Οι κινητήρες χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς της τεχνολογίας. Για να περιστραφεί ο ρότορας του κινητήρα, πρέπει να υπάρχει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Σε συμβατικούς κινητήρες συνεχές ρεύμααυτή η περιστροφή πραγματοποιείται μηχανικά χρησιμοποιώντας βούρτσες που ολισθαίνουν κατά μήκος του μεταγωγέα. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται σπινθήρας και, επιπλέον, λόγω της τριβής και της φθοράς των βουρτσών, τέτοιοι κινητήρες απαιτούν συνεχή συντήρηση.

Χάρη στην ανάπτυξη της τεχνολογίας, κατέστη δυνατή η ηλεκτρονικά δημιουργία ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, το οποίο ενσωματώθηκε σε κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες (BLDC).

Συσκευή και αρχή λειτουργίας

Τα κύρια στοιχεία του BDPT είναι:

• στροφείο, στο οποίο είναι στερεωμένα μόνιμοι μαγνήτες;
• στάτωρ, στις οποίες είναι εγκατεστημένες οι περιελίξεις.
• ηλεκτρονικός ελεγκτής.

Σύμφωνα με το σχεδιασμό, ένας τέτοιος κινητήρας μπορεί να είναι δύο τύπων:

Με εσωτερική διάταξηρότορας (εισαγωγέας)

με διάταξη εξωτερικού ρότορα (outrunner)

Στην πρώτη περίπτωση, ο ρότορας περιστρέφεται μέσα στον στάτορα και στη δεύτερη, ο ρότορας περιστρέφεται γύρω από τον στάτορα.

Κινητήρας τύπου Inrunnerχρησιμοποιείται όταν είναι απαραίτητο να ληφθεί υψηλή ταχύτηταπεριστροφή. Αυτός ο κινητήρας έχει απλούστερο τυπικό σχεδιασμό που επιτρέπει τη χρήση σταθερού στάτορα για την τοποθέτηση του κινητήρα.

Κινητήρας τύπου OutrunnerΚατάλληλο για απόκτηση υψηλής ροπής σε χαμηλές στροφές. Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας τοποθετείται χρησιμοποιώντας σταθερό άξονα.

Κινητήρας τύπου Inrunner- υψηλή ταχύτητα, χαμηλή ροπή. Κινητήρας τύπου Outrunner- χαμηλή ταχύτητα, υψηλή ροπή.

Ο αριθμός των πόλων σε ένα BLDC μπορεί να είναι διαφορετικός. Από τον αριθμό των πόλων μπορεί κανείς να κρίνει ορισμένα χαρακτηριστικά του κινητήρα. Για παράδειγμα, ένας κινητήρας με ρότορα με 2 πόλους έχει μεγαλύτερο αριθμό στροφών και χαμηλή ροπή. Οι κινητήρες με αυξημένο αριθμό πόλων έχουν περισσότερη ροπή, αλλά λιγότερες στροφές. Αλλάζοντας τον αριθμό των πόλων του ρότορα, μπορείτε να αλλάξετε τις στροφές του κινητήρα. Έτσι, αλλάζοντας τη σχεδίαση του κινητήρα, ο κατασκευαστής μπορεί να επιλέξει απαιτούμενες παραμέτρουςκινητήρα από άποψη ροπής και ταχύτητας.

Έλεγχος BDPT

Ελεγκτής ταχύτητας, εμφάνιση

Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ενός κινητήρα χωρίς ψήκτρες ειδικός ελεγκτής - ρυθμιστής ταχύτητας άξονα κινητήρασυνεχές ρεύμα. Το καθήκον του είναι να παράγει και να προμηθεύει κατάλληλη στιγμήστην απαιτούμενη περιέλιξη της απαιτούμενης τάσης. Ο ελεγκτής για συσκευές που τροφοδοτούνται από δίκτυο 220 V χρησιμοποιεί συχνότερα ένα κύκλωμα μετατροπέα, στο οποίο το ρεύμα με συχνότητα 50 Hz μετατρέπεται πρώτα σε συνεχές ρεύμα και στη συνέχεια σε σήματα με διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM). Για την παροχή τάσης τροφοδοσίας στις περιελίξεις του στάτη, χρησιμοποιούνται ισχυροί ηλεκτρονικοί διακόπτες σε διπολικά τρανζίστορ ή άλλα στοιχεία ισχύος.

Η ισχύς και η ταχύτητα του κινητήρα ρυθμίζονται αλλάζοντας τον κύκλο λειτουργίας των παλμών και, κατά συνέπεια, από την πραγματική τιμή της τάσης που παρέχεται στις περιελίξεις του στάτη του κινητήρα.

Σχηματικό διάγραμμα του ελεγκτή ταχύτητας. K1-K6 - πλήκτρα D1-D3 - αισθητήρες θέσης ρότορα (αισθητήρες Hall)

Ένα σημαντικό ζήτημα είναι η έγκαιρη σύνδεση ηλεκτρονικά κλειδιάσε κάθε περιέλιξη. Για να διασφαλιστεί αυτό ο ελεγκτής πρέπει να καθορίσει τη θέση του ρότορα και την ταχύτητά του. Για τη λήψη τέτοιων πληροφοριών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οπτικοί ή μαγνητικοί αισθητήρες (για παράδειγμα, Αισθητήρες Hall), καθώς και αντίστροφα μαγνητικά πεδία.

Πιο κοινή χρήση Αισθητήρες Hall, οι οποίες αντιδρούν στην παρουσία μαγνητικού πεδίου. Οι αισθητήρες τοποθετούνται στον στάτορα με τέτοιο τρόπο ώστε να επηρεάζονται από το μαγνητικό πεδίο του ρότορα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι αισθητήρες εγκαθίστανται σε συσκευές που σας επιτρέπουν να αλλάξετε τη θέση των αισθητήρων και, κατά συνέπεια, να προσαρμόσετε το χρονισμό.

Οι ελεγκτές ταχύτητας του ρότορα είναι πολύ ευαίσθητοι στην ισχύ του ρεύματος που διέρχεται από αυτόν. Αν διαλέξετε επαναφορτιζόμενη μπαταρίαμε υψηλότερη έξοδο ρεύματος, ο ρυθμιστής θα καεί! Επιλέξτε τον σωστό συνδυασμό χαρακτηριστικών!

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Σε σύγκριση με το συμβατικούς κινητήρεςΤα BLDC έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• υψηλής απόδοσης;
• υψηλή απόδοση;
• δυνατότητα αλλαγής της ταχύτητας περιστροφής;
• χωρίς σπινθήρες βούρτσες;
• μικρούς θορύβους, τόσο στο εύρος ήχου όσο και σε εύρος υψηλών συχνοτήτων.
• αξιοπιστία;
• ικανότητα αντοχής σε υπερφόρτωση ροπής;
• έξοχος αναλογία διαστάσεων και ισχύος.

Ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες είναι εξαιρετικά αποδοτικός. Μπορεί να φτάσει το 93-95%.

Η υψηλή αξιοπιστία του μηχανικού μέρους του BD εξηγείται από το γεγονός ότι χρησιμοποιεί ρουλεμάν και δεν υπάρχουν βούρτσες. Η απομαγνήτιση των μόνιμων μαγνητών συμβαίνει αρκετά αργά, ειδικά εάν κατασκευάζονται με στοιχεία σπάνιων γαιών. Όταν χρησιμοποιείται σε ελεγκτή προστασίας ρεύματος, η διάρκεια ζωής αυτής της μονάδας είναι αρκετά μεγάλη. Πράγματι Η διάρκεια ζωής του κινητήρα BLDC μπορεί να προσδιοριστεί από τη διάρκεια ζωής των ρουλεμάν.

Τα μειονεκτήματα του BLDC είναι η πολυπλοκότητα του συστήματος ελέγχου και το υψηλό κόστος.

Εφαρμογή

Οι τομείς εφαρμογής του BDTP είναι οι εξής:

• δημιουργία μοντέλων;
• φάρμακο;
• αυτοκινητοβιομηχανία;
• Βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου;
• Συσκευές;
• στρατιωτικός εξοπλισμός.

Χρήση Βάση δεδομένων για μοντέλα αεροσκαφώνπαρέχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε ισχύ και μέγεθος. Μια σύγκριση ενός συμβατικού κινητήρα μεταγωγέα τύπου Speed-400 και ενός Astro Flight 020 BDTP της ίδιας κατηγορίας δείχνει ότι ο κινητήρας πρώτου τύπου έχει απόδοση 40-60%. Η απόδοση του δεύτερου κινητήρα υπό τις ίδιες συνθήκες μπορεί να φτάσει το 95%. Έτσι, η χρήση μιας βάσης δεδομένων καθιστά δυνατή την αύξηση της ισχύος του τμήματος ισχύος του μοντέλου ή του χρόνου πτήσης του κατά σχεδόν 2 φορές.

Λόγω του χαμηλού θορύβου και της μη θέρμανσης κατά τη λειτουργία, τα BLDC χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική, ειδικά στην οδοντιατρική.

Στα αυτοκίνητα, τέτοιοι κινητήρες χρησιμοποιούνται σε ανελκυστήρες παραθύρων, ηλεκτρικοί υαλοκαθαριστήρες, πλυντήρια προβολέων και ηλεκτρικά χειριστήρια ανύψωσης καθισμάτων.

Χωρίς σπινθήρες με μεταγωγέα ή βούρτσαεπιτρέπει τη χρήση βάσεων δεδομένων ως στοιχείων κλειδώματος συσκευών στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου.

Ως παράδειγμα χρήσης μιας βάσης δεδομένων στο οικιακές συσκευέςμπορείτε να σημειώσετε πλυντήριομε απευθείας dram drive από την LG. Αυτή η εταιρεία χρησιμοποιεί RDU τύπου Outrunner. Υπάρχουν 12 μαγνήτες στον ρότορα του κινητήρα και 36 επαγωγείς στον στάτορα, οι οποίοι τυλίγονται με ένα σύρμα διαμέτρου 1 mm σε πυρήνες κατασκευασμένους από μαγνητικά αγώγιμο χάλυβα. Τα πηνία συνδέονται σε σειρά, 12 τεμάχια ανά φάση. Η αντίσταση κάθε φάσης είναι 12 ohms. Ένας αισθητήρας Hall χρησιμοποιείται ως αισθητήρας θέσης ρότορα. Ο ρότορας του κινητήρα είναι συνδεδεμένος στη μπανιέρα του πλυντηρίου.

Παντού αυτόν τον κινητήραχρησιμοποιείται σε σκληρούς δίσκους για υπολογιστές, γεγονός που τους καθιστά συμπαγείς, σε μονάδες CD και DVD και συστήματα ψύξης για μικροηλεκτρονικές συσκευές και πολλά άλλα.

Μαζί με τα BD μικρής και μεσαίας ισχύος, οι μεγάλοι κινητήρες BLDC χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε βαρέως τύπου, ναυτιλιακές και στρατιωτικές βιομηχανίες.

DB υψηλή ισχύςαναπτύχθηκε για το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ. Για παράδειγμα, η Powertec έχει αναπτύξει ένα BDHP 220 kW με ταχύτητα 2000 rpm. Η ροπή του κινητήρα φτάνει τα 1080 Nm.

Εκτός από αυτές τις περιοχές, τα DB χρησιμοποιούνται σε έργα εργαλειομηχανών, πιεστηρίων, γραμμών επεξεργασίας πλαστικών, καθώς και στην αιολική ενέργεια και στη χρήση ενέργειας παλιρροιακών κυμάτων.

Χαρακτηριστικά

Κύρια χαρακτηριστικά κινητήρα:

• ονομαστική ισχύς;
• μέγιστη ισχύς;
• μέγιστο ρεύμα;
• μέγιστη τάση λειτουργίας;
• μέγιστη ταχύτητα(ή συντελεστής Kv);
• αντίσταση περιέλιξης;
• γωνία προώθησης;
• τρόπο λειτουργίας;
• συνολικές διαστάσεις και χαρακτηριστικά βάρουςκινητήρας.

Ο κύριος δείκτης ενός κινητήρα είναι η ονομαστική του ισχύς, δηλαδή η ισχύς που παράγεται από τον κινητήρα για μια μακρά περίοδο λειτουργίας.

Μέγιστη ισχύς- αυτή είναι η ισχύς που μπορεί να προσφέρει ο κινητήρας για μικρό χρονικό διάστημα χωρίς να χαλάσει. Για παράδειγμα, για τον κινητήρα χωρίς ψήκτρες Astro Flight 020 που αναφέρθηκε παραπάνω, είναι 250 W.

Μέγιστο ρεύμα. Για την πτήση Astro 020 είναι 25 A.

Μέγιστη τάση λειτουργίας– τάση που μπορούν να αντέξουν οι περιελίξεις του κινητήρα. Για το Astro Flight 020, το εύρος τάσης λειτουργίας έχει ρυθμιστεί από 6 έως 12 V.

Μέγιστη ταχύτητα κινητήρα. Μερικές φορές το διαβατήριο δείχνει τον συντελεστή Kv - τον αριθμό των στροφών του κινητήρα ανά βολτ. Για Astro Flight 020 Kv= 2567 r/V. Σε αυτήν την περίπτωση μέγιστος αριθμόςΟι στροφές ανά λεπτό μπορούν να προσδιοριστούν πολλαπλασιάζοντας αυτόν τον συντελεστή με τη μέγιστη τάση λειτουργίας.

Συνήθως αντίσταση περιέλιξηςγια κινητήρες είναι δέκατα ή χιλιοστά του Ohm. Για Astro Flight 020 R= 0,07 Ohm. Αυτή η αντίσταση επηρεάζει την απόδοση του κινητήρα BLDC.

Προοδευτική γωνίααντιπροσωπεύει την πρόοδο των τάσεων μεταγωγής στις περιελίξεις. Συνδέεται με την επαγωγική φύση της αντίστασης περιέλιξης.

Ο τρόπος λειτουργίας μπορεί να είναι μακροπρόθεσμος ή βραχυπρόθεσμος. Σε μακροχρόνια λειτουργία, ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ταυτόχρονα, η θερμότητα που παράγεται από αυτό διαχέεται πλήρως και δεν υπερθερμαίνεται. Οι κινητήρες λειτουργούν σε αυτή τη λειτουργία, για παράδειγμα, σε ανεμιστήρες, μεταφορείς ή κυλιόμενες σκάλες. Η βραχυπρόθεσμη λειτουργία χρησιμοποιείται για συσκευές όπως ανελκυστήρας, ηλεκτρική ξυριστική μηχανή. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο κινητήρας λειτουργεί για μικρό χρονικό διάστημα και στη συνέχεια κρυώνει για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το φύλλο δεδομένων κινητήρα δείχνει τις διαστάσεις και το βάρος του. Επιπλέον, για παράδειγμα, για κινητήρες που προορίζονται για μοντέλα αεροσκαφών, δίνονται οι διαστάσεις προσγείωσης και η διάμετρος του άξονα. Συγκεκριμένα, δίνονται τα ακόλουθα χαρακτηριστικά για τον κινητήρα Astro Flight 020:

• το μήκος είναι 1,75";
• διάμετρος είναι 0,98";
• διάμετρος άξονα είναι 1/8";
• βάρος είναι 2,5 ουγκιές.

Συμπεράσματα:

1. Στη μοντελοποίηση, σε διάφορα τεχνικά προϊόντα, στη βιομηχανία και στην αμυντική τεχνολογία, χρησιμοποιούνται BLDC, στα οποία δημιουργείται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο από ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.
2. Από τη σχεδίασή τους, οι κινητήρες BLDC μπορούν να έχουν εσωτερική διάταξη (inrunner) ή εξωτερικό (outrunner) ρότορα.
3. Σε σύγκριση με άλλους κινητήρες BLDC, έχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα, τα κυριότερα από τα οποία είναι η απουσία βουρτσών και σπινθηρισμού, η υψηλή απόδοση και η υψηλή αξιοπιστία.

Ένας από τους λόγους για τους οποίους οι σχεδιαστές δείχνουν ενδιαφέρον για τους ηλεκτροκινητήρες χωρίς ψήκτρες είναι η ανάγκη για κινητήρες υψηλής ταχύτητας με μικρές διαστάσεις. Επιπλέον, αυτοί οι κινητήρες έχουν πολύ ακριβή τοποθέτηση. Το σχέδιο έχει έναν κινητό ρότορα και έναν ακίνητο στάτορα. Ο ρότορας περιέχει έναν μόνιμο μαγνήτη ή αρκετούς που βρίσκονται σε μια συγκεκριμένη σειρά. Ο στάτορας περιέχει πηνία που δημιουργούν μαγνητικό πεδίο.

Πρέπει να σημειωθεί ένα ακόμη χαρακτηριστικό - οι ηλεκτροκινητήρες χωρίς ψήκτρες μπορούν να έχουν έναν οπλισμό που βρίσκεται τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό. Επομένως, οι δύο τύποι σχεδιασμού μπορεί να έχουν συγκεκριμένες εφαρμογές σε διαφορετικούς τομείς. Όταν ο οπλισμός βρίσκεται στο εσωτερικό, είναι δυνατό να επιτευχθεί πολύ υψηλή ταχύτητα περιστροφής, επομένως τέτοιοι κινητήρες λειτουργούν πολύ καλά στο σχεδιασμό των συστημάτων ψύξης. Εάν εγκατασταθεί μονάδα δίσκου με εξωτερικό ρότορα, μπορεί να επιτευχθεί πολύ ακριβής τοποθέτηση, καθώς και υψηλή αντοχή σε υπερφορτώσεις. Πολύ συχνά, τέτοιοι κινητήρες χρησιμοποιούνται στη ρομποτική, στον ιατρικό εξοπλισμό και σε εργαλειομηχανές με έλεγχο προγράμματος συχνότητας.

Πώς λειτουργούν οι κινητήρες

Για να κινηθεί ο ρότορας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας ειδικός μικροελεγκτής. Δεν μπορεί να εκτελεστεί με τον ίδιο τρόπο όπως ένα σύγχρονο ή ασύγχρονο μηχάνημα. Χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή, είναι δυνατό να ενεργοποιήσετε τις περιελίξεις του κινητήρα έτσι ώστε οι κατευθύνσεις των διανυσμάτων μαγνητικού πεδίου στον στάτορα και τον οπλισμό να είναι ορθογώνιες.

Με άλλα λόγια, με τη βοήθεια ενός οδηγού είναι δυνατό να ρυθμιστεί ποια ενεργεί στον ρότορα ενός κινητήρα χωρίς ψήκτρες. Για να μετακινήσετε τον οπλισμό, είναι απαραίτητο να πραγματοποιήσετε σωστή μεταγωγή στις περιελίξεις του στάτορα. Δυστυχώς, δεν είναι δυνατός ο ομαλός έλεγχος περιστροφής. Αλλά μπορείτε πολύ γρήγορα να αυξήσετε τον ρότορα του ηλεκτροκινητήρα.

Διαφορές μεταξύ κινητήρων με ψήκτρες και χωρίς ψήκτρες

Η κύρια διαφορά είναι ότι στους ηλεκτρικούς κινητήρες χωρίς ψήκτρες για μοντέλα δεν υπάρχει περιέλιξη στον ρότορα. Στην περίπτωση των ηλεκτροκινητήρων με μεταγωγέα, υπάρχουν περιελίξεις στους ρότορες τους. Αλλά μόνιμοι μαγνήτες είναι εγκατεστημένοι στο στατικό μέρος του κινητήρα. Επιπλέον, στον ρότορα τοποθετείται ένας ειδικά σχεδιασμένος συλλέκτης, στον οποίο συνδέονται βούρτσες γραφίτη. Με τη βοήθειά τους, παρέχεται τάση στην περιέλιξη του ρότορα. Η αρχή λειτουργίας ενός ηλεκτροκινητήρα χωρίς ψήκτρες είναι επίσης σημαντικά διαφορετική.

Πώς λειτουργεί μια συλλεκτική μηχανή;

Για να ξεκινήσετε έναν κινητήρα μεταγωγέα, θα χρειαστεί να εφαρμόσετε τάση στην περιέλιξη του πεδίου, η οποία βρίσκεται απευθείας στον οπλισμό. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο, το οποίο αλληλεπιδρά με τους μαγνήτες στον στάτορα, με αποτέλεσμα να περιστρέφονται ο οπλισμός και ο συλλέκτης που είναι προσαρτημένος σε αυτόν. Σε αυτή την περίπτωση, παρέχεται ισχύς στην επόμενη περιέλιξη και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα εξαρτάται άμεσα από το πόσο έντονο είναι το μαγνητικό πεδίο και τελευταίο χαρακτηριστικόεξαρτάται άμεσα από την τάση. Επομένως, για να αυξήσετε ή να μειώσετε την ταχύτητα περιστροφής, είναι απαραίτητο να αλλάξετε την τάση τροφοδοσίας.

Για να εφαρμόσετε την αντίστροφη, χρειάζεται μόνο να αλλάξετε την πολικότητα της σύνδεσης του κινητήρα. Για τέτοιο έλεγχο, δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε ειδικούς μικροελεγκτές, μπορείτε να αλλάξετε την ταχύτητα περιστροφής χρησιμοποιώντας μια κανονική μεταβλητή αντίσταση.

Χαρακτηριστικά μηχανημάτων χωρίς ψήκτρες

Αλλά εδώ είναι ο έλεγχος ηλεκτροκινητήρας χωρίς ψήκτρεςαδύνατη χωρίς τη χρήση ειδικών ελεγκτών. Με βάση αυτό, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι κινητήρες αυτού του τύπου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως γεννήτρια. Για αποτελεσματικότητα ελέγχου, η θέση του ρότορα μπορεί να παρακολουθηθεί χρησιμοποιώντας πολλαπλούς αισθητήρες Hall. Με τη βοήθεια τέτοιων απλών συσκευών, είναι δυνατό να βελτιωθεί σημαντικά η απόδοση, αλλά το κόστος του ηλεκτροκινητήρα θα αυξηθεί αρκετές φορές.

Εκκίνηση κινητήρων χωρίς ψήκτρες

Δεν έχει νόημα να φτιάχνετε μόνοι σας μικροελεγκτές η καλύτερη επιλογήΘα αποδειχθεί αγορά ενός έτοιμου, αν και κινέζικου. Αλλά πρέπει να τηρείτε τις ακόλουθες συστάσεις κατά την επιλογή:

1. Τηρήστε το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα. Αυτή η επιλογή σίγουρα θα σας φανεί χρήσιμη διάφοροι τύποιλειτουργία μονάδας δίσκου. Το χαρακτηριστικό συχνά υποδεικνύεται από τους κατασκευαστές απευθείας στο όνομα του μοντέλου. Πολύ σπάνια, υποδεικνύονται τιμές που χαρακτηρίζουν τις λειτουργίες αιχμής, στις οποίες ο μικροελεγκτής δεν μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.
2. Για συνεχή λειτουργία, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η μέγιστη τάση τροφοδοσίας.
3. Φροντίστε να λάβετε υπόψη την αντίσταση όλων των εσωτερικών κυκλωμάτων του μικροελεγκτή.
4. Είναι επιτακτική ανάγκη να ληφθεί υπόψη ο μέγιστος αριθμός στροφών που είναι τυπικός για τη λειτουργία αυτού του μικροελεγκτή. Σημειώστε ότι δεν θα μπορεί να αυξήσει τη μέγιστη ταχύτητα, καθώς ο περιορισμός γίνεται στο λογισμικό.
5. Τα φθηνά μοντέλα συσκευών μικροελεγκτή έχουν παλμούς στην περιοχή των 7...8 kHz. Τα ακριβά αντίγραφα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν και αυτή η παράμετρος αυξάνεται κατά 2-4 φορές.

Προσπαθήστε να επιλέξετε μικροελεγκτές σύμφωνα με όλες τις παραμέτρους, καθώς επηρεάζουν την ισχύ που μπορεί να αναπτύξει ο ηλεκτροκινητήρας.

Πώς γίνεται η διαχείριση;

Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου επιτρέπει την εναλλαγή των περιελίξεων μετάδοσης κίνησης. Για να προσδιορίσει τη στιγμή μεταγωγής, ο οδηγός παρακολουθεί τη θέση του ρότορα χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα Hall που είναι εγκατεστημένος στη μονάδα δίσκου.

Εάν δεν υπάρχουν τέτοιες συσκευές, είναι απαραίτητο να διαβάσετε την αντίστροφη τάση. Παράγεται σε πηνία στάτορα που δεν συνδέονται αυτή τη στιγμήχρόνος. Ο ελεγκτής είναι ένα σύμπλεγμα υλικού και λογισμικού· σας επιτρέπει να παρακολουθείτε όλες τις αλλαγές και να ορίζετε τη σειρά εναλλαγής όσο το δυνατόν ακριβέστερα.

Τριφασικοί κινητήρες χωρίς ψήκτρες

Πολλοί ηλεκτρικοί κινητήρες χωρίς ψήκτρες για μοντέλα αεροσκαφών τροφοδοτούνται από ρεύμα συνεχούς ρεύματος. Υπάρχουν όμως και τριφασικές μονάδες στις οποίες είναι εγκατεστημένοι μετατροπείς. Επιτρέπουν από DC τάσηκάνουν τριφασικές παρορμήσεις.

Οι εργασίες προχωρούν ως εξής:

1. Το πηνίο "A" λαμβάνει παλμούς με θετική τιμή. Σε πηνίο "Β" - με αρνητική τιμή. Ως αποτέλεσμα αυτού, η άγκυρα θα αρχίσει να κινείται. Οι αισθητήρες καταγράφουν τη μετατόπιση και στέλνεται σήμα στον ελεγκτή για να πραγματοποιήσει την επόμενη εναλλαγή.
2. Το πηνίο "A" απενεργοποιείται και ένας θετικός παλμός αποστέλλεται στην περιέλιξη "C". Η εναλλαγή της περιέλιξης "Β" δεν αλλάζει.
3. Ένας θετικός παλμός αποστέλλεται στο πηνίο "C" και ένας αρνητικός παλμός στέλνεται στο "A".
4. Τότε το ζεύγος «Α» και «Β» τίθεται σε λειτουργία. Τους παρέχονται θετικές αρνητικές τιμές παλμών, αντίστοιχα.
5. Στη συνέχεια, ο θετικός παλμός πηγαίνει ξανά στο πηνίο "B" και ο αρνητικός παλμός στο "C".
6. Επί τελευταίο στάδιοΤο πηνίο "A" είναι ενεργοποιημένο, στο οποίο λαμβάνεται μια θετική ώθηση και μια αρνητική πηγαίνει στο C.

Και μετά από αυτό ολόκληρος ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Οφέλη από τη χρήση

Είναι δύσκολο να φτιάξετε έναν ηλεκτροκινητήρα χωρίς ψήκτρες με τα χέρια σας και η εφαρμογή του ελέγχου μικροελεγκτή είναι σχεδόν αδύνατη. Επομένως, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε έτοιμα βιομηχανικά σχέδια. Αλλά φροντίστε να λάβετε υπόψη τα πλεονεκτήματα που λαμβάνει ο ηλεκτροκινητήρας όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρικούς κινητήρες χωρίς ψήκτρες:

1. Ουσιαστικά μεγαλύτερο πόροαπό αυτό των συλλεκτικών μηχανών.
2. Υψηλό επίπεδο αποτελεσματικότητας.
3. Η ισχύς είναι μεγαλύτερη από κινητήρες μεταγωγέα.
4. Η ταχύτητα περιστροφής αυξάνεται πολύ πιο γρήγορα.
5. Δεν δημιουργούνται σπινθήρες κατά τη λειτουργία, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα με υψηλό κίνδυνο πυρκαγιάς.
6. Πολύ εύκολη λειτουργίαοδηγώ.
7. Κατά τη λειτουργία δεν χρειάζεται να χρησιμοποιηθούν πρόσθετα εξαρτήματα για ψύξη.

Μεταξύ των ελλείψεων μπορούμε να επισημάνουμε πολύ υψηλό κόστος, αν λάβετε υπόψη και την τιμή του ελεγκτή. Δεν θα είναι δυνατό να ενεργοποιήσετε έναν τέτοιο ηλεκτροκινητήρα ούτε για λίγο για να ελέγξετε τη λειτουργικότητά του. Επιπλέον, η επισκευή τέτοιων κινητήρων είναι πολύ πιο δύσκολη λόγω των χαρακτηριστικών σχεδιασμού τους.

Η λειτουργία ενός ηλεκτροκινητήρα χωρίς ψήκτρες βασίζεται σε ηλεκτροκινητήρες, δημιουργώντας ένα μαγνητικό περιστρεφόμενο πεδίο. Επί του παρόντος, υπάρχουν διάφοροι τύποι συσκευών που έχουν διάφορα χαρακτηριστικά. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας και τη χρήση νέων υλικών που χαρακτηρίζονται από υψηλή καταναγκασμό και επαρκές επίπεδο μαγνητικού κορεσμού, κατέστη δυνατή η απόκτηση ισχυρού μαγνητικού πεδίου και, ως εκ τούτου, δομές βαλβίδων νέου τύπου, στις οποίες υπάρχει χωρίς περιέλιξη στα στοιχεία του ρότορα ή στη μίζα. Ευρεία χρήση διακοπτών τύπου ημιαγωγών με υψηλή ισχύςΚαι λογικό κόστοςεπιτάχυνε τη δημιουργία τέτοιων σχεδίων, διευκόλυνε την εκτέλεση και εξάλειψε πολλές δυσκολίες με την εναλλαγή.

Αρχή λειτουργίας

Η αυξημένη αξιοπιστία, η μειωμένη τιμή και η απλούστερη κατασκευή διασφαλίζονται από την απουσία μηχανικών στοιχείων μεταγωγής, περιελίξεων ρότορα και μόνιμων μαγνητών. Ταυτόχρονα, είναι δυνατή η αύξηση της απόδοσης λόγω μείωσης των απωλειών τριβής στο σύστημα συλλέκτη. Ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες μπορεί να λειτουργεί με εναλλασσόμενο ή συνεχές ρεύμα. Η τελευταία επιλογή έχει μια αξιοσημείωτη ομοιότητα με το χαρακτηριστικό της είναι ο σχηματισμός μαγνητικού περιστρεφόμενου πεδίου και η χρήση παλμικού ρεύματος. Βασίζεται σε ηλεκτρονικό διακόπτη, ο οποίος αυξάνει την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού.

Υπολογισμός θέσης

Η δημιουργία παλμών συμβαίνει σε σύστημα ελέγχουμετά από ένα σήμα που δείχνει τη θέση του ρότορα. Ο βαθμός τάσης και τροφοδοσίας εξαρτάται άμεσα από την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα. Ένας αισθητήρας στη μίζα ανιχνεύει τη θέση του ρότορα και στέλνει ένα ηλεκτρικό σήμα. Μαζί με τους μαγνητικούς πόλους που περνούν κοντά στον αισθητήρα, αλλάζει και το πλάτος του σήματος. Υπάρχουν επίσης μέθοδοι χωρίς αισθητήρες για τον καθορισμό της θέσης, αυτές περιλαμβάνουν σημεία διέλευσης ρεύματος και μετατροπείς. Το PWM στους ακροδέκτες εισόδου παρέχει μεταβλητό επίπεδο τάσης και έλεγχο ισχύος.

Για έναν ρότορα με μόνιμους μαγνήτες, η παροχή ρεύματος δεν είναι απαραίτητη, επομένως δεν υπάρχουν απώλειες στην περιέλιξη του ρότορα. Ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες για ένα κατσαβίδι έχει χαμηλό επίπεδο αδράνειας, που εξασφαλίζεται από την απουσία περιελίξεων και έναν μηχανοποιημένο μεταγωγέα. Έτσι, κατέστη δυνατή η χρήση υψηλές ταχύτητεςχωρίς σπινθήρες και ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο. Υψηλές τιμές ρεύματος και ευκολότερη απαγωγή θερμότητας επιτυγχάνονται με την τοποθέτηση κυκλωμάτων θέρμανσης στον στάτορα. Αξίζει επίσης να σημειωθεί η παρουσία μιας ηλεκτρονικής ενσωματωμένης μονάδας σε ορισμένα μοντέλα.

Μαγνητικά στοιχεία

Η τοποθέτηση των μαγνητών μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του κινητήρα, για παράδειγμα στους πόλους ή σε όλο το ρότορα. Η δημιουργία μαγνητών υψηλής ποιότητας με μεγαλύτερη ισχύ είναι δυνατή μέσω της χρήσης νεοδυμίου σε συνδυασμό με βόριο και σίδηρο. Παρά υψηλή απόδοσηλειτουργία, κινητήρας χωρίς ψήκτρεςΓια κατσαβίδια με μόνιμους μαγνήτες, έχει ορισμένα μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας μαγνητικών χαρακτηριστικών σε υψηλές θερμοκρασίες. Αλλά είναι διαφορετικά μεγαλύτερη αποτελεσματικότητακαι η απουσία απωλειών σε σύγκριση με μηχανήματα που έχουν περιελίξεις στο σχεδιασμό τους.

Οι παλμοί του μετατροπέα καθορίζουν τον μηχανισμό. Με σταθερή συχνότητα τροφοδοσίας, ο κινητήρας λειτουργεί με σταθερή ταχύτητα σε σύστημα ανοιχτού βρόχου. Αντίστοιχα, η ταχύτητα περιστροφής αλλάζει ανάλογα με το επίπεδο της συχνότητας παροχής.

Χαρακτηριστικά

Λειτουργεί σε καθιερωμένες λειτουργίες και έχει τη λειτουργικότητα ενός αναλόγου βούρτσας, η ταχύτητα του οποίου εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη τάση. Ο μηχανισμός έχει πολλά πλεονεκτήματα:

• καμία αλλαγή κατά τη μαγνήτιση και τη διαρροή ρεύματος.
• αντιστοιχία μεταξύ της ταχύτητας περιστροφής και της ίδιας της ροπής.
• Η ταχύτητα δεν περιορίζεται επηρεάζοντας την ηλεκτρική περιέλιξη του μεταγωγέα και του ρότορα.
• δεν υπάρχει ανάγκη για μεταγωγέα και περιέλιξη διέγερσης.
• Οι μαγνήτες που χρησιμοποιούνται είναι ελαφροί και συμπαγείς σε μέγεθος.
• υψηλή ροπή δύναμης.
• ενεργειακό κορεσμό και απόδοση.

Χρήση

Συνεχές ρεύμα με μόνιμους μαγνήτες βρίσκεται κυρίως σε συσκευές με ισχύ εντός 5 kW. Σε πιο ισχυρό εξοπλισμό η χρήση τους είναι παράλογη. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι οι μαγνήτες σε κινητήρες αυτού του τύπου είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι υψηλές θερμοκρασίεςκαι δυνατά χωράφια. Οι επιλογές επαγωγής και βούρτσας δεν έχουν τέτοια μειονεκτήματα. Οι κινητήρες χρησιμοποιούνται ενεργά σε κινήσεις αυτοκινήτων λόγω της έλλειψης τριβής στον μεταγωγέα. Μεταξύ των χαρακτηριστικών, είναι απαραίτητο να επισημανθεί η ομοιομορφία ροπής και ρεύματος, η οποία εξασφαλίζει μείωση του ακουστικού θορύβου.

Λίγη ιστορία:

Το κύριο πρόβλημα με όλους τους κινητήρες είναι η υπερθέρμανση. Ο ρότορας περιστρεφόταν μέσα σε κάποιο είδος στάτορα και επομένως η θερμότητα από την υπερθέρμανση δεν πήγε πουθενά. Οι άνθρωποι σκέφτηκαν μια λαμπρή ιδέα: να μην περιστρέφεται ο ρότορας, αλλά ο στάτορας, ο οποίος θα ψύχεται με αέρα κατά την περιστροφή. Όταν δημιουργήθηκε ένας τέτοιος κινητήρας, χρησιμοποιήθηκε ευρέως στην αεροπορία και τη ναυπηγική και ως εκ τούτου ονομάστηκε Valve Engine.

Σύντομα δημιουργήθηκε ένα ηλεκτρικό ανάλογο κινητήρα βαλβίδας. Το ονόμασαν κινητήρα χωρίς ψήκτρες γιατί δεν είχε μεταγωγείς (βούρτσες).

Κινητήρας χωρίς ψήκτρες.

Οι ηλεκτροκινητήρες χωρίς ψήκτρες μας ήρθαν σχετικά πρόσφατα, πρόσφατα 10-15 ετών. Σε αντίθεση με τους κινητήρες μεταγωγέα, τροφοδοτούνται με τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες λειτουργούν αποτελεσματικά σε μεγαλύτερο εύρος στροφών ανά λεπτό και έχουν περισσότερες υψηλής απόδοσης . Η σχεδίαση του κινητήρα είναι σχετικά απλούστερη· δεν έχει διάταξη βούρτσας, η οποία τρίβεται συνεχώς με τον ρότορα και δημιουργεί σπινθήρες. Μπορούμε να πούμε ότι οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες πρακτικά δεν φθείρονται. Το κόστος των κινητήρων χωρίς ψήκτρες είναι ελαφρώς υψηλότερο από αυτό των κινητήρων με ψήκτρες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όλοι οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες είναι εξοπλισμένοι με ρουλεμάν και, κατά κανόνα, είναι κατασκευασμένοι υψηλότερης ποιότητας.

Οι δοκιμές έδειξαν:
Ράβδος με βίδα 8x6 = 754 γραμμάρια,
Ταχύτητα περιστροφής = 11550 σ.α.λ,
Κατανάλωση ρεύματος = 9 watt(χωρίς βίδα) , 101 watt(με βίδα),

Δύναμη και αποτελεσματικότητα

Η ισχύς μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:
1) Η ισχύς στη μηχανική υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο: N= F*v, όπου F είναι δύναμη και v ταχύτητα. Επειδή όμως η βίδα είναι σε στατική κατάσταση, δεν υπάρχει κίνηση παρά μόνο περιστροφική. Εάν αυτός ο κινητήρας είχε εγκατασταθεί σε μοντέλο αεροσκάφους, τότε θα ήταν δυνατό να μετρηθεί η ταχύτητα (είναι ίση με 12 m/s) και να υπολογιστεί η ωφέλιμη ισχύς:
N χρησιμοποιήσιμο= 7,54*12= 90,48 watt
2) Η απόδοση ενός ηλεκτροκινητήρα προσδιορίζεται από τον ακόλουθο τύπο: Αποδοτικότητα = N χρήσιμο / N που δαπανήθηκαν * 100%, Οπου N κόστος = 101 watt
Απόδοση= 90,48/101 *100%= 90%
Κατά μέσο όρο, η απόδοση των κινητήρων χωρίς ψήκτρες κυμαίνεται στην πραγματικότητα γύρω στο 90% (η υψηλότερη απόδοση που επιτυγχάνεται από αυτόν τον τύπο κινητήρα είναι 99.68% )

Χαρακτηριστικά κινητήρα:

Τάση: 11,1 βολτ
Επαναστάσεις: 11550 σ.α.λ
Μέγιστο ρεύμα: 15Α
Εξουσία: 200 watt
Ελξη: 754 γραμμάρια (8x6 βίδα)

Συμπέρασμα:

Η τιμή οποιουδήποτε πράγματος εξαρτάται από την κλίμακα της παραγωγής του. Οι κατασκευαστές κινητήρων χωρίς ψήκτρες πολλαπλασιάζονται σαν τα μανιτάρια μετά τη βροχή. Ως εκ τούτου, θα ήθελα να πιστεύω ότι στο εγγύς μέλλον η τιμή των ελεγκτών και brushless οι μηχανές θα πέσουν, πώς έπεσε σε εξοπλισμό ραδιοελέγχου... Οι δυνατότητες της μικροηλεκτρονικής διευρύνονται καθημερινά, το μέγεθος και το βάρος των ελεγκτών σταδιακά μειώνονται. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι στο εγγύς μέλλον οι ελεγκτές θα αρχίσουν να ενσωματώνονται απευθείας στους κινητήρες! Ίσως ζήσουμε να δούμε εκείνη τη μέρα...

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα:

• Γενικές πληροφορίες για τους κινητήρες BLDC
• Χρησιμοποιεί ελεγκτή ισχύος σταδίου
• Δείγμα κώδικα

Εισαγωγή

Αυτή η σημείωση εφαρμογής περιγράφει πώς να εφαρμόσετε έναν έλεγχο κινητήρα DC χωρίς ψήκτρες (BLDC) χρησιμοποιώντας αισθητήρες θέσης που βασίζονται στον μικροελεγκτή AVR AT90PWM3.

Ο πυρήνας μικροελεγκτή AVR υψηλής απόδοσης, ο οποίος περιέχει έναν ελεγκτή σταδίου ισχύος, επιτρέπει την εφαρμογή μιας συσκευής ελέγχου κινητήρα DC χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας.

Αυτό το έγγραφο παρέχει μια σύντομη περιγραφή της αρχής λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες και λεπτομερώς τον έλεγχο του κινητήρα BLDC σε λειτουργία αφής και παρέχει επίσης μια περιγραφή σχηματικό διάγραμμασχέδιο αναφοράς ATAVRMC100 στο οποίο βασίζονται αυτές οι συστάσεις εφαρμογής.

Συζητείται επίσης μια υλοποίηση λογισμικού με βρόχο ελέγχου που εφαρμόζεται από λογισμικό που βασίζεται σε ελεγκτή PID. Για τον έλεγχο της διαδικασίας μεταγωγής, θεωρείται ότι χρησιμοποιούνται μόνο αισθητήρες θέσης που βασίζονται στο φαινόμενο Hall.

Λειτουργική αρχή

Οι τομείς εφαρμογής των κινητήρων BLDC αυξάνονται συνεχώς, γεγονός που συνδέεται με μια σειρά από τα πλεονεκτήματά τους:

1. Δεν υπάρχει διάταξη πολλαπλής, η οποία απλοποιεί ή και εξαλείφει τη συντήρηση.
2. Γενιά περισσότερες χαμηλό επίπεδοακουστικός και ηλεκτρικός θόρυβος σε σύγκριση με τον γενικό κινητήρες μεταγωγέασυνεχές ρεύμα.
3. Ικανότητα εργασίας σε επικίνδυνα περιβάλλοντα (με εύφλεκτα προϊόντα).
4. Καλή αναλογία χαρακτηριστικών μεγέθους βάρους και ισχύος...

Οι κινητήρες αυτού του τύπου χαρακτηρίζονται από χαμηλή αδράνεια του δρομέα, επειδή οι περιελίξεις βρίσκονται στον στάτορα. Η εναλλαγή ελέγχεται ηλεκτρονικά. Οι ροπές μεταγωγής καθορίζονται είτε από πληροφορίες από τους αισθητήρες θέσης είτε με μέτρηση του οπίσθιου emf που δημιουργείται από τις περιελίξεις.

Όταν ελέγχεται με χρήση αισθητήρων, το BLDC αποτελείται γενικά από τρία κύρια μέρη: αισθητήρες στάτορα, ρότορα και Hall.

Ο στάτορας ενός κλασικού τριφασικού κινητήρα BLDC περιέχει τρεις περιελίξεις. Σε πολλούς κινητήρες, οι περιελίξεις χωρίζονται σε διάφορα τμήματα, γεγονός που μειώνει τον κυματισμό της ροπής.

Το σχήμα 1 δείχνει ηλεκτρικό διάγραμμααντικατάσταση στάτορα. Αποτελείται από τρεις περιελίξεις, καθεμία από τις οποίες περιέχει τρία στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά: αυτεπαγωγή, αντίσταση και πίσω emf.

Εικόνα 1. Ηλεκτρικό ισοδύναμο κύκλωμα του στάτορα (τρεις φάσεις, τρεις περιελίξεις)

Ο ρότορας BLDC αποτελείται από ζυγό αριθμό μόνιμων μαγνητών. Ο αριθμός των μαγνητικών πόλων στον ρότορα επηρεάζει επίσης το μέγεθος του βήματος περιστροφής και τον κυματισμό της ροπής. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των πόλων, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος του βήματος περιστροφής και τόσο μικρότερος είναι ο κυματισμός της ροπής. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνιμοι μαγνήτες με 1..5 ζεύγη πόλων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο αριθμός των ζευγών πόλων αυξάνεται σε 8 (Εικόνα 2).

Σχήμα 2. Στάτης και ρότορας τριφασικού BLDC τριών περιελίξεων

Οι περιελίξεις εγκαθίστανται ακίνητες και ο μαγνήτης περιστρέφεται. Ο ρότορας BLDC είναι ελαφρύτερος σε βάρος σε σύγκριση με έναν συμβατικό ρότορα. κινητήρας γενικής χρήσηςσυνεχές ρεύμα, στο οποίο οι περιελίξεις βρίσκονται στον ρότορα.

Αισθητήρας Hall

Για την αξιολόγηση της θέσης του ρότορα, τρεις αισθητήρες Hall είναι ενσωματωμένοι στο περίβλημα του κινητήρα. Οι αισθητήρες τοποθετούνται σε γωνία 120° μεταξύ τους. Με αυτούς τους αισθητήρες είναι δυνατή η εκτέλεση 6 διαφορετικών εναλλαγών.

Η εναλλαγή φάσης εξαρτάται από την κατάσταση των αισθητήρων Hall.

Η τροφοδοσία των τάσεων τροφοδοσίας στις περιελίξεις αλλάζει μετά την αλλαγή των καταστάσεων των εξόδων των αισθητήρων Hall. Στο σωστή εκτέλεσηΜε τη συγχρονισμένη μεταγωγή, η ροπή παραμένει περίπου σταθερή και υψηλή.

Εικόνα 3. Σήματα αισθητήρα Hall κατά την περιστροφή

Εναλλαγή φάσης

Για τον σκοπό μιας απλοποιημένης περιγραφής της λειτουργίας ενός τριφασικού BLDC, θα εξετάσουμε μόνο την έκδοσή του με τρεις περιελίξεις. Όπως φαίνεται νωρίτερα, η εναλλαγή φάσης εξαρτάται από τις τιμές εξόδου των αισθητήρων Hall. Όταν η τάση εφαρμόζεται σωστά στις περιελίξεις του κινητήρα, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο και ξεκινά η περιστροφή. Τα πιο συνηθισμένα και με απλό τρόποΤο χειριστήριο μεταγωγής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του BLDC είναι ένα κύκλωμα ενεργοποίησης-απενεργοποίησης όπου η περιέλιξη είτε είναι αγώγιμη είτε όχι. Κάθε φορά, μόνο δύο περιελίξεις μπορούν να τροφοδοτηθούν και το τρίτο παραμένει αποσυνδεδεμένο. Η σύνδεση των περιελίξεων στους διαύλους ισχύος προκαλεί διαρροή ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή η μέθοδοςονομάζεται τραπεζοειδής μεταγωγή ή μεταγωγή μπλοκ.

Για τον έλεγχο του BLDC, χρησιμοποιείται ένας καταρράκτης ισχύος που αποτελείται από 3 ημιγέφυρες. Το διάγραμμα σταδίου ισχύος φαίνεται στο Σχήμα 4.

Εικόνα 4. Στάδιο ισχύος

Με βάση τις τιμές ανάγνωσης των αισθητήρων Hall, καθορίζεται ποια κλειδιά πρέπει να κλείσουν.

Πίνακας 1. Εναλλαγή πλήκτρων δεξιόστροφα

Με κινητήρες πολλαπλών πεδίων, η ηλεκτρική περιστροφή δεν αντιστοιχεί στη μηχανική περιστροφή. Για παράδειγμα, με τετραπολικούς κινητήρες BLDC, τέσσερις κύκλοι ηλεκτρικής περιστροφής αντιστοιχούν σε μία μηχανική περιστροφή.

Η ισχύς και η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα εξαρτώνται από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου. Οι στροφές και η ροπή του κινητήρα μπορούν να ρυθμιστούν αλλάζοντας το ρεύμα μέσω των περιελίξεων. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος ελέγχου του ρεύματος μέσω περιελίξεων είναι ο έλεγχος μέσου ρεύματος. Για αυτό, χρησιμοποιείται διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM), ο κύκλος λειτουργίας του οποίου καθορίζει τη μέση τάση στις περιελίξεις και, κατά συνέπεια, το μέσο ρεύμα και, κατά συνέπεια, την ταχύτητα περιστροφής. Η ταχύτητα μπορεί να ρυθμιστεί σε συχνότητες από 20 έως 60 kHz.

Το περιστρεφόμενο πεδίο ενός τριφασικού BLDC τριών περιελίξεων φαίνεται στο Σχήμα 5.

Εικόνα 5. Στάδια μεταγωγής και περιστρεφόμενο πεδίο

Η διαδικασία εναλλαγής δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο πεδίο. Στο στάδιο 1, η φάση Α συνδέεται με το δίαυλο θετικής ισχύος χρησιμοποιώντας το κλειδί SW1, η φάση Β συνδέεται στο κοινό χρησιμοποιώντας το κλειδί SW4 και η φάση C παραμένει ασύνδετη. Οι φάσεις Α και Β δημιουργούν δύο διανύσματα μαγνητικής ροής (που φαίνονται με κόκκινα και μπλε βέλη, αντίστοιχα), και το άθροισμα αυτών των δύο διανυσμάτων δίνει το διάνυσμα μαγνητικής ροής του στάτορα (πράσινο βέλος). Μετά από αυτό, ο ρότορας προσπαθεί να ακολουθήσει τη μαγνητική ροή. Μόλις ο ρότορας φτάσει σε μια συγκεκριμένη θέση στην οποία η κατάσταση των αισθητήρων Hall αλλάζει από την τιμή "010" σε "011", οι περιελίξεις του κινητήρα αλλάζουν ανάλογα: η φάση Β παραμένει χωρίς τροφοδοσία και η φάση C συνδέεται με την κοινή. Αυτό οδηγεί στη δημιουργία ενός νέου διανύσματος μαγνητικής ροής στάτη (στάδιο 2).

Αν ακολουθήσουμε το διάγραμμα μεταγωγής που φαίνεται στο Σχήμα 3 και στον Πίνακα 1, λαμβάνουμε έξι διαφορετικά διανύσματα μαγνητικής ροής που αντιστοιχούν σε έξι στάδια μεταγωγής. Έξι στάδια αντιστοιχούν σε μία περιστροφή ρότορα.

Κιτ εκκίνησης ATAVRMC100

Το διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος φαίνεται στα Σχήματα 21, 22, 23 και 24 στο τέλος του εγγράφου.

Το πρόγραμμα περιέχει έναν βρόχο ελέγχου ταχύτητας χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή PID. Ένας τέτοιος ρυθμιστής αποτελείται από τρεις συνδέσμους, καθένας από τους οποίους χαρακτηρίζεται από τον δικό του συντελεστή μετάδοσης: Kp, Ki και Kd.

Το Kp είναι ο συντελεστής μετάδοσης της αναλογικής ζεύξης, το Ki είναι ο συντελεστής μετάδοσης του συνδέσμου ολοκλήρωσης και το Kd είναι ο συντελεστής μετάδοσης του διαφοροποιητικού συνδέσμου. Η απόκλιση της δεδομένης ταχύτητας από την πραγματική (στο Σχήμα 6 ονομάζεται «σήμα ασυμφωνίας») επεξεργάζεται κάθε μία από τις ζεύξεις. Το αποτέλεσμα αυτών των εργασιών προστίθεται και παρέχεται στον κινητήρα για να επιτευχθεί η απαιτούμενη ταχύτητα περιστροφής (βλ. Εικόνα 6).

Εικόνα 6. Μπλοκ διάγραμμα ελεγκτή PID

Ο συντελεστής Kp επηρεάζει τη διάρκεια διαδικασία μετάβασης, ο συντελεστής Ki σάς επιτρέπει να καταστείλετε στατικά σφάλματα και το Kd χρησιμοποιείται, ειδικότερα, για τη σταθεροποίηση της θέσης (δείτε την περιγραφή του βρόχου ελέγχου στο αρχείο με λογισμικό για την αλλαγή των συντελεστών).

Περιγραφή υλικού

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7, ο μικροελεγκτής περιέχει 3 ελεγκτές σταδίου ισχύος (PSC). Κάθε PSC μπορεί να θεωρηθεί ως ένας διαμορφωτής πλάτους παλμού (PWM) με δύο σήματα εξόδου. Για να αποφευχθεί η διέλευση ρεύματος, το PSC υποστηρίζει τη δυνατότητα ελέγχου της καθυστέρησης του διακόπτη λειτουργίας (δείτε την τεκμηρίωση AT90PWM3 για μια πιο λεπτομερή περιγραφή της λειτουργίας PSC, καθώς και στην Εικόνα 9).

Η είσοδος συναγερμού (Over_Current) είναι συνδεδεμένη στο PSCIN. Η είσοδος έκτακτης ανάγκης επιτρέπει στον μικροελεγκτή να απενεργοποιήσει όλες τις εξόδους PSC.

Εικόνα 7. Υλοποίηση υλικού

Για να μετρήσετε το ρεύμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο διαφορικά κανάλια με προγραμματιζόμενη βαθμίδα ενισχυτή (Ku=5, 10, 20 ή 40). Αφού επιλέξετε το κέρδος, είναι απαραίτητο να επιλέξετε την τιμή της αντίστασης διακλάδωσης ώστε να καλύπτει πλήρως το εύρος μετατροπής.

Το σήμα Over_Current δημιουργείται από έναν εξωτερικό συγκριτή. Η οριακή τάση σύγκρισης μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας το εσωτερικό DAC.

Η εναλλαγή φάσης πρέπει να πραγματοποιείται σύμφωνα με την τιμή στις εξόδους των αισθητήρων Hall. Τα DH_A, DH_B και DH_C συνδέονται στις εισόδους εξωτερικών πηγών διακοπής ή σε τρεις εσωτερικούς συγκριτές. Οι συγκριτές δημιουργούν τον ίδιο τύπο διακοπών με τις εξωτερικές διακοπές. Το σχήμα 8 δείχνει πώς χρησιμοποιούνται οι θύρες I/O στο κιτ εκκίνησης.

Εικόνα 8. Χρήση θυρών I/O μικροελεγκτή (πακέτο SO32)

Το VMOT (Vmotor) και το VMOT_Half (1/2 Vmotor) υλοποιούνται αλλά δεν χρησιμοποιούνται. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με την τάση τροφοδοσίας του κινητήρα.

Οι έξοδοι H_x και L_x χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της γέφυρας ισχύος. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, εξαρτώνται από τον ελεγκτή σταδίου ισχύος (PSC), ο οποίος παράγει τα σήματα PWM. Σε αυτήν την εφαρμογή, συνιστάται η χρήση της λειτουργίας στοίχισης στο κέντρο (βλ. Εικόνα 9), όπου ο καταχωρητής OCR0RA χρησιμοποιείται για να συγχρονίσει την ενεργοποίηση της μετατροπής ADC για την τρέχουσα μέτρηση.

Σχήμα 9. Κυματομορφές σημάτων PSCn0 και PSCn1 σε λειτουργία ευθυγράμμισης στο κέντρο

• Στην ώρα 0 = 2 * OCRnSA * 1/Fclkpsc
• Στην ώρα 1 = 2* (OCRnRB - OCRnSB + 1) * 1/Fclkpsc
• Περίοδος PSC = 2 * (OCRnRB + 1) * 1/Fclkpsc

Παύση χωρίς επικάλυψη μεταξύ PSCn0 και PSCn1:

• |OCRnSB - OCRnSA| * 1/Fclkpsc

Το μπλοκ PSC χρονίζεται από τα σήματα CLKPSC.

Μία από τις δύο μεθόδους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή σημάτων PWM στο στάδιο ισχύος. Η πρώτη είναι η εφαρμογή σημάτων PWM στο επάνω και κάτω μέρος της βαθμίδας ισχύος και η δεύτερη είναι η εφαρμογή σημάτων PWM μόνο στα επάνω μέρη.

Περιγραφή λογισμικού

Η Atmel έχει αναπτύξει βιβλιοθήκες για τον έλεγχο των κινητήρων BLDC. Το πρώτο βήμα στη χρήση τους είναι η διαμόρφωση και η προετοιμασία του μικροελεγκτή.

Διαμόρφωση και αρχικοποίηση μικροελεγκτή

Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τη συνάρτηση mc_init_motor(). Καλεί τις λειτουργίες προετοιμασίας υλικού και λογισμικού και επίσης προετοιμάζει όλες τις παραμέτρους του κινητήρα (κατεύθυνση περιστροφής, ταχύτητα περιστροφής και στάση κινητήρα).

Δομή υλοποίησης λογισμικού

Μετά τη διαμόρφωση και την προετοιμασία του μικροελεγκτή, ο κινητήρας μπορεί να ξεκινήσει. Απαιτούνται μόνο μερικές λειτουργίες για τον έλεγχο του κινητήρα. Όλες οι συναρτήσεις ορίζονται στο mc_lib.h:

Void mc_motor_run(void) - Χρησιμοποιείται για την εκκίνηση του κινητήρα. Η συνάρτηση βρόχου ρύθμισης καλείται για να ρυθμίσει τον κύκλο λειτουργίας PWM. Μετά από αυτό, εκτελείται η πρώτη φάση μεταγωγής. Bool mc_motor_is_running(void) - Προσδιορισμός της κατάστασης του κινητήρα. Εάν "1", τότε ο κινητήρας λειτουργεί, εάν "0", τότε ο κινητήρας είναι σταματημένος. void mc_motor_stop(void) - Χρησιμοποιείται για τη διακοπή του κινητήρα. void mc_set_motor_speed(U8 speed) - Ρυθμίζει την ταχύτητα που καθορίζει ο χρήστης. U8 mc_get_motor_speed(void) - Επιστρέφει την ταχύτητα που έχει καθορίσει ο χρήστης. void mc_set_motor_direction(κατεύθυνση U8) - Ορίζει την κατεύθυνση περιστροφής σε "CW" (δεξιόστροφα) ή "CCW" (αριστερόστροφα). U8 mc_get_motor_direction(void) - Επιστρέφει την τρέχουσα φορά περιστροφής του κινητήρα. U8 mc_set_motor_measured_speed(U8 μετρημένη_ταχύτητα) - Αποθήκευση της μετρούμενης ταχύτητας στη μεταβλητή μετρημένη_ταχύτητα. U8 mc_get_motor_measured_speed(void) - Επιστρέφει τη μετρούμενη ταχύτητα. void mc_set_Close_Loop(void) void mc_set_Open_Loop(void) - Διαμόρφωση βρόχου σταθεροποίησης: κλειστός βρόχος ή ανοιχτός βρόχος (βλ. Εικόνα 13).

Εικόνα 10. Διαμόρφωση AT90PWM3

Εικόνα 11. Δομή λογισμικού

Το σχήμα 11 δείχνει τις τέσσερις μεταβλητές mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed και mc_measured_speed. Είναι βασικές μεταβλητές προγράμματος που μπορούν να προσπελαστούν μέσω των λειτουργιών χρήστη που περιγράφηκαν προηγουμένως.

Η υλοποίηση του λογισμικού μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μαύρο κουτί με το όνομα "Motor Control" (Εικόνα 12) και πολλές εισόδους (mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed, mc_measured_speed) και εξόδους (όλα τα σήματα ελέγχου γέφυρας ισχύος).

Εικόνα 12. Βασικές μεταβλητές προγράμματος

Οι περισσότερες λειτουργίες είναι διαθέσιμες στο mc_drv.h. Μόνο μερικά από αυτά εξαρτώνται από τον τύπο του κινητήρα. Οι συναρτήσεις μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις κύριες κατηγορίες:

• Αρχικοποίηση υλικού
void mc_init_HW(void); Η προετοιμασία υλικού ολοκληρώνεται πλήρως σε αυτή τη λειτουργία. Εδώ εκτελείται η προετοιμασία των θυρών, των διακοπών, των χρονοδιακόπτων και του ελεγκτή σταδίου ισχύος.

Void mc_init_SW(void); Χρησιμοποιείται για την προετοιμασία του λογισμικού. Ενεργοποιεί όλες τις διακοπές.

Void mc_init_port(void); Εκκινεί τη θύρα I/O καθορίζοντας μέσω των καταχωρητών DDRx ποιες ακίδες λειτουργούν ως είσοδος και ποιες ως έξοδος, και προσδιορίζοντας ποιες εισόδους πρέπει να έχουν ενεργοποιημένες αντιστάσεις έλξης (μέσω του καταχωρητή PORTx).

Void mc_init_pwm(void); Αυτή η συνάρτηση ξεκινά το PLL και επαναφέρει όλους τους καταχωρητές PSC.

Void mc_init_IT(void); Τροποποιήστε αυτήν τη λειτουργία για να ενεργοποιήσετε ή να απενεργοποιήσετε τους τύπους διακοπών.

Void PSC0_Init (ανυπόγραφο int dt0, ανυπόγραφο int ot0, ανυπόγραφο int dt1, ανυπόγραφο int ot1); void PSC1_Init (ανυπόγραφο int dt0, ανυπόγραφο int ot0, ανυπόγραφο int dt1, ανυπόγραφο int ot1). void PSC2_Init (ανυπόγραφο int dt0, ανυπόγραφο int ot0, ανυπόγραφο int dt1, ανυπόγραφο int ot1); Το PSCx_Init επιτρέπει στο χρήστη να επιλέξει τη διαμόρφωση του ελεγκτή φάσης ισχύος (PSC) του μικροελεγκτή.

• Λειτουργίες εναλλαγής φάσης U8 mc_get_hall(void); Ανάγνωση της κατάστασης των αισθητήρων Hall που αντιστοιχούν σε έξι στάδια μεταγωγής (HS_001, HS_010, HS_011, HS_100, HS_101, HS_110).

  Διακοπή void mc_hall_a(void); _interrupt void mc_hall_b(void); _interrupt void mc_hall_c(void); Αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται εάν εντοπιστεί εξωτερική διακοπή (αλλαγή στην έξοδο των αισθητήρων Hall). Σας επιτρέπουν να πραγματοποιείτε εναλλαγή φάσης και να υπολογίζετε την ταχύτητα.

  Void mc_duty_cycle (επίπεδο U8); Αυτή η λειτουργία ρυθμίζει τον κύκλο λειτουργίας PWM σύμφωνα με τη διαμόρφωση PSC.

  Void mc_switch_commutation(θέση U8); Η εναλλαγή φάσης πραγματοποιείται σύμφωνα με την τιμή στις εξόδους των αισθητήρων Hall και μόνο εάν ο χρήστης εκκινήσει τον κινητήρα.

• Διαμόρφωση χρόνου μετατροπής void mc_config_sampling_period(void); Εκκινήστε το χρονόμετρο 1 για να δημιουργήσετε μια διακοπή κάθε 250 µs. _interrupt void launch_sampling_period(void); Μετά την ενεργοποίηση, η διακοπή των 250 µs θέτει τη σημαία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο του χρόνου μετατροπής.
• Εκτίμηση ταχύτητας void mc_config_time_estimation_speed(void); Διαμορφώστε το χρονόμετρο 0 για να εκτελέσετε τη λειτουργία υπολογισμού ταχύτητας.

  Void mc_estimation_speed(void); Αυτή η λειτουργία υπολογίζει τις στροφές του κινητήρα με βάση την αρχή της μέτρησης της περιόδου επανάληψης παλμών του αισθητήρα Hall.

  Διακοπή void ovfl_timer(void); Όταν εμφανίζεται μια διακοπή, μια μεταβλητή 8 bit αυξάνεται για την υλοποίηση ενός χρονοδιακόπτη 16 bit χρησιμοποιώντας ένα χρονόμετρο 8 bit.

• Τρέχουσα μέτρηση _interrupt void ADC_EOC(void); Η συνάρτηση ADC_EOC εκτελείται αμέσως μετά την ολοκλήρωση της μετατροπής του ενισχυτή για να οριστεί μια σημαία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον χρήστη.

  Void mc_init_current_measure(void); Αυτή η λειτουργία προετοιμάζει τον ενισχυτή 1 για τη μέτρηση ρεύματος.

  U8 mc_get_current(void); Διαβάστε την τρέχουσα τιμή εάν η μετατροπή έχει ολοκληρωθεί.

  Bool mc_conversion_is_finished(void); Υποδεικνύει ότι η μετατροπή έχει ολοκληρωθεί.

  Void mc_ack_EOC(void); Επαναφέρετε τη σημαία ολοκλήρωσης μετατροπής.

• Ανίχνευση υπερέντασης void mc_set_Over_Current(U8 Level); Ορίζει το όριο για την ανίχνευση τρέχουσας υπερφόρτωσης. Το κατώφλι είναι η έξοδος DAC που συνδέεται με έναν εξωτερικό συγκριτή.

Ο βρόχος σταθεροποίησης επιλέγεται χρησιμοποιώντας δύο λειτουργίες: open (mc_set_Open_Loop()) ή κλειστό βρόχο (mc_set_Close_Loop()). Το Σχήμα 13 δείχνει ένα κύκλωμα σταθεροποίησης που εφαρμόζεται σε λογισμικό.

Εικόνα 13. Κύκλωμα σταθεροποίησης

Ο κλειστός βρόχος είναι ένας βρόχος ελέγχου ταχύτητας που βασίζεται σε ελεγκτή PID.

Όπως φαίνεται νωρίτερα, ο συντελεστής Kp χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση του χρόνου απόκρισης του κινητήρα. Αρχικά, ορίστε τα Ki και Kd ίσα με 0. Για να λάβετε τον απαιτούμενο χρόνο απόκρισης του κινητήρα, πρέπει να επιλέξετε την τιμή Kp.

• Εάν ο χρόνος απόκρισης είναι πολύ μικρός, τότε αυξήστε το Kp.
• Εάν ο χρόνος απόκρισης είναι γρήγορος αλλά όχι σταθερός, τότε μειώστε το Kp.

Εικόνα 14. Ρυθμίσεις KP

Η παράμετρος Ki χρησιμοποιείται για την καταστολή στατικού σφάλματος. Αφήστε τον συντελεστή Kp αμετάβλητο και ορίστε την παράμετρο Ki.

• Εάν το σφάλμα είναι διαφορετικό από το μηδέν, τότε αυξήστε το Ki.
• Εάν η καταστολή του σφάλματος είχε προηγηθεί από μια ταλαντωτική διαδικασία, τότε μειώστε το Ki.

Εικόνα 15. Ρύθμιση Ki

Τα σχήματα 14 και 15 δείχνουν παραδείγματα επιλογής σωστές παραμέτρουςρυθμιστής Kp = 1, Ki = 0,5 και Kd = 0.

Ρύθμιση της παραμέτρου Kd:

• Εάν η απόδοση είναι χαμηλή, τότε αυξήστε το CD.
• Εάν η πίεση είναι ασταθής, είναι απαραίτητο να τη μειώσετε.

Μια άλλη σημαντική παράμετρος είναι ο χρόνος μετατροπής. Πρέπει να επιλεγεί σε σχέση με τον χρόνο απόκρισης του συστήματος. Ο χρόνος μετατροπής πρέπει να είναι τουλάχιστον δύο φορές μικρότερος από τον χρόνο απόκρισης του συστήματος (σύμφωνα με τον κανόνα του Kotelnikov).

Υπάρχουν δύο διαθέσιμες λειτουργίες για τη διαμόρφωση του χρόνου μετατροπής (συζητήθηκε παραπάνω).

Το αποτέλεσμά τους εμφανίζεται στην καθολική μεταβλητή g_tick, η οποία ορίζεται κάθε 250 µs. Χρησιμοποιώντας αυτήν τη μεταβλητή είναι δυνατό να προσαρμόσετε τον χρόνο μετατροπής.

CPU και χρήση μνήμης

Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιούνται σε συχνότητα ταλαντωτή 8 MHz. Εξαρτώνται επίσης από τον τύπο του κινητήρα (αριθμός ζευγών πόλων). Όταν χρησιμοποιείτε κινητήρα με 5 ζεύγη πόλων, η συχνότητα σήματος στην έξοδο του αισθητήρα Hall είναι 5 φορές χαμηλότερη από την ταχύτητα του κινητήρα.

Όλα τα αποτελέσματα που φαίνονται στο Σχήμα 16 λαμβάνονται χρησιμοποιώντας ένα τριφασικό BLDC με πέντε ζεύγη πόλων και μέγιστη ταχύτητα 14.000 σ.α.λ.

Εικόνα 16. Χρήση ταχύτητας μικροελεγκτή

ΣΕ χειρότερη περίπτωσηΤο επίπεδο φορτίου του μικροελεγκτή είναι περίπου 18% με χρόνο μετατροπής 80 ms και ταχύτητα περιστροφής 14000 rpm.

Η πρώτη αξιολόγηση μπορεί να γίνει για περισσότερα γρήγορος κινητήραςκαι με την προσθήκη της λειτουργίας σταθεροποίησης ρεύματος. Ο χρόνος εκτέλεσης της συνάρτησης mc_regulation_loop() είναι μεταξύ 45 και 55 μs (είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο χρόνος μετατροπής ADC περίπου 7 μs). Ένας κινητήρας BLDC με χρόνο απόκρισης ρεύματος περίπου 2-3 ​​ms, πέντε ζεύγη πόλων και μέγιστη ταχύτητα περιστροφής περίπου 2-3 ​​ms επιλέχθηκε για αξιολόγηση.

Η μέγιστη ταχύτητα κινητήρα είναι περίπου 50.000 σ.α.λ. Εάν ο ρότορας χρησιμοποιεί 5 ζεύγη πόλων, τότε η προκύπτουσα συχνότητα στην έξοδο των αισθητήρων Hall θα είναι ίση με (50000 rpm/60)*5 = 4167 Hz. Η συνάρτηση mc_estimation_speed() εκτελείται σε κάθε ανερχόμενη άκρη του αισθητήρα Hall A, δηλ. κάθε 240 µs με διάρκεια εκτέλεσης 31 µs.

Η συνάρτηση mc_switch_commutation() εξαρτάται από τη λειτουργία των αισθητήρων Hall. Εκτελείται όταν εμφανίζονται ακμές στην έξοδο ενός από τους τρεις αισθητήρες Hall (ακμές ανόδου ή πτώσης), επομένως, σε μία περίοδο παλμού, δημιουργούνται έξι διακοπές στην έξοδο του αισθητήρα Hall και η προκύπτουσα συχνότητα κλήσης της συνάρτησης είναι 240/6 μs = 40 μs.

Τέλος, ο χρόνος μετατροπής του βρόχου σταθεροποίησης πρέπει να είναι τουλάχιστον ο μισός ταχύτερος από τον χρόνο απόκρισης του κινητήρα (περίπου 1 ms).

Τα αποτελέσματα φαίνονται στο Σχήμα 17.

Εικόνα 17. Εκτίμηση φορτίου μικροελεγκτή

Σε αυτήν την περίπτωση, το επίπεδο φορτίου του μικροελεγκτή είναι περίπου 61%.

Όλες οι μετρήσεις έγιναν με το ίδιο λογισμικό. Δεν χρησιμοποιούνται πόροι επικοινωνίας (UAPT, LIN...).

Υπό αυτές τις συνθήκες, χρησιμοποιείται η ακόλουθη ποσότητα μνήμης:

• 3175 byte μνήμης προγράμματος (38,7% της συνολικής μνήμης flash).
• 285 byte μνήμης δεδομένων (55,7% της συνολικής στατικής RAM).

Διαμόρφωση και χρήση του ATAVRMC100

Το σχήμα 18 δείχνει πλήρες διάγραμμαδιάφορους τρόπους λειτουργίας του κιτ εκκίνησης ATAVRMC100.

Εικόνα 18. Σκοπός θυρών εισόδου/εξόδου μικροελεγκτή και τρόποι επικοινωνίας

Τρόπος λειτουργίας

Υποστηρίζονται δύο διαφορετικοί τρόποι λειτουργίας. Ρυθμίστε τους βραχυκυκλωτήρες JP1, JP2 και JP3 σύμφωνα με το Σχήμα 19 για να επιλέξετε μία από αυτές τις λειτουργίες. Αυτή η σημείωση εφαρμογής χρησιμοποιεί μόνο λειτουργία αισθητήρα. Πλήρης περιγραφήλεπτομέρειες υλικού δίνονται στο εγχειρίδιο χρήστη για το κιτ ATAVRMC100.

Εικόνα 19. Επιλογή λειτουργίας ελέγχου αισθητήρα

Το σχήμα 19 δείχνει τις προεπιλεγμένες ρυθμίσεις βραχυκυκλωτήρα που αντιστοιχούν στη χρήση του λογισμικού που σχετίζεται με αυτήν τη σημείωση εφαρμογής.

Το πρόγραμμα που συνοδεύει την πλακέτα ATAVRMC100 υποστηρίζει δύο τρόπους λειτουργίας:

• εκκίνηση του κινητήρα στη μέγιστη ταχύτητα χωρίς εξωτερικά εξαρτήματα.
• Ρύθμιση ταχύτητας κινητήρα χρησιμοποιώντας ένα εξωτερικό ποτενσιόμετρο.

Εικόνα 20. Σύνδεση ποτενσιόμετρου

συμπέρασμα

Αυτή η σημείωση εφαρμογής παρουσιάζει μια λύση υλικού και λογισμικού για μια συσκευή ελέγχου κινητήρα BLDC που βασίζεται σε αισθητήρες. Εκτός από αυτό το έγγραφο, ο πλήρης πηγαίος κώδικας είναι διαθέσιμος για λήψη.

Η βιβλιοθήκη λογισμικού περιλαμβάνει λειτουργίες για την εκκίνηση και τον έλεγχο της ταχύτητας οποιουδήποτε κινητήρα BLDC με ενσωματωμένους αισθητήρες.

Το διάγραμμα κυκλώματος περιέχει τα ελάχιστα εξωτερικά εξαρτήματα που απαιτούνται για τον έλεγχο ενός BLDC με ενσωματωμένους αισθητήρες.

Η CPU και οι δυνατότητες μνήμης του μικροελεγκτή AT90PWM3 θα επιτρέψουν στον προγραμματιστή να επεκτείνει τη λειτουργικότητα αυτής της λύσης.

Εικόνα 21. Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος (μέρος 1)

Εικόνα 22. Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος (μέρος 2)

Εικόνα 23. Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος (μέρος 3)

Εικόνα 24. Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος (μέρος 4)

Τεκμηρίωση:

Φανταστική ευρωπαϊκής ποιότητας ανακαίνιση διαμερισμάτων και ανακαίνιση εξοχικών σπιτιών με πολλά χρήματα.