหมดการทำงาน

รองรับโหมดการทำงานที่แตกต่างกันสองโหมด ตั้งค่าจัมเปอร์ JP1, JP2 และ JP3 ตามรูปที่ 19 เพื่อเลือกโหมดใดโหมดหนึ่งเหล่านี้ บันทึกแอปพลิเคชันนี้ใช้โหมดเซ็นเซอร์เท่านั้น คำอธิบายโดยละเอียดของฮาร์ดแวร์มีอยู่ในคู่มือผู้ใช้สำหรับชุด ATAVRMC100

รูปที่ 19. การเลือกโหมดควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์

รูปที่ 19 แสดงการตั้งค่าจัมเปอร์เริ่มต้นที่สอดคล้องกับการใช้ซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับบันทึกแอปพลิเคชันนี้

โปรแกรมที่มาพร้อมกับบอร์ด ATAVRMC100 รองรับการทำงานสองโหมด:

• สตาร์ทเครื่องยนต์ ความเร็วสูงสุดโดยไม่มีส่วนประกอบภายนอก
• การควบคุมความเร็วมอเตอร์ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ภายนอกหนึ่งตัว

รูปที่ 20 การเชื่อมต่อโพเทนชิออมิเตอร์

บทสรุป

บันทึกการใช้งานนี้มีโซลูชันฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์สำหรับตัวควบคุมมอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงที่ใช้เซ็นเซอร์ นอกจากเอกสารนี้แล้ว คุณสามารถดาวน์โหลดซอร์สโค้ดแบบเต็มได้

ไลบรารีซอฟต์แวร์มีฟังก์ชันในการเริ่มต้นและควบคุมความเร็วของ BKEPT ด้วยเซ็นเซอร์ในตัว

แผนภาพวงจรประกอบด้วยส่วนประกอบภายนอกขั้นต่ำที่จำเป็นในการควบคุม BKEPT ด้วยเซ็นเซอร์ในตัว

ความสามารถของ CPU และหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์ AT90PWM3 จะช่วยให้นักพัฒนาสามารถขยายฟังก์ชันการทำงานของโซลูชันนี้ได้

รูปที่ 21 แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 1)

รูปที่ 22 แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 2)

รูปที่ 23. แผนผัง (ตอนที่ 3)

รูปที่ 24. แผนผัง (ตอนที่ 4)

เอกสารประกอบ:

การปรับปรุงอพาร์ทเมนท์ที่ยอดเยี่ยมและการปรับปรุงกระท่อมด้วยเงินจำนวนมาก

เครื่องใช้ในครัวเรือนและทางการแพทย์ การสร้างแบบจำลองทางอากาศ ไดรฟ์ปิดท่อสำหรับท่อส่งก๊าซและน้ำมัน - อยู่ไกลจากนี้ รายการทั้งหมดขอบเขตการใช้งานมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BD) เรามาดูอุปกรณ์และหลักการทำงานของไดรฟ์ไฟฟ้าเครื่องกลเหล่านี้เพื่อให้เข้าใจข้อดีและข้อเสียของไดรฟ์เหล่านี้มากขึ้น

ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต

เหตุผลหนึ่งที่ให้ความสนใจ DB คือความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับไมโครมอเตอร์ความเร็วสูงพร้อมการวางตำแหน่งที่แม่นยำ โครงสร้างภายในของไดรฟ์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2

อย่างที่คุณเห็น การออกแบบคือโรเตอร์ (กระดอง) และสเตเตอร์ อันแรกมีแม่เหล็กถาวร (หรือแม่เหล็กหลายอันเรียงตามลำดับ) และอันที่สองติดตั้งคอยล์ (B) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

เป็นที่น่าสังเกตว่ากลไกแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งกับสมอภายใน (การก่อสร้างประเภทนี้สามารถดูได้ในรูปที่ 2) หรือภายนอก (ดูรูปที่ 3)

ดังนั้น การออกแบบแต่ละแบบจึงมีขอบเขตเฉพาะ อุปกรณ์ที่มีกระดองภายในมี ความเร็วสูงการหมุนจึงใช้ในระบบทำความเย็นเช่น โรงไฟฟ้าโดรน เป็นต้น ไดรฟ์โรเตอร์ภายนอกใช้ในตำแหน่งที่ต้องการความแม่นยำและความทนทานต่อแรงบิด (หุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่อง CNC ฯลฯ)

หลักการทำงาน

ต่างจากไดรฟ์อื่นๆ เช่น เครื่องอะซิงโครนัสกระแสสลับสำหรับการทำงานของ DB จำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษซึ่งเปิดขดลวดในลักษณะที่เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กของกระดองและสเตเตอร์ตั้งฉากกัน อันที่จริงแล้ว อุปกรณ์ไดรเวอร์จะควบคุมแรงบิดที่กระทำต่อเกราะ DB กระบวนการนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปที่ 4

อย่างที่คุณเห็น สำหรับการเคลื่อนที่ของกระดองแต่ละครั้ง จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนค่าบางอย่างในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง หลักการทำงานนี้ไม่อนุญาตให้ควบคุมการหมุนอย่างราบรื่น แต่ทำให้สามารถรับโมเมนตัมได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง

ไดรฟ์ประเภทตัวรวบรวมแตกต่างจาก DB as คุณสมบัติการออกแบบ(ดูรูปที่ 5.) และหลักการทำงาน

พิจารณา ความแตกต่างในการออกแบบ. รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าโรเตอร์ (1 ในรูปที่ 5) ของมอเตอร์ประเภทตัวสะสมซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงซึ่งมีขดลวดซึ่ง วงจรง่ายๆขดลวดและแม่เหล็กถาวร (โดยปกติคือสอง) ติดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ (2 ในรูปที่ 5) นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมบนเพลาซึ่งมีการเชื่อมต่อแปรงซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดกระดอง

อธิบายหลักการทำงานโดยย่อ เครื่องสะสม. เมื่อแรงดันถูกนำไปใช้กับขดลวดตัวใดตัวหนึ่ง มันจะตื่นเต้นและเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น มันโต้ตอบกับแม่เหล็กถาวร ซึ่งทำให้อาร์เมเจอร์และตัวสะสมที่วางอยู่บนมันหมุน เป็นผลให้มีการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดอีกอันหนึ่งและวงจรจะเกิดซ้ำ

ความถี่ของการหมุนของเกราะของการออกแบบนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรง ซึ่งในทางกลับกัน จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า นั่นคือการเพิ่มหรือลดความเร็วก็เพียงพอที่จะเพิ่มหรือลดระดับพลังงาน และการย้อนกลับจำเป็นต้องเปลี่ยนขั้ว วิธีการควบคุมนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมพิเศษ เนื่องจากตัวควบคุมการเดินทางสามารถสร้างโดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ และสวิตช์ทั่วไปจะทำงานเป็นอินเวอร์เตอร์

เราได้พิจารณาคุณสมบัติการออกแบบของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในส่วนที่แล้ว อย่างที่คุณจำได้ การเชื่อมต่อของพวกเขาต้องการตัวควบคุมพิเศษ โดยที่พวกเขาจะไม่ทำงาน ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์เหล่านี้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้

ควรสังเกตด้วยว่าในไดรฟ์บางตัว ประเภทนี้เพื่อการควบคุมที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ตำแหน่งโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงอย่างมีนัยสำคัญ แต่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของต้นทุนของการออกแบบที่มีราคาแพงอยู่แล้ว

จะสตาร์ทมอเตอร์แบบไม่มีแปรงได้อย่างไร?

เพื่อให้ไดรฟ์ประเภทนี้ทำงานได้ จำเป็นต้องมีคอนโทรลเลอร์พิเศษ (ดูรูปที่ 6) หากไม่มีมัน การเปิดตัวก็เป็นไปไม่ได้

การประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวไม่สมเหตุสมผลเลยการซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปจะถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่า มารับได้ทาง ลักษณะดังต่อไปนี้, ลักษณะของไดรเวอร์ช่องสัญญาณ PWM:

• กระแสไฟสูงสุดที่อนุญาต คุณลักษณะนี้มีให้สำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์ บ่อยครั้งที่ผู้ผลิตระบุพารามิเตอร์นี้ในชื่อรุ่น (เช่น Phoenix-18) ในบางกรณี ค่าที่กำหนดสำหรับโหมดพีค ซึ่งคอนโทรลเลอร์สามารถคงไว้เป็นเวลาหลายวินาที
• แรงดันไฟระบุสูงสุดสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
• ความต้านทานของวงจรภายในของคอนโทรลเลอร์
• จำนวนรอบที่อนุญาต ระบุเป็นรอบต่อนาที เหนือค่านี้ คอนโทรลเลอร์จะไม่อนุญาตให้เพิ่มการหมุน (ข้อจำกัดถูกนำไปใช้ในระดับซอฟต์แวร์) โปรดทราบว่าความเร็วจะได้รับเสมอสำหรับไดรฟ์ 2 ขั้ว หากมีคู่ขั้วมากกว่า ให้หารค่าด้วยจำนวนของมัน ตัวอย่างเช่น มีการระบุหมายเลข 60000 rpm ดังนั้น สำหรับมอเตอร์แบบแม่เหล็ก 6 ตัว ความเร็วในการหมุนจะเท่ากับ 60000/3=20000 prm
• ความถี่ของพัลส์ที่สร้างขึ้นสำหรับคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ พารามิเตอร์นี้อยู่ในช่วงตั้งแต่ 7 ถึง 8 kHz ขึ้นไป โมเดลราคาแพงอนุญาตให้คุณตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์ใหม่โดยเพิ่มเป็น 16 หรือ 32 kHz

โปรดทราบว่าคุณลักษณะสามประการแรกจะกำหนดความจุของฐานข้อมูล

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การสับเปลี่ยนของขดลวดของไดรฟ์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อกำหนดว่าเมื่อใดควรเปลี่ยน คนขับจะตรวจสอบตำแหน่งของเกราะโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หากไดรฟ์ไม่ได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับดังกล่าว กลับ EMFซึ่งเกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่เชื่อมต่อ ตัวควบคุมซึ่งอันที่จริงเป็นความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และกำหนดลำดับการสลับ

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามเฟส

ฐานข้อมูลส่วนใหญ่ดำเนินการในรูปแบบสามเฟส ในการควบคุมไดรฟ์ดังกล่าว คอนโทรลเลอร์จะมีตัวแปลง แรงดันคงที่เป็นพัลส์สามเฟส (ดูรูปที่ 7)

เพื่ออธิบายวิธีการทำงาน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านคุณควรพิจารณารูปที่ 4 ร่วมกับรูปที่ 7 ซึ่งจะแสดงขั้นตอนการทำงานของไดรฟ์ทั้งหมด ลองเขียนลงไป:

1. แรงกระตุ้นบวกถูกนำไปใช้กับคอยล์ "A" ในขณะที่แรงกระตุ้นเชิงลบถูกนำไปใช้กับ "B" ดังนั้นอาร์เมเจอร์จะเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะบันทึกการเคลื่อนไหวและส่งสัญญาณสำหรับการเปลี่ยนครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด และพัลส์บวกไปที่ "C" ("B" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) จากนั้นส่งสัญญาณไปยังพัลส์ชุดถัดไป
3. บน "C" - บวก "A" - ลบ
4. คู่ของ "B" และ "A" ทำงานซึ่งได้รับแรงกระตุ้นบวกและลบ
5. พัลส์บวกถูกนำไปใช้กับ "B" อีกครั้ง และพัลส์ลบกับ "C"
6. คอยล์ "A" เปิดอยู่ (มีให้ +) และพัลส์ลบซ้ำบน "C" จากนั้นวงจรจะทำซ้ำ

ในความเรียบง่ายที่ชัดเจนของการจัดการมีปัญหามากมาย ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของสมอเท่านั้นเพื่อผลิต ชุดต่อไปพัลส์และควบคุมความเร็วในการหมุนโดยการปรับกระแสในขดลวด นอกจากนี้ คุณควรเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเร่งความเร็วและการชะลอตัว นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าคอนโทรลเลอร์จะต้องติดตั้งบล็อกที่ให้คุณควบคุมการทำงานของมันได้ รูปร่างอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นดังกล่าวสามารถเห็นได้ในรูปที่ 8

ข้อดีข้อเสีย

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการ กล่าวคือ:

• อายุการใช้งานยาวนานกว่าของสะสมทั่วไปมาก
• ประสิทธิภาพสูง.
• ตั้งค่าความเร็วการหมุนสูงสุดอย่างรวดเร็ว
• มันมีพลังมากกว่าซีดี
• การไม่มีประกายไฟระหว่างการทำงานช่วยให้สามารถใช้ไดรฟ์ในสภาวะที่เป็นอันตรายจากไฟไหม้ได้
• ไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม
• ใช้งานง่าย

ทีนี้มาดูข้อเสียกัน ข้อเสียที่สำคัญซึ่งจำกัดการใช้ฐานข้อมูล - ค่อนข้างมาก ราคาสูง(รวมราคาคนขับด้วย) ท่ามกลางความไม่สะดวกคือความเป็นไปไม่ได้ในการใช้ฐานข้อมูลโดยไม่มีไดรเวอร์ แม้แต่การเปิดใช้งานในระยะสั้น เช่น เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ การซ่อมแซมปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากจำเป็นต้องกรอกลับ

แน่นอนว่าผู้เริ่มต้นทุกคนที่เชื่อมโยงชีวิตของเขากับโมเดลไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยคลื่นวิทยุหลังจากศึกษาไส้ติ่งอย่างละเอียดแล้วมีคำถาม นักสะสม (แปรง) คืออะไรและ? อันไหนดีกว่าที่จะใส่ในรุ่นไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยวิทยุของคุณ?

มอเตอร์แบบมีแปรงซึ่งมักใช้ในการจ่ายไฟในรุ่นไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยคลื่นวิทยุมีสายไฟขาออกเพียงสองเส้นเท่านั้น หนึ่งในนั้นคือ "+" อีกอันคือ "-" ในทางกลับกันพวกเขาจะเชื่อมต่อกับตัวควบคุมความเร็ว เมื่อถอดประกอบมอเตอร์สะสมคุณจะพบแม่เหล็กโค้ง 2 อันเสมอเพลาพร้อมกับสมอซึ่งมีเกลียวทองแดง (ลวด) พันอยู่โดยมีเฟืองอยู่ด้านหนึ่งของเพลาและอีกด้านหนึ่งอยู่ที่นั่น เป็นตัวสะสมที่ประกอบขึ้นจากเพลตซึ่งประกอบด้วยทองแดงบริสุทธิ์

หลักการทำงานของมอเตอร์สะสม

กระแสไฟฟ้า (กระแสตรงหรือกระแสตรง) ที่ไหลไปยังขดลวดกระดอง (ขึ้นอยู่กับจำนวนของมันในการเลี้ยวแต่ละอัน) จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นมา ซึ่งมีขั้วใต้อยู่ด้านหนึ่งและขั้วเหนืออยู่อีกด้านหนึ่ง

หลายคนรู้ดีว่าถ้าเอาแม่เหล็ก 2 อันมาติด เสาที่มีชื่อเดียวกันซึ่งกันและกันพวกเขาจะไม่มารวมกันเพื่ออะไรและหากพวกเขาแนบชื่อที่ตรงกันข้ามพวกเขาจะเกาะติดกันเพื่อไม่ให้แยกจากกัน

ดังนั้นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดกระดองใด ๆ ที่ทำปฏิกิริยากับแต่ละขั้วของแม่เหล็กสเตเตอร์ ขับเคลื่อน (หมุน) ตัวเกราะเอง นอกจากนี้ กระแสจะไหลผ่านตัวสะสมและแปรงไปยังขดลวดถัดไป และตามลำดับ ผ่านจากขดลวดกระดองหนึ่งไปยังอีกอันหนึ่งตามลำดับ เพลามอเตอร์จะหมุนพร้อมกับกระดอง แต่ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับมัน

ในมอเตอร์สะสมมาตรฐาน กระดองมีสามขั้ว (สามขดลวด) - ทำเพื่อให้เครื่องยนต์ไม่ "เกาะติด" ในตำแหน่งเดียว

ข้อเสียของมอเตอร์สะสม

ด้วยตัวเองมอเตอร์ตัวสะสมทำงานได้ดีกับงานของพวกเขา แต่นี่เป็นเพียงช่วงเวลาที่จำเป็นต้องได้รับความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้จากพวกเขาที่เอาต์พุต มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับแปรงที่กล่าวถึงข้างต้น เนื่องจากพวกมันจะสัมผัสใกล้ชิดกับนักสะสมเสมอ ดังนั้น ความเร็วสูงแรงเสียดทานเกิดขึ้นที่จุดที่สัมผัสซึ่งในอนาคตจะทำให้ทั้งสองสึกหรออย่างรวดเร็วและต่อมานำไปสู่การสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ เครื่องยนต์. นี่เป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญที่สุดของมอเตอร์ดังกล่าวซึ่งทำให้คุณสมบัติเชิงบวกทั้งหมดเป็นโมฆะ

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ในทางกลับกัน มอเตอร์ประเภทนี้ไม่มีทั้งแปรงและตัวสะสม แม่เหล็กในนั้นตั้งอยู่รอบ ๆ เพลาอย่างเคร่งครัดและทำหน้าที่เป็นโรเตอร์ ขดลวดที่มีขั้วแม่เหล็กอยู่แล้วหลายอันอยู่แล้ว มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ที่เรียกว่า (เซ็นเซอร์) บนโรเตอร์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านซึ่งจะควบคุมตำแหน่งและส่งข้อมูลนี้ไปยังโปรเซสเซอร์ที่ทำงานร่วมกับตัวควบคุมความเร็วในการหมุน (การแลกเปลี่ยนข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์เกิดขึ้นมากกว่า 100 ครั้งต่อวินาที) เป็นผลให้เราได้รับมากขึ้น การทำงานที่ราบรื่นตัวมอเตอร์เองอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามารถมีเซ็นเซอร์ (เซ็นเซอร์) และไม่มีก็ได้ การไม่มีเซ็นเซอร์จะลดประสิทธิภาพของมอเตอร์ลงเล็กน้อย ดังนั้นการไม่มีเซ็นเซอร์จึงไม่น่าจะทำให้ผู้เริ่มต้นผิดหวัง แต่ในทางกลับกัน ป้ายราคาจะทำให้คุณประหลาดใจ มันง่ายที่จะแยกความแตกต่างออกจากกัน สำหรับมอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ นอกจากสายไฟแบบหนา 3 เส้นแล้ว ยังมีสายบางๆ ที่ต่อไปยังตัวควบคุมความเร็วอีกด้วย มันไม่คุ้มค่าที่จะไล่ตามมอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์สำหรับทั้งมือใหม่และมือสมัครเล่นเพราะมีเพียงมืออาชีพเท่านั้นที่จะชื่นชมศักยภาพของพวกเขาและส่วนที่เหลือก็จะจ่ายมากเกินไปและอย่างมาก

ข้อดีของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

แทบไม่มีชิ้นส่วนสึกหรอ เหตุใดจึง "เกือบ" เนื่องจากเพลาโรเตอร์ติดตั้งอยู่บนตลับลูกปืน ซึ่งมักจะเสื่อมสภาพ แต่ทรัพยากรมีขนาดใหญ่มาก และความสามารถในการเปลี่ยนแทนกันได้นั้นง่ายมาก มอเตอร์เหล่านี้มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพมาก ติดตั้งเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์แล้ว สำหรับมอเตอร์สะสม การทำงานของแปรงมักจะเกิดประกายไฟ ซึ่งต่อมาทำให้เกิดการรบกวนในการทำงานของอุปกรณ์วิทยุ ดังนั้นสำหรับนักสะสมอย่างที่คุณเข้าใจแล้วปัญหาเหล่านี้จึงถูกแยกออกจากกัน ไม่มีแรงเสียดทาน ไม่ร้อนเกินไป ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเช่นกัน เมื่อเทียบกับ มอเตอร์สะสมไม่ต้องการ บริการเสริมระหว่างดำเนินการ

ข้อเสียของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์เหล่านี้มีเพียงหนึ่งลบ นี่คือราคา แต่ถ้าคุณมองจากอีกด้านหนึ่งและคำนึงถึงความจริงที่ว่าการดำเนินการนั้นทำให้เจ้าของเป็นอิสระจากปัญหาเช่นการเปลี่ยนสปริง, พุก, แปรง, ตัวสะสมในทันที คุณสามารถให้ความสำคัญกับอันหลังได้อย่างง่ายดาย

หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการควบคุมความถี่และการซิงโครไนซ์ตัวเองเรียกว่ามอเตอร์แบบไม่มีแปรง ในการออกแบบนี้ เวกเตอร์สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์จะถูกควบคุมโดยสัมพันธ์กับตำแหน่งของโรเตอร์ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่านมาตรฐาน

เขาผสมผสานกันมากที่สุด คุณสมบัติที่ดีที่สุดมอเตอร์กระแสตรงและมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่สัมผัส

ความแตกต่างหลักจากเครื่องยนต์ทั่วไป

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมักใช้ใน รุ่นบังคับวิทยุอากาศยาน. ประสิทธิภาพที่โดดเด่นและความทนทานของพวกเขาได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่ถูในรูปแบบของแปรงที่ส่งกระแสไฟ

เพื่อแสดงถึงความแตกต่างอย่างเต็มที่มากขึ้น คุณต้องจำไว้ว่าในมาตรฐาน มอเตอร์ไฟฟ้าสะสมโรเตอร์หมุนด้วยขดลวดภายในสเตเตอร์ซึ่งใช้แม่เหล็กถาวร ขดลวดจะเปลี่ยนโดยใช้ตัวสะสม ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ ในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ โรเตอร์ที่มีแม่เหล็กจะหมุนภายในสเตเตอร์ที่มีขดลวด ประมาณการออกแบบเดียวกันมีเครื่องยนต์

สเตเตอร์ทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนเคลื่อนที่ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์มาตรฐานทั่วไป โดยในมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านจะวางแม่เหล็กถาวร และโรเตอร์ที่มีขดลวดสามเฟสจะทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนคงที่

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงานอย่างไร

การหมุนของมอเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของสนามแม่เหล็กในขดลวดของโรเตอร์ในลำดับที่แน่นอน ในกรณีนี้ แม่เหล็กถาวรจะโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และทำให้สเตเตอร์เคลื่อนที่เคลื่อนที่ การเคลื่อนไหวนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติหลักของแม่เหล็ก เมื่อเหมือนขั้วผลักและ ไม่เหมือนกัน - ถูกดึงดูด

สนามแม่เหล็กในขดลวดของโรเตอร์และการเปลี่ยนแปลงจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุม เป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนที่สามารถสลับกระแสสูงด้วยความเร็วสูงได้ ตัวควบคุมจำเป็นต้องมีมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงในวงจร ซึ่งทำให้ต้นทุนในการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ที่ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านไม่มีผู้ติดต่อที่หมุนได้และไม่มีผู้ติดต่อที่สามารถสลับได้ นี่คือข้อได้เปรียบหลักของพวกเขามากกว่า มอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไปเนื่องจากการสูญเสียแรงเสียดทานทั้งหมดจะลดลง

บ้าน » แร็ค » มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสองเฟส มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน เซ็นเซอร์และการขาดหายไป