ब्रशलेस इलेक्ट्रिक मोटरचे ऑपरेशन यावर आधारित आहे इलेक्ट्रिक ड्राइव्हस्, चुंबकीय फिरणारे क्षेत्र तयार करणे. सध्या, अनेक प्रकारची उपकरणे आहेत विविध वैशिष्ट्ये. तंत्रज्ञानाच्या विकासासह आणि नवीन सामग्रीच्या वापरामुळे उच्च बळजबरी आणि चुंबकीय संपृक्ततेची पुरेशी पातळी, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करणे शक्य झाले आहे आणि परिणामी, नवीन प्रकारच्या वाल्व संरचना, ज्यामध्ये आहे. रोटर घटक किंवा स्टार्टर वर वळण नाही. सह अर्धसंवाहक-प्रकार स्विचचा व्यापक वापर उच्च शक्तीआणि वाजवी किंमतअशा डिझाईन्सच्या निर्मितीला गती दिली, अंमलबजावणी सुलभ केली आणि स्विचिंगमधील अनेक अडचणी दूर केल्या.

ऑपरेशनचे तत्त्व

यांत्रिक स्विचिंग घटक, रोटर विंडिंग आणि कायम चुंबक यांच्या अनुपस्थितीमुळे वाढलेली विश्वासार्हता, कमी किंमत आणि सोपे उत्पादन सुनिश्चित केले जाते. त्याच वेळी, कलेक्टर सिस्टममध्ये घर्षण नुकसान कमी झाल्यामुळे कार्यक्षमतेत वाढ शक्य आहे. ब्रशलेस मोटर पर्यायी किंवा सतत चालू चालू शकते. शेवटच्या पर्यायात त्याच्याशी लक्षणीय साम्य आहे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्यचुंबकीय रोटेटिंग फील्डची निर्मिती आणि स्पंदित प्रवाहाचा वापर आहे. हे इलेक्ट्रॉनिक स्विचवर आधारित आहे, जे डिझाइनची जटिलता वाढवते.

स्थिती गणना

मध्ये नाडी निर्मिती होते नियंत्रण यंत्रणारोटरची स्थिती दर्शविणारा सिग्नल नंतर. व्होल्टेज आणि पुरवठ्याची डिग्री थेट मोटरच्या रोटेशनच्या गतीवर अवलंबून असते. स्टार्टरमधील सेन्सर रोटरची स्थिती ओळखतो आणि इलेक्ट्रिकल सिग्नल पाठवतो. सेन्सरजवळून जात असलेल्या चुंबकीय ध्रुवांसह, सिग्नलचे मोठेपणा बदलते. स्थिती स्थापित करण्यासाठी सेन्सरलेस पद्धती देखील आहेत, यामध्ये वर्तमान पासिंग पॉइंट आणि ट्रान्सड्यूसर समाविष्ट आहेत. इनपुट टर्मिनल्सवरील PWM व्हेरिएबल व्होल्टेज पातळी आणि पॉवर नियंत्रण प्रदान करते.

कायम चुंबक असलेल्या रोटरसाठी, वर्तमान पुरवठा आवश्यक नाही, त्यामुळे रोटर विंडिंगमध्ये कोणतेही नुकसान होत नाही. स्क्रू ड्रायव्हरसाठी ब्रशलेस मोटरमध्ये जडत्वाची पातळी कमी असते, जे विंडिंग्स आणि यांत्रिक कम्युटेटरच्या अनुपस्थितीमुळे सुनिश्चित होते. अशा प्रकारे, स्पार्किंग आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आवाजाशिवाय उच्च वेगाने वापरणे शक्य झाले. स्टेटरवर हीटिंग सर्किट्स ठेवून उच्च वर्तमान मूल्ये आणि सुलभ उष्णता नष्ट करणे प्राप्त केले जाते. काही मॉडेल्सवर इलेक्ट्रॉनिक बिल्ट-इन युनिटची उपस्थिती देखील लक्षात घेण्यासारखे आहे.

चुंबकीय घटक

चुंबकांचे स्थान मोटरच्या आकारानुसार बदलू शकते, उदाहरणार्थ खांबावर किंवा संपूर्ण रोटरवर. सह उच्च-गुणवत्तेच्या चुंबकांची निर्मिती अधिक शक्तीबोरॉन आणि लोहाच्या संयोगाने निओडीमियमच्या वापराद्वारे शक्य आहे. उच्च कार्यप्रदर्शन असूनही, कायम चुंबक स्क्रू ड्रायव्हर्ससाठी ब्रशलेस मोटरचे काही तोटे आहेत, ज्यामध्ये उच्च तापमानात चुंबकीय वैशिष्ट्ये नष्ट होतात. पण ते वेगळे आहेत जास्त कार्यक्षमताआणि त्यांच्या डिझाइनमध्ये विंडिंग असलेल्या मशीनच्या तुलनेत तोटा नसणे.

इन्व्हर्टर डाळी यंत्रणा ठरवतात. स्थिर पुरवठा वारंवारतेसह, इंजिन ओपन-लूप सिस्टममध्ये स्थिर वेगाने कार्य करते. त्यानुसार, पुरवठा वारंवारतेच्या पातळीनुसार रोटेशन गती बदलते.

वैशिष्ट्ये

हे स्थापित मोडमध्ये कार्य करते आणि ब्रश ॲनालॉगची कार्यक्षमता असते, ज्याची गती लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून असते. यंत्रणेचे बरेच फायदे आहेत:

चुंबकीकरण आणि वर्तमान गळती दरम्यान कोणतेही बदल नाहीत;
रोटेशन गती आणि टॉर्क स्वतः दरम्यान पत्रव्यवहार;
कम्युटेटर आणि रोटर इलेक्ट्रिकल वळण प्रभावित करून गती मर्यादित नाही;
कम्युटेटर आणि उत्तेजना वळणाची आवश्यकता नाही;
वापरलेले चुंबक हलके आणि आकाराने कॉम्पॅक्ट असतात;
शक्तीचा उच्च क्षण;
ऊर्जा संपृक्तता आणि कार्यक्षमता.

वापर

स्थायी चुंबकासह थेट प्रवाह मुख्यतः 5 kW च्या आत असलेल्या उपकरणांमध्ये आढळतो. अधिक शक्तिशाली उपकरणांमध्ये त्यांचा वापर तर्कहीन आहे. हे देखील लक्षात घेण्यासारखे आहे की मोटर्समधील चुंबक या प्रकारच्याविशेषतः संवेदनशील आहेत उच्च तापमानआणि मजबूत फील्ड. इंडक्शन आणि ब्रश पर्यायांमध्ये असे तोटे नाहीत. मध्ये इंजिन सक्रियपणे वापरले जातात कार चालवतेबहुविध मध्ये घर्षण नसल्यामुळे. वैशिष्ट्यांपैकी, टॉर्क आणि करंटची एकसमानता हायलाइट करणे आवश्यक आहे, जे ध्वनिक आवाज कमी करणे सुनिश्चित करते.

ब्रशलेस मोटर्स

ब्रशलेस इलेक्ट्रिक मोटर्स तुलनेने अलीकडे, गेल्या 5-7 वर्षांत मॉडेलिंगमध्ये आल्या. ब्रश केलेल्या मोटर्सच्या विपरीत, ते थ्री-फेज अल्टरनेटिंग करंटद्वारे समर्थित असतात. ब्रशलेस मोटर्स विस्तृत RPM श्रेणीवर कार्यक्षमतेने कार्य करतात आणि त्यांच्याकडे अधिक असतात उच्च कार्यक्षमता. मोटारची रचना सोपी आहे, त्यात ब्रश असेंब्ली नाही आणि त्याची गरज नाही देखभाल. आम्ही असे म्हणू शकतो की ब्रशलेस मोटर्स व्यावहारिकरित्या थकत नाहीत. ब्रशलेस मोटर्सची किंमत ब्रश केलेल्या मोटर्सपेक्षा किंचित जास्त आहे. हे सर्व ब्रशलेस मोटर्स बीयरिंगसह सुसज्ज आहेत आणि नियम म्हणून, उच्च गुणवत्तेचे बनलेले आहेत या वस्तुस्थितीमुळे आहे. जरी, चांगली ब्रश केलेली मोटर आणि मधील किंमतीतील अंतर ब्रश रहित मोटरसमान वर्ग इतका मोठा नाही.

डिझाइननुसार, ब्रशलेस मोटर्स दोन गटांमध्ये विभागल्या जातात: इनरनर (उच्चार "इनरनर") आणि आउटरनर (उच्चार "आउटरनर"). पहिल्या गटाच्या मोटर्समध्ये घराच्या आतील पृष्ठभागावर विंडिंग असतात आणि आत फिरणारे चुंबकीय रोटर असतात. दुस-या गटाच्या मोटर्स - "आउटरनर्स", मोटरच्या आत स्थिर विंडिंग असतात, ज्याभोवती घराच्या आतील भिंतीवर कायम चुंबकाने फिरते. ब्रशलेस मोटर्समध्ये वापरल्या जाणाऱ्या चुंबकाच्या खांबांची संख्या बदलू शकते. ध्रुवांच्या संख्येनुसार आपण इंजिनच्या टॉर्क आणि गतीचा न्याय करू शकता. दोन-ध्रुव रोटर्ससह मोटर्स आहेत सर्वोच्च गतीसर्वात कमी टॉर्कवर फिरणे. डिझाइननुसार, या मोटर्स फक्त "इनरनर" असू शकतात. प्रोपेलरच्या थेट रोटेशनसाठी त्यांची गती खूप जास्त असल्याने, अशा इंजिनांना अनेकदा आधीच जोडलेल्या ग्रहांच्या गिअरबॉक्ससह विकले जातात. कधीकधी अशा मोटर्स गिअरबॉक्सशिवाय वापरल्या जातात - उदाहरणार्थ, ते रेसिंग एअरक्राफ्ट मॉडेल्सवर स्थापित केले जातात. अधिक ध्रुव असलेल्या मोटर्समध्ये कमी रोटेशन वेग असतो, परंतु अधिक टॉर्क असतो. अशा मोटर्स प्रोपेलर वापरण्याची परवानगी देतात मोठा व्यास, गिअरबॉक्सेस वापरण्याची गरज न पडता. सर्वसाधारणपणे, मोठ्या व्यासाचे आणि लहान खेळपट्टीचे प्रोपेलर, तुलनेने कमी रोटेशन गतीने, जास्त जोर देतात, परंतु मॉडेलला कमी गती देतात, तर मोठ्या पिचसह लहान-व्यासाचे प्रोपेलर कमी करतात. उच्च गतीतुलनेने कमी थ्रस्टसह उच्च गती प्रदान करा. अशा प्रकारे, मल्टी-पोल मोटर्स अशा मॉडेल्ससाठी आदर्श आहेत ज्यांना उच्च थ्रस्ट-टू-वेट गुणोत्तर आवश्यक आहे आणि गिअरबॉक्सशिवाय दोन-पोल मोटर्स हाय-स्पीड मॉडेलसाठी आदर्श आहेत. अधिक साठी अचूक निवडइंजिन आणि प्रोपेलर एक विशिष्ट मॉडेल, तुम्ही विशेष MotoCalc प्रोग्राम वापरू शकता.

ब्रशलेस मोटर्स आल्टरनेटिंग करंटद्वारे चालवल्या जात असल्याने, ऑपरेट करण्यासाठी त्यांना एक विशेष कंट्रोलर (रेग्युलेटर) आवश्यक आहे जो बॅटरीमधून थेट प्रवाहाला पर्यायी प्रवाहात रूपांतरित करतो. ब्रशलेस मोटर्ससाठी रेग्युलेटर हे एक प्रोग्राम करण्यायोग्य उपकरण आहे जे आपल्याला सर्व महत्त्वपूर्ण इंजिन पॅरामीटर्स नियंत्रित करण्यास अनुमती देते. ते आपल्याला केवळ मोटरच्या ऑपरेशनची गती आणि दिशा बदलण्याची परवानगी देत नाही तर आवश्यकतेनुसार, एक गुळगुळीत किंवा तीक्ष्ण प्रारंभ, कमाल वर्तमान मर्यादा, "ब्रेक" फंक्शन आणि इतर अनेक बारीक समायोजन देखील प्रदान करतात. मॉडेलरच्या गरजेनुसार इंजिन. कंट्रोलर प्रोग्राम करण्यासाठी, डिव्हाइसेस संगणकाशी कनेक्ट करण्यासाठी वापरली जातात, किंवा फील्ड परिस्थितीहे ट्रान्समीटर आणि विशेष जम्पर वापरून केले जाऊ शकते.

त्यांच्यासाठी ब्रशलेस मोटर्स आणि रेग्युलेटरचे बरेच उत्पादक आहेत. ब्रशलेस मोटर्स देखील डिझाइन आणि आकारात मोठ्या प्रमाणात बदलतात. शिवाय, स्वयं-उत्पादनसीडी ड्राईव्ह आणि इतर औद्योगिक ब्रशलेस मोटर्सच्या भागांवर आधारित ब्रशलेस मोटर्स अलिकडच्या वर्षांत सामान्य बनल्या आहेत. कदाचित याच कारणास्तव आज ब्रशलेस मोटर्समध्ये असा अंदाजही नाही सामान्य वर्गीकरणत्यांच्या कलेक्टर समकक्षांप्रमाणे. चला थोडक्यात सांगूया. आज, कम्युटेटर मोटर्स प्रामुख्याने स्वस्त छंद मॉडेल्सवर वापरली जातात किंवा क्रीडा मॉडेल प्राथमिक. या मोटर्स स्वस्त आहेत, ऑपरेट करण्यास सोपे आहेत आणि मॉडेल इलेक्ट्रिक मोटरचे सर्वात लोकप्रिय प्रकार आहेत. ते ब्रशलेस मोटर्सने बदलले जात आहेत. आतापर्यंत त्यांची किंमत हा एकमेव मर्यादित घटक आहे. रेग्युलेटरसह एकत्र ब्रश रहित मोटर 30-70% जास्त खर्च. तथापि, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि मोटर्सच्या किंमती घसरत आहेत आणि मॉडेलिंगमधून ब्रश केलेल्या इलेक्ट्रिक मोटर्सचे हळूहळू विस्थापन ही केवळ काळाची बाब आहे.

AVR492: ब्रशलेस मोटर नियंत्रण थेट वर्तमान AT90PWM3 वापरून

वैशिष्ट्यपूर्ण प्रारूप:

BLDC मोटर्सबद्दल सामान्य माहिती
पॉवर स्टेज कंट्रोलर वापरते
हार्डवेअर अंमलबजावणी
नमुना कोड

परिचय

AT90PWM3 AVR मायक्रोकंट्रोलरवर आधारित पोझिशन सेन्सर वापरून ब्रशलेस डीसी मोटर (बीएलडीसी) मोटर नियंत्रण कसे कार्यान्वित करावे याचे हे ऍप्लिकेशन नोट वर्णन करते.

उच्च-कार्यक्षमता असलेला AVR मायक्रोकंट्रोलर कोर, ज्यामध्ये पॉवर स्टेज कंट्रोलर आहे, हाय-स्पीड ब्रशलेस डीसी मोटरसाठी नियंत्रण उपकरणाची अंमलबजावणी करण्यास अनुमती देते.

हा दस्तऐवज ब्रशलेस डीसी मोटरच्या ऑपरेटिंग तत्त्वाचे संक्षिप्त वर्णन देतो आणि टच मोडमध्ये बीएलडीसी मोटरच्या नियंत्रणाचे तपशील देतो आणि वर्णन देखील प्रदान करतो योजनाबद्ध आकृतीसंदर्भ डिझाइन ATAVRMC100 ज्यावर या अनुप्रयोग नोट्स आधारित आहेत.

पीआयडी कंट्रोलरवर आधारित सॉफ्टवेअर-अंमलबजावणी केलेल्या नियंत्रण लूपसह सॉफ्टवेअर अंमलबजावणीची देखील चर्चा केली जाते. स्विचिंग प्रक्रियेवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी, असे गृहीत धरले जाते की हॉल इफेक्टवर आधारित फक्त पोझिशन सेन्सर वापरले जातात.

ऑपरेटिंग तत्त्व

बीएलडीसी मोटर्सच्या वापराचे क्षेत्र सतत वाढत आहे, जे त्यांच्या अनेक फायद्यांशी संबंधित आहे:

कोणतीही मॅनिफोल्ड असेंब्ली नाही, जी देखभाल सुलभ करते किंवा काढून टाकते.
पिढी अधिक कमी पातळीसार्वत्रिक तुलनेत ध्वनिक आणि विद्युत आवाज कम्युटेटर मोटर्सथेट वर्तमान.
धोकादायक वातावरणात (ज्वलनशील उत्पादनांसह) काम करण्याची क्षमता.
वजन-आकार वैशिष्ट्ये आणि शक्ती यांचे चांगले गुणोत्तर...

या प्रकारच्या मोटर्स कमी रोटर जडत्व द्वारे दर्शविले जातात, कारण विंडिंग स्टेटरवर स्थित आहेत. स्विचिंग इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने नियंत्रित केले जाते. कम्युटेशन टॉर्क एकतर पोझिशन सेन्सर्सच्या माहितीवरून किंवा विंडिंग्सद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या बॅक ईएमएफचे मोजमाप करून निर्धारित केले जातात.

सेन्सर वापरून नियंत्रित केल्यावर, BLDC मध्ये साधारणपणे तीन मुख्य भाग असतात: स्टेटर, रोटर आणि हॉल सेन्सर्स.

क्लासिक थ्री-फेज BLDC मोटरच्या स्टेटरमध्ये तीन विंडिंग असतात. बऱ्याच मोटर्समध्ये, विंडिंग्ज अनेक विभागात विभागल्या जातात, ज्यामुळे टॉर्क रिपल कमी होतो.

आकृती 1 स्टेटरचे विद्युत समतुल्य सर्किट दर्शविते. यात तीन विंडिंग असतात, त्यातील प्रत्येक मालिकेत जोडलेले तीन घटक असतात: इंडक्टन्स, रेझिस्टन्स आणि बॅक ईएमएफ.

आकृती 1. स्टेटरचे इलेक्ट्रिकल समतुल्य सर्किट (तीन टप्पे, तीन विंडिंग)

BLDC रोटरमध्ये कायम चुंबकांच्या सम संख्येचा समावेश असतो. रोटरमधील चुंबकीय ध्रुवांची संख्या देखील रोटेशन स्टेप आकार आणि टॉर्क रिपल प्रभावित करते. ध्रुवांची संख्या जितकी जास्त असेल तितका रोटेशन स्टेपचा आकार आणि कमी टॉर्क रिपल. खांबाच्या 1..5 जोड्या असलेले कायमचे चुंबक वापरले जाऊ शकतात. काही प्रकरणांमध्ये, ध्रुव जोड्यांची संख्या 8 (आकृती 2) पर्यंत वाढते.

आकृती 2. तीन-फेज, तीन-वाइंडिंग BLDC चे स्टेटर आणि रोटर

विंडिंग स्थिर स्थापित केले जातात आणि चुंबक फिरतो. पारंपारिक रोटरच्या तुलनेत BLDC रोटर वजनाने हलका असतो. सार्वत्रिक इंजिनथेट प्रवाह, ज्यामध्ये विंडिंग रोटरवर स्थित आहेत.

हॉल सेन्सर

रोटरच्या स्थितीचे मूल्यांकन करण्यासाठी, तीन हॉल सेन्सर मोटर हाउसिंगमध्ये तयार केले जातात. सेन्सर एकमेकांच्या सापेक्ष 120° कोनात स्थापित केले आहेत. या सेन्सर्सच्या सहाय्याने 6 भिन्न स्विचिंग करणे शक्य आहे.

फेज स्विचिंग हॉल सेन्सर्सच्या स्थितीवर अवलंबून असते.

हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुटची स्थिती बदलल्यानंतर विंडिंगला पुरवठा व्होल्टेजचा पुरवठा बदलतो. येथे योग्य अंमलबजावणीसिंक्रोनाइझ केलेल्या कम्युटेशनसह, टॉर्क अंदाजे स्थिर आणि उच्च राहतो.

आकृती 3. रोटेशन दरम्यान हॉल सेन्सर सिग्नल

फेज स्विचिंग

थ्री-फेज बीएलडीसीच्या ऑपरेशनच्या सरलीकृत वर्णनाच्या उद्देशाने, आम्ही फक्त तीन विंडिंगसह त्याच्या आवृत्तीचा विचार करू. आधी दाखवल्याप्रमाणे, फेज स्विचिंग हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुट मूल्यांवर अवलंबून असते. जेव्हा मोटर विंडिंगवर व्होल्टेज योग्यरित्या लागू केले जाते, तेव्हा एक चुंबकीय क्षेत्र तयार होते आणि रोटेशन सुरू केले जाते. सर्वात सामान्य आणि सोप्या पद्धतीने BLDC नियंत्रित करण्यासाठी वापरलेले स्विचिंग नियंत्रण हे एक ऑन-ऑफ सर्किट आहे जेथे विंडिंग एकतर चालते किंवा नाही. एका वेळी फक्त दोन विंडिंगला ऊर्जा मिळू शकते, तर तिसरा डिस्कनेक्ट केलेला राहतो. वीज बसेसला विंडिंग जोडल्याने गळती होते विद्युतप्रवाह. ही पद्धतट्रॅपेझॉइडल स्विचिंग किंवा ब्लॉक स्विचिंग म्हणतात.

BLDC नियंत्रित करण्यासाठी, 3 अर्ध्या पुलांचा समावेश असलेला पॉवर कॅस्केड वापरला जातो. पॉवर स्टेज आकृती आकृती 4 मध्ये दर्शविली आहे.

आकृती 4. पॉवर स्टेज

हॉल सेन्सर्सच्या वाचलेल्या मूल्यांवर आधारित, कोणत्या की बंद केल्या पाहिजेत हे निर्धारित केले जाते.

04/11/2013 प्रकाशित

सामायिक केलेले उपकरण (आतरा, आउटरनर)

ब्रशलेस डीसी मोटरमध्ये कायम चुंबक असलेले रोटर आणि विंडिंग असलेले स्टेटर असते. दोन प्रकारचे इंजिन आहेत: धावणारा, ज्यामध्ये रोटर मॅग्नेट विंडिंगसह स्टेटरच्या आत स्थित असतात आणि आउटरनर, ज्यामध्ये चुंबक बाहेर स्थित असतात आणि विंडिंगसह स्थिर स्टेटरभोवती फिरतात.

योजना धावणारासाठी वापरले जाते हाय स्पीड इंजिनथोड्या संख्येने ध्रुवांसह. आउटरनरआवश्यक असल्यास, तुलनेने कमी गतीसह उच्च-टॉर्क इंजिन मिळवा. एक स्थिर स्टेटर हाऊसिंग म्हणून काम करू शकतो या वस्तुस्थितीमुळे रचनात्मकदृष्ट्या, इनरनर्स सोपे आहेत. त्यावर फास्टनिंग उपकरणे बसवता येतात. Outrunners च्या बाबतीत, संपूर्ण बाह्य फिरते. स्थिर अक्ष किंवा स्टेटर भाग वापरून मोटर बांधली जाते. व्हील मोटरच्या बाबतीत, माउंटिंग स्टेटरच्या स्थिर अक्षावर चालते;

चुंबक आणि ध्रुव

रोटरवरील खांबांची संख्या सम आहे. वापरलेल्या चुंबकाचा आकार सहसा आयताकृती असतो. दंडगोलाकार चुंबक कमी वेळा वापरले जातात. ते पर्यायी खांबांसह स्थापित केले आहेत.

चुंबकांची संख्या नेहमी ध्रुवांच्या संख्येशी जुळत नाही. अनेक चुंबक एक ध्रुव बनवू शकतात:

या प्रकरणात, 8 चुंबक 4 ध्रुव तयार करतात. चुंबकाचा आकार मोटरच्या भूमितीवर आणि मोटरच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतो. वापरलेले चुंबक जितके मजबूत असतील तितके शाफ्टवरील मोटरद्वारे विकसित टॉर्क जास्त असेल.

रोटरवरील चुंबक विशेष गोंद वापरून निश्चित केले जातात. चुंबक धारकासह डिझाइन कमी सामान्य आहेत. रोटर सामग्री चुंबकीय प्रवाहकीय (स्टील), नॉन-चुंबकीय प्रवाहकीय (ॲल्युमिनियम मिश्र धातु, प्लास्टिक इ.) किंवा एकत्रित असू शकते.

windings आणि दात

थ्री-फेज ब्रशलेस मोटरचे वळण तांब्याच्या ताराने बनवलेले असते. वायर सिंगल-कोर असू शकते किंवा अनेक इन्सुलेटेड वायर असू शकतात. स्टेटर चुंबकीय प्रवाहकीय स्टीलच्या अनेक शीटने बनवलेले असते.

स्टेटर दातांची संख्या टप्प्यांच्या संख्येने विभाजित करणे आवश्यक आहे. त्या स्टेटर दातांच्या थ्री-फेज ब्रशलेस मोटर नंबरसाठी 3 ने विभाज्य असणे आवश्यक आहे. स्टेटर दातांची संख्या रोटरवरील ध्रुवांच्या संख्येपेक्षा जास्त किंवा कमी असू शकते. उदाहरणार्थ, खालील योजनांसह मोटर्स आहेत: 9 दात/12 चुंबक; 51 दात/46 चुंबक.

3-दात स्टेटर असलेल्या मोटर्स अत्यंत क्वचितच वापरल्या जातात. कोणत्याही वेळी (ताऱ्याद्वारे चालू केल्यावर) केवळ दोन टप्पे कार्यरत असल्याने, चुंबकीय शक्ती संपूर्ण परिघावर रोटरवर समान रीतीने कार्य करत नाहीत (आकृती पहा).

रोटरवर कार्य करणारी शक्ती त्यास विकृत करण्याचा प्रयत्न करतात, ज्यामुळे कंपन वाढते. हा प्रभाव दूर करण्यासाठी, स्टेटर मोठ्या संख्येने दातांनी बनविला जातो आणि स्टेटरच्या संपूर्ण परिघाच्या दातांवर वळण शक्य तितक्या समान रीतीने वितरीत केले जाते.

या प्रकरणात, रोटरवर कार्य करणार्या चुंबकीय शक्ती एकमेकांना रद्द करतात. असमतोल नाही.

स्टेटर दातांवर फेज विंडिंग वितरीत करण्याचे पर्याय

9 दात वळण पर्याय

12 दात वळण पर्याय

वरील आकृत्यांमध्ये, दातांची संख्या निवडली आहे जेणेकरून ते केवळ 3 ने विभाज्य नाही. उदाहरणार्थ, जेव्हा 36 दात खाते 12 प्रत्येक टप्प्यात दात. 12 दात असे वितरीत केले जाऊ शकतात:

सर्वात पसंतीची योजना म्हणजे 2 दातांचे 6 गट.

अस्तित्वात स्टेटरवर 51 दात असलेली मोटर!प्रत्येक टप्प्यात 17 दात. 17 ही मूळ संख्या आहे, ते फक्त 1 आणि स्वतः द्वारे पूर्णतः विभाज्य आहे. दातांमध्ये वळण कसे वितरित करावे? अरेरे, मला साहित्यात उदाहरणे किंवा तंत्र सापडले नाहीत जे या समस्येचे निराकरण करण्यात मदत करतील. असे दिसून आले की वळण खालीलप्रमाणे वितरीत केले गेले:

चला वास्तविक वळण सर्किटचा विचार करूया.

लक्षात घ्या की वळणाच्या वेगवेगळ्या दातांवर वळणाच्या वेगवेगळ्या दिशा आहेत. वेगवेगळ्या वळणाच्या दिशा अप्परकेस आणि कॅपिटल अक्षरांनी दर्शविल्या जातात. लेखाच्या शेवटी ऑफर केलेल्या साहित्यात आपण विंडिंग्जच्या डिझाइनबद्दल तपशीलवार वाचू शकता.

क्लासिक वळण एका टप्प्यासाठी एका वायरने बनवले जाते. त्या. एका टप्प्याच्या दातांवरील सर्व विंडिंग्स मालिकेत जोडलेले आहेत.

दातांचे विंडिंग देखील समांतर जोडले जाऊ शकतात.

एकत्रित समावेश देखील असू शकतो

समांतर आणि एकत्रित कनेक्शनमुळे विंडिंग इंडक्टन्स कमी करणे शक्य होते, ज्यामुळे स्टेटर करंट (आणि म्हणून पॉवर) आणि मोटर रोटेशन गती वाढते.

विद्युत आणि वास्तविक गती

जर मोटर रोटरला दोन ध्रुव असतील, तर स्टेटरवरील चुंबकीय क्षेत्राच्या पूर्ण क्रांतीसह, रोटर एक बनवतो. पूर्ण वळण. 4 ध्रुवांसह, मोटर शाफ्टला एक पूर्ण क्रांती करण्यासाठी स्टेटरवरील चुंबकीय क्षेत्राच्या दोन आवर्तनांची आवश्यकता असते. रोटरच्या खांबांची संख्या जितकी जास्त असेल तितकी मोटार शाफ्ट प्रति क्रांती फिरवण्यासाठी अधिक विद्युत आवर्तने आवश्यक असतात. उदाहरणार्थ, आमच्याकडे रोटरवर 42 चुंबक आहेत. रोटरला एक क्रांती फिरवण्यासाठी, 42/2 = 21 विद्युत क्रांती आवश्यक आहेत. हा गुणधर्म एक प्रकारचा रेड्यूसर म्हणून वापरला जाऊ शकतो. उचलून घेतलं आवश्यक रक्कमध्रुव, आपण इच्छित असलेली मोटर मिळवू शकता गती वैशिष्ट्ये. याव्यतिरिक्त, कंट्रोलर पॅरामीटर्स निवडताना आम्हाला भविष्यात या प्रक्रियेची समज असणे आवश्यक आहे.

स्थिती सेन्सर

सेन्सरशिवाय इंजिनची रचना सेन्सर असलेल्या इंजिनपेक्षा फक्त नंतरच्या अनुपस्थितीत भिन्न असते. इतर मूलभूत फरकनाही. हॉल इफेक्टवर आधारित सर्वात सामान्य पोझिशन सेन्सर आहेत. सेन्सर चुंबकीय क्षेत्रावर प्रतिक्रिया देतात; ते सामान्यतः स्टेटरवर ठेवलेले असतात जेणेकरून ते रोटरच्या चुंबकाने प्रभावित होतात. सेन्सर्समधील कोन 120 अंश असावा.

हे "विद्युत" अंशांचा संदर्भ देते. त्या. मल्टी-पोल मोटरसाठी, सेन्सर्सची भौतिक व्यवस्था खालीलप्रमाणे असू शकते:

कधीकधी सेन्सर इंजिनच्या बाहेर असतात. येथे सेन्सर्सच्या स्थानाचे एक उदाहरण आहे. प्रत्यक्षात ते सेन्सरलेस इंजिन होते. अशा सोप्या पद्धतीने तो हॉल सेन्सर्सने सुसज्ज होता.

काही इंजिनांवर सेन्सर बसवलेले असतात विशेष साधन, जे तुम्हाला विशिष्ट मर्यादेत सेन्सर हलविण्याची परवानगी देते. अशा उपकरणाचा वापर करून, वेळेचा कोन सेट केला जातो. तथापि, जर इंजिनला रिव्हर्स (रोटेशन इन उलट बाजू) तुम्हाला उलट करण्यासाठी कॉन्फिगर केलेल्या सेन्सर्सच्या दुसऱ्या संचाची आवश्यकता असेल. टायमिंग नाही असल्याने निर्णायक महत्त्वसुरुवातीच्या आणि कमी वेगाने, तुम्ही सेन्सर्सला शून्य बिंदूवर सेट करू शकता आणि जेव्हा इंजिन फिरू लागते तेव्हा प्रोग्रामेटिक पद्धतीने आगाऊ कोन समायोजित करू शकता.

इंजिनची मुख्य वैशिष्ट्ये

प्रत्येक इंजिन विशिष्ट आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे आणि त्यात खालील मुख्य वैशिष्ट्ये आहेत:

ऑपरेटिंग मोडज्यासाठी इंजिन डिझाइन केले आहे: दीर्घकालीन किंवा अल्पकालीन. लांबऑपरेटिंग मोड म्हणजे इंजिन तासन्तास चालू शकते. अशा इंजिनांची रचना अशा प्रकारे केली जाते की वातावरणात उष्णता हस्तांतरण इंजिनच्या स्वतःच्या उष्णता प्रकाशनापेक्षा जास्त असते. या प्रकरणात, ते उबदार होणार नाही. उदाहरण: वायुवीजन, एस्केलेटर किंवा कन्व्हेयर ड्राइव्ह. अल्पकालीन -याचा अर्थ असा आहे की इंजिन थोड्या कालावधीसाठी चालू केले जाईल, ज्या दरम्यान त्याला कमाल तापमानापर्यंत उबदार होण्यास वेळ मिळणार नाही, त्यानंतर दीर्घ कालावधी, ज्या दरम्यान इंजिन थंड होण्यास वेळ आहे. उदाहरण: लिफ्ट ड्राइव्ह, इलेक्ट्रिक शेव्हर्स, केस ड्रायर.
मोटर वळण प्रतिकार. मोटर वळण प्रतिकार प्रभावित करते इंजिन कार्यक्षमता. प्रतिकार जितका कमी तितकी कार्यक्षमता जास्त. प्रतिकार मोजून, आपण विंडिंगमध्ये इंटरटर्न शॉर्ट सर्किटची उपस्थिती शोधू शकता. मोटर वाइंडिंग रेझिस्टन्स ओहमच्या हजारवाांश आहे. ते मोजण्यासाठी, एक विशेष उपकरण किंवा विशेष मापन तंत्र आवश्यक आहे.
कमाल ऑपरेटिंग व्होल्टेज. स्टेटर विंडिंगचा जास्तीत जास्त व्होल्टेज सहन करू शकतो. कमाल व्होल्टेज खालील पॅरामीटरशी संबंधित आहे.
कमाल वेग. कधीकधी ते जास्तीत जास्त वेग दर्शवत नाहीत, परंतु Kv -शाफ्टवर लोड न करता प्रति व्होल्ट इंजिन क्रांतीची संख्या. या निर्देशकाला जास्तीत जास्त व्होल्टेजने गुणाकार करून, आम्ही शाफ्टवर लोड न करता जास्तीत जास्त इंजिन गती प्राप्त करतो.
कमाल वर्तमान. कमाल परवानगीयोग्य प्रवाह windings नियमानुसार, मोटर ज्या कालावधीत निर्दिष्ट वर्तमान सहन करू शकते ते देखील सूचित केले जाते. कमाल वर्तमान मर्यादा विंडिंगच्या संभाव्य ओव्हरहाटिंगशी संबंधित आहे. म्हणून, केव्हा कमी तापमान वातावरणरिअल टाइमसह काम करणे कमाल वर्तमानजास्त असेल आणि गरम हवामानात इंजिन लवकर जळून जाईल.
जास्तीत जास्त इंजिन पॉवर.मागील पॅरामीटरशी थेट संबंधित. ही कमाल शक्ती आहे जी इंजिन थोड्या काळासाठी, सामान्यतः काही सेकंदांसाठी निर्माण करू शकते. बराच वेळ काम करताना जास्तीत जास्त शक्तीइंजिनचे ओव्हरहाटिंग आणि त्याचे अपयश अपरिहार्य आहे.
रेट केलेली शक्ती. इंजिन चालू असताना संपूर्ण कालावधीत ती विकसित होऊ शकते.
टप्पा आगाऊ कोन (वेळ). स्टेटर विंडिंगमध्ये काही इंडक्टन्स असते, ज्यामुळे विंडिंगमधील करंटची वाढ कमी होते. विद्युत प्रवाह काही काळानंतर जास्तीत जास्त पोहोचेल. या विलंबाची भरपाई करण्यासाठी, काही आगाऊ फेज स्विचिंग केले जाते. इंजिनमधील इग्निशन प्रमाणेच अंतर्गत ज्वलन, जेथे इंधन प्रज्वलन वेळ लक्षात घेऊन इग्निशनची वेळ सेट केली जाते.

आपण याकडे देखील लक्ष दिले पाहिजे की रेट केलेल्या लोडवर आपल्याला मोटर शाफ्टवर जास्तीत जास्त वेग मिळणार नाही. Kvअनलोड केलेल्या इंजिनसाठी सूचित केले आहे. बॅटरीमधून इंजिनला उर्जा देताना, एखाद्याने लोड अंतर्गत पुरवठा व्होल्टेजचा "सॅग" विचारात घेतला पाहिजे, ज्यामुळे इंजिनची कमाल गती देखील कमी होईल.

वैशिष्ट्यपूर्ण प्रारूप:

BLDC मोटर्सबद्दल सामान्य माहिती
पॉवर स्टेज कंट्रोलर वापरते
नमुना कोड

परिचय

हा दस्तऐवज ब्रशलेस डीसी मोटरच्या ऑपरेटिंग तत्त्वाचे थोडक्यात वर्णन करतो, BLDC मोटर्सच्या टच कंट्रोलची तपशीलवार चर्चा करतो आणि ATAVRMC100 संदर्भ डिझाइनच्या सर्किट डायग्रामचे वर्णन करतो ज्यावर ही ऍप्लिकेशन नोट आधारित आहे.

ऑपरेटिंग तत्त्व

कोणतीही मॅनिफोल्ड असेंब्ली नाही, जी देखभाल सुलभ करते किंवा काढून टाकते.
सार्वत्रिक ब्रश केलेल्या DC मोटर्सच्या तुलनेत ध्वनिक आणि इलेक्ट्रिकल आवाजाची निम्न पातळी निर्माण करते.
धोकादायक वातावरणात (ज्वलनशील उत्पादनांसह) काम करण्याची क्षमता.
वजन-आकार वैशिष्ट्ये आणि शक्ती यांचे चांगले गुणोत्तर...

आकृती 1. स्टेटरचे इलेक्ट्रिकल समतुल्य सर्किट (तीन टप्पे, तीन विंडिंग)

आकृती 2. तीन-फेज, तीन-वाइंडिंग BLDC चे स्टेटर आणि रोटर

विंडिंग स्थिर स्थापित केले जातात आणि चुंबक फिरतो. बीएलडीसी रोटर पारंपारिक युनिव्हर्सल डीसी मोटरच्या रोटरच्या तुलनेत वजनाने हलका असतो, ज्यामध्ये रोटरवर विंडिंग असतात.

हॉल सेन्सर

फेज स्विचिंग हॉल सेन्सर्सच्या स्थितीवर अवलंबून असते.

हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुटची स्थिती बदलल्यानंतर विंडिंगला पुरवठा व्होल्टेजचा पुरवठा बदलतो. जेव्हा सिंक्रोनाइझ केलेले कम्युटेशन योग्यरित्या केले जाते, तेव्हा टॉर्क अंदाजे स्थिर आणि उच्च राहतो.

आकृती 3. रोटेशन दरम्यान हॉल सेन्सर सिग्नल

फेज स्विचिंग

थ्री-फेज बीएलडीसीच्या ऑपरेशनच्या सरलीकृत वर्णनाच्या उद्देशाने, आम्ही फक्त तीन विंडिंगसह त्याच्या आवृत्तीचा विचार करू. आधी दाखवल्याप्रमाणे, फेज स्विचिंग हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुट मूल्यांवर अवलंबून असते. जेव्हा मोटर विंडिंगवर व्होल्टेज योग्यरित्या लागू केले जाते, तेव्हा एक चुंबकीय क्षेत्र तयार होते आणि रोटेशन सुरू केले जाते. BLDC नियंत्रित करण्यासाठी वापरण्यात येणारी सर्वात सामान्य आणि सोपी स्विचिंग नियंत्रण पद्धत ही एक ऑन-ऑफ सर्किट आहे जिथे विंडिंग एकतर प्रवाहकीय आहे किंवा नाही. एका वेळी फक्त दोन विंडिंगला ऊर्जा मिळू शकते, तर तिसरा डिस्कनेक्ट केलेला राहतो. पॉवर बसेसला विंडिंग जोडल्याने विद्युत प्रवाह वाहतो. या पद्धतीला ट्रॅपेझॉइडल स्विचिंग किंवा ब्लॉक स्विचिंग म्हणतात.

आकृती 4. पॉवर स्टेज

तक्ता 1. की घड्याळाच्या दिशेने स्विच करणे

मल्टी-फील्ड मोटर्ससह, विद्युत रोटेशन यांत्रिक रोटेशनशी संबंधित नाही. उदाहरणार्थ, चार-ध्रुव BLDC मोटर्ससह, विद्युत रोटेशनची चार चक्रे एका यांत्रिक रोटेशनशी संबंधित असतात.

इंजिनची शक्ती आणि फिरण्याची गती चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यावर अवलंबून असते. विंडिंग्सद्वारे विद्युत प्रवाह बदलून इंजिनचा वेग आणि टॉर्क समायोजित केला जाऊ शकतो. विंडिंगद्वारे प्रवाह नियंत्रित करण्याचा सर्वात सामान्य मार्ग म्हणजे सरासरी वर्तमान नियंत्रण. यासाठी, पल्स-रुंदी मॉड्युलेशन (PWM) वापरले जाते, ज्याचे कर्तव्य चक्र संपूर्ण विंडिंग्सवरील सरासरी व्होल्टेज आणि परिणामी, सरासरी प्रवाह आणि परिणामी, रोटेशन गती निर्धारित करते. वेग 20 ते 60 kHz फ्रिक्वेन्सीवर समायोजित केला जाऊ शकतो.

थ्री-फेज, थ्री-वाइंडिंग BLDC चे फिरणारे फील्ड आकृती 5 मध्ये दाखवले आहे.

आकृती 5. स्विचिंग टप्पे आणि फिरणारे फील्ड

कम्युटेशन प्रक्रिया एक फिरणारे फील्ड तयार करते. स्टेज 1 वर, फेज A हा पॉझिटिव्ह पॉवर बसशी की SW1 वापरून जोडला जातो, फेज B हा की SW4 वापरून कॉमनशी जोडला जातो आणि फेज C अनकनेक्ट राहतो. टप्पे A आणि B दोन चुंबकीय प्रवाह सदिश (अनुक्रमे लाल आणि निळ्या बाणांद्वारे दर्शविलेले) तयार करतात आणि या दोन सदिशांची बेरीज स्टेटर चुंबकीय प्रवाह वेक्टर (हिरवा बाण) देते. यानंतर, रोटर चुंबकीय प्रवाहाचे अनुसरण करण्याचा प्रयत्न करतो. रोटर एका विशिष्ट स्थितीत पोहोचताच ज्यामध्ये हॉल सेन्सर्सची स्थिती "010" वरून "011" पर्यंत बदलते, त्यानुसार मोटर विंडिंग स्विच केले जातात: फेज बी अनपॉवर राहतो आणि फेज सी सामान्यशी जोडलेला असतो. यामुळे नवीन स्टेटर मॅग्नेटिक फ्लक्स वेक्टरची निर्मिती होते (स्टेज 2).

जर आपण आकृती 3 आणि तक्ता 1 मध्ये दर्शविलेल्या स्विचिंग आकृतीचे अनुसरण केले, तर आपल्याला सहा भिन्न चुंबकीय प्रवाह वेक्टर प्राप्त होतात जे सहा स्विचिंग टप्प्यांशी संबंधित आहेत. सहा टप्पे एका रोटर क्रांतीशी संबंधित आहेत.

स्टार्टर किट ATAVRMC100

दस्तऐवजाच्या शेवटी इलेक्ट्रिकल सर्किट आकृती आकृती 21, 22, 23 आणि 24 मध्ये दर्शविली आहे.

प्रोग्राममध्ये पीआयडी कंट्रोलर वापरून स्पीड कंट्रोल लूप आहे. अशा रेग्युलेटरमध्ये तीन दुवे असतात, त्यापैकी प्रत्येक त्याच्या स्वतःच्या ट्रान्समिशन गुणांकाने दर्शविला जातो: Kp, Ki आणि Kd.

Kp हा आनुपातिक दुव्याचा प्रेषण गुणांक आहे, Ki हा एकात्मिक दुव्याचा प्रेषण गुणांक आहे आणि Kd हा विभेदक दुव्याचा ट्रान्समिशन गुणांक आहे. दिलेल्या गतीच्या वास्तविक वेगापासून विचलन (आकृती 6 मध्ये "मिसमॅच सिग्नल" म्हटले जाते) प्रत्येक लिंकद्वारे प्रक्रिया केली जाते. आवश्यक रोटेशन गती प्राप्त करण्यासाठी या ऑपरेशन्सचा परिणाम जोडला जातो आणि इंजिनला पुरवला जातो (आकृती 6 पहा).

आकृती 6. पीआयडी कंट्रोलर ब्लॉक आकृती

Kp गुणांक कालावधी प्रभावित करते संक्रमण प्रक्रिया, गुणांक Ki तुम्हाला स्थिर त्रुटी दाबण्याची परवानगी देतो आणि Kd चा वापर विशेषतः स्थिती स्थिर करण्यासाठी केला जातो (गुणक बदलण्यासाठी सॉफ्टवेअरसह संग्रहणातील नियंत्रण लूपचे वर्णन पहा).

हार्डवेअर वर्णन

आकृती 7 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, मायक्रोकंट्रोलरमध्ये 3 पॉवर स्टेज कंट्रोलर्स (PSC) आहेत. प्रत्येक PSC चा विचार दोन आउटपुट सिग्नलसह पल्स विड्थ मॉड्युलेटर (PWM) म्हणून केला जाऊ शकतो. थ्रू-करंट टाळण्यासाठी, PSC पॉवर स्विच विलंब नियंत्रित करण्याच्या क्षमतेस समर्थन देते (पीएससी ऑपरेशनच्या अधिक तपशीलवार वर्णनासाठी AT90PWM3 दस्तऐवजीकरण पहा, तसेच आकृती 9).

अलार्म इनपुट (Over_Current) PSCIN शी कनेक्ट केलेले आहे. आपत्कालीन इनपुट मायक्रोकंट्रोलरला सर्व PSC आउटपुट अक्षम करण्यास अनुमती देते.

आकृती 7. हार्डवेअर अंमलबजावणी

वर्तमान मोजण्यासाठी, तुम्ही प्रोग्रामेबल ॲम्प्लिफायर स्टेज (Ku=5, 10, 20 किंवा 40) सह दोन भिन्न चॅनेल वापरू शकता. लाभ निवडल्यानंतर, रूपांतरण श्रेणी पूर्णपणे कव्हर करण्यासाठी शंट रेझिस्टरचे मूल्य निवडणे आवश्यक आहे.

ओव्हर_करंट सिग्नल बाह्य तुलनाकर्त्याद्वारे व्युत्पन्न केला जातो. अंतर्गत DAC वापरून तुलनाकर्ता थ्रेशोल्ड व्होल्टेज समायोजित केले जाऊ शकते.

फेज स्विचिंग हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुटवरील मूल्यानुसार केले जाणे आवश्यक आहे. DH_A, DH_B आणि DH_C बाह्य व्यत्यय स्त्रोतांच्या इनपुटशी किंवा तीन अंतर्गत तुलनाकर्त्यांशी जोडलेले आहेत. तुलना करणारे बाह्य व्यत्यय सारखेच व्यत्यय निर्माण करतात. स्टार्टर किटमधील I/O पोर्ट कसे वापरले जातात हे आकृती 8 दाखवते.

आकृती 8. मायक्रोकंट्रोलर I/O पोर्ट वापरणे (SO32 पॅकेज)

VMOT (Vmotor) आणि VMOT_Half (1/2 Vmotor) लागू केले आहेत परंतु वापरलेले नाहीत. ते मोटर पुरवठा व्होल्टेजबद्दल माहिती मिळविण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात.

पॉवर ब्रिज नियंत्रित करण्यासाठी H_x आणि L_x आउटपुट वापरले जातात. वर नमूद केल्याप्रमाणे, ते पॉवर स्टेज कंट्रोलर (PSC) वर अवलंबून असतात, जे PWM सिग्नल व्युत्पन्न करतात. या ऍप्लिकेशनमध्ये, मध्य-संरेखित मोड वापरण्याची शिफारस केली जाते (आकृती 9 पहा), जेथे OCR0RA रजिस्टर वर्तमान मापनासाठी ADC रूपांतरणाच्या ट्रिगरिंगला सिंक्रोनाइझ करण्यासाठी वापरले जाते.

आकृती 9. मध्य-संरेखित मोडमध्ये PSCn0 आणि PSCn1 सिग्नलचे वेव्हफॉर्म

वेळे वर 0 = 2 * OCRnSA * 1/Fclkpsc
वेळे वर 1 = 2* (OCRnRB - OCRnSB + 1) * 1/Fclkpsc
PSC कालावधी = 2 * (OCRnRB + 1) * 1/Fclkpsc

PSCn0 आणि PSCn1 दरम्यान नॉन-ओव्हरलॅप विराम:

|OCRnSB - OCRnSA| * 1/Fclkpsc

पीएससी ब्लॉक हे CLKPSC सिग्नलद्वारे घड्याळ केले जाते.

पॉवर स्टेजला PWM सिग्नल पुरवण्यासाठी दोनपैकी एक पद्धत वापरली जाऊ शकते. पहिला म्हणजे पॉवर स्टेजच्या वरच्या आणि खालच्या भागांवर PWM सिग्नल लागू करणे आणि दुसरे म्हणजे PWM सिग्नल फक्त वरच्या भागांवर लागू करणे.

वर्णन सॉफ्टवेअर

Atmel ने BLDC मोटर्स नियंत्रित करण्यासाठी लायब्ररी विकसित केली आहे. त्यांचा वापर करण्याची पहिली पायरी म्हणजे मायक्रोकंट्रोलर कॉन्फिगर करणे आणि आरंभ करणे.

मायक्रोकंट्रोलर कॉन्फिगरेशन आणि आरंभीकरण

हे करण्यासाठी, तुम्हाला mc_init_motor() फंक्शन वापरावे लागेल. हे हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअर इनिशिएलायझेशन फंक्शन्सना कॉल करते आणि सर्व इंजिन पॅरामीटर्स (रोटेशन डायरेक्शन, रोटेशन स्पीड आणि इंजिन स्टॉप) सुरू करते.

सॉफ्टवेअर अंमलबजावणी संरचना

मायक्रोकंट्रोलरचे कॉन्फिगरेशन आणि प्रारंभ केल्यानंतर, इंजिन सुरू केले जाऊ शकते. मोटर नियंत्रित करण्यासाठी फक्त काही कार्ये आवश्यक आहेत. सर्व कार्ये mc_lib.h मध्ये परिभाषित केली आहेत:

Void mc_motor_run(void) - इंजिन सुरू करण्यासाठी वापरले जाते. PWM ड्यूटी सायकल सेट करण्यासाठी रेग्युलेशन लूप फंक्शन म्हणतात. यानंतर, पहिला स्विचिंग टप्पा केला जातो. Bool mc_motor_is_running(void) - इंजिन स्थितीचे निर्धारण. जर "1", तर इंजिन चालू आहे, जर "0", तर इंजिन बंद आहे. void mc_motor_stop(void) - मोटर थांबवण्यासाठी वापरले जाते. void mc_set_motor_speed(U8 गती) - वापरकर्ता-निर्दिष्ट गती सेट करते. U8 mc_get_motor_speed(void) - वापरकर्ता-निर्दिष्ट गती परत करते. void mc_set_motor_direction(U8 दिशा) - रोटेशनची दिशा "CW" (घड्याळाच्या दिशेने) किंवा "CCW" (घड्याळाच्या उलट दिशेने) सेट करते. U8 mc_get_motor_direction(void) - मोटरच्या रोटेशनची वर्तमान दिशा मिळवते. U8 mc_set_motor_measured_speed(U8 मापन_स्पीड) - मोजलेल्या_स्पीड व्हेरिएबलमध्ये मोजलेला वेग जतन करत आहे. U8 mc_get_motor_measured_speed(void) - मोजलेला वेग मिळवते. void mc_set_Close_Loop(void) void mc_set_Open_Loop(void) - स्थिरीकरण लूप कॉन्फिगरेशन: बंद लूप किंवा ओपन लूप (आकृती 13 पहा).

आकृती 10. AT90PWM3 कॉन्फिगरेशन

आकृती 11. सॉफ्टवेअर संरचना

आकृती 11 mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed आणि mc_measured_speed चार व्हेरिएबल्स दाखवते. ते मूलभूत प्रोग्राम व्हेरिएबल्स आहेत ज्यात पूर्वी वर्णन केलेल्या वापरकर्ता कार्यांद्वारे प्रवेश केला जाऊ शकतो.

सॉफ्टवेअर अंमलबजावणीला “मोटर कंट्रोल” (आकृती 12) नावाचा ब्लॅक बॉक्स आणि अनेक इनपुट (mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed, mc_measured_speed) आणि आउटपुट (सर्व पॉवर ब्रिज कंट्रोल सिग्नल) असे मानले जाऊ शकते.

आकृती 12. बेसिक प्रोग्राम व्हेरिएबल्स

बहुतेक कार्ये mc_drv.h मध्ये उपलब्ध आहेत. त्यापैकी फक्त काही इंजिन प्रकारावर अवलंबून असतात. कार्ये चार मुख्य वर्गांमध्ये विभागली जाऊ शकतात:

हार्डवेअर आरंभीकरण

शून्य mc_init_SW(void); सॉफ्टवेअर सुरू करण्यासाठी वापरले जाते. सर्व व्यत्यय सक्षम करते.

शून्य mc_init_port(void); कोणते पिन इनपुट म्हणून कार्य करतात आणि कोणते आउटपुट म्हणून आणि कोणत्या इनपुटमध्ये पुल-अप रेझिस्टर सक्षम असावे हे निर्दिष्ट करून (PORTx रजिस्टरद्वारे) DDRx रजिस्टरद्वारे निर्दिष्ट करून I/O पोर्ट सुरू करते.

शून्य mc_init_pwm(void); हे फंक्शन PLL सुरू करते आणि सर्व PSC रजिस्टर्स रीसेट करते.

void mc_init_IT(void); व्यत्यय प्रकार सक्षम किंवा अक्षम करण्यासाठी हे कार्य सुधारित करा.

शून्य PSC0_Init (अस्वाक्षरित int dt0, unsigned int ot0, unsigned int dt1, unsigned int ot1); void PSC1_Init (अस्वाक्षरित int dt0, unsigned int ot0, unsigned int dt1, unsigned int ot1); void PSC2_Init (अस्वाक्षरित int dt0, unsigned int ot0, unsigned int dt1, unsigned int ot1); PSCx_Init वापरकर्त्याला मायक्रोकंट्रोलरचे पॉवर स्टेज कंट्रोलर (PSC) कॉन्फिगरेशन निवडण्याची परवानगी देते.

फेज स्विचिंग फंक्शन्स U8 mc_get_hall(void); सहा स्विचिंग टप्प्यांशी संबंधित हॉल सेन्सर्सची स्थिती वाचणे (HS_001, HS_010, HS_011, HS_100, HS_101, HS_110).
व्यत्यय शून्य mc_hall_a(void); _interrupt void mc_hall_b(void); _interrupt void mc_hall_c(void); बाह्य व्यत्यय आढळल्यास (हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुटमध्ये बदल) ही कार्ये केली जातात. ते आपल्याला फेज स्विचिंग आणि गतीची गणना करण्यास अनुमती देतात.
शून्य mc_duty_cycle(U8 स्तर); हे फंक्शन PSC कॉन्फिगरेशननुसार PWM ड्युटी सायकल सेट करते.
शून्य mc_switch_commutation(U8 स्थिती); फेज स्विचिंग हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुटवरील मूल्यानुसार केले जाते आणि वापरकर्त्याने इंजिन सुरू केले तरच.
रूपांतरण वेळ कॉन्फिगरेशन void mc_config_sampling_period(void); प्रत्येक 250 µs मध्ये व्यत्यय निर्माण करण्यासाठी टाइमर 1 सुरू करा. _interrupt void launch_sampling_period(void); सक्रिय केल्यानंतर, 250 µs व्यत्यय ध्वज सेट करतो. हे रूपांतरण वेळ नियंत्रित करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.
गती अंदाज void mc_config_time_estimation_speed(void); गती गणना कार्य करण्यासाठी टाइमर 0 कॉन्फिगर करा.
शून्य mc_estimation_speed(void); हे फंक्शन हॉल सेन्सरच्या पल्स पुनरावृत्ती कालावधी मोजण्याच्या तत्त्वावर आधारित इंजिन गतीची गणना करते.
व्यत्यय शून्य ovfl_timer(void); जेव्हा व्यत्यय येतो तेव्हा, 8-बिट टाइमर वापरून 16-बिट टाइमर लागू करण्यासाठी 8-बिट व्हेरिएबल वाढवले जाते.
वर्तमान मोजमाप _interrupt शून्य ADC_EOC(void); ADC_EOC फंक्शन वापरकर्त्याद्वारे वापरता येईल असा ध्वज सेट करण्यासाठी ॲम्प्लिफायर रूपांतरण पूर्ण झाल्यानंतर लगेचच कार्यान्वित केले जाते.
शून्य mc_init_current_measure(void); हे फंक्शन वर्तमान मापनासाठी ॲम्प्लिफायर 1 सुरू करते.
U8 mc_get_current(void); रूपांतरण पूर्ण झाल्यास वर्तमान मूल्य वाचा.
bool mc_conversion_is_finished(void); रूपांतरण पूर्ण झाल्याचे सूचित करते.
void mc_ack_EOC(void); रूपांतरण पूर्णता ध्वज रीसेट करा.
ओव्हरकरंट डिटेक्शन शून्य mc_set_Over_Current(U8 स्तर); वर्तमान ओव्हरलोड शोधण्यासाठी थ्रेशोल्ड सेट करते. थ्रेशोल्ड हे बाह्य तुलनाकर्त्याशी कनेक्ट केलेले DAC आउटपुट आहे.

स्थिरीकरण लूप दोन फंक्शन्स वापरून निवडला जातो: ओपन (mc_set_Open_Loop()) किंवा बंद लूप (mc_set_Close_Loop()). आकृती 13 सॉफ्टवेअर लागू केलेले स्थिरीकरण सर्किट दाखवते.

आकृती 13. स्थिरीकरण सर्किट

बंद लूप हा PID कंट्रोलरवर आधारित स्पीड कंट्रोल लूप आहे.

आधी दाखवल्याप्रमाणे, Kp गुणांक इंजिन प्रतिसाद वेळ स्थिर करण्यासाठी वापरला जातो. प्रथम, Ki आणि Kd समान 0 सेट करा. आवश्यक इंजिन प्रतिसाद वेळ मिळविण्यासाठी, तुम्हाला Kp मूल्य निवडणे आवश्यक आहे.

प्रतिसाद वेळ खूप कमी असल्यास, Kp वाढवा.
जर प्रतिसाद वेळ जलद असेल परंतु स्थिर नसेल, तर Kp कमी करा.

आकृती 14. केपी सेटिंग्ज

स्थिर त्रुटी दाबण्यासाठी Ki पॅरामीटर वापरला जातो. Kp गुणांक अपरिवर्तित सोडा आणि Ki पॅरामीटर सेट करा.

जर त्रुटी शून्यापेक्षा वेगळी असेल, तर Ki वाढवा.
जर त्रुटीचे दडपशाही दोलन प्रक्रियेच्या अगोदर केले असेल, तर Ki कमी करा.

आकृती 15. की ट्यूनिंग

आकडे 14 आणि 15 निवडीची उदाहरणे दाखवतात योग्य पॅरामीटर्सरेग्युलेटर Kp = 1, Ki = 0.5 आणि Kd = 0.

केडी पॅरामीटर सेट करणे:

कामगिरी कमी असल्यास सीडी वाढवा.
जर दबाव अस्थिर असेल तर ते कमी करणे आवश्यक आहे.

दुसरे महत्त्वाचे पॅरामीटर म्हणजे रूपांतरण वेळ. ते सिस्टम प्रतिसाद वेळेनुसार निवडले जाणे आवश्यक आहे. रूपांतरण वेळ सिस्टम प्रतिसाद वेळेपेक्षा किमान दोन पट कमी असणे आवश्यक आहे (कोटेलनिकोव्हच्या नियमानुसार).

रूपांतरण वेळ कॉन्फिगर करण्यासाठी दोन कार्ये उपलब्ध आहेत (वर चर्चा केली आहे).

त्यांचा परिणाम जागतिक चल g_tick मध्ये प्रदर्शित केला जातो, जो प्रत्येक 250 µs वर सेट केला जातो. या व्हेरिएबलचा वापर करून रूपांतरण वेळ समायोजित करणे शक्य आहे.

CPU आणि मेमरी वापर

सर्व मोजमाप 8 मेगाहर्ट्झच्या ऑसिलेटर वारंवारतेवर केले जातात. ते मोटर प्रकारावर (पोल जोड्यांची संख्या) देखील अवलंबून असतात. 5 जोड्या खांब असलेली मोटर वापरताना, हॉल सेन्सरच्या आउटपुटवर सिग्नलची वारंवारता मोटर गतीपेक्षा 5 पट कमी असते.

आकृती 16 मध्ये दर्शविलेले सर्व परिणाम पाच ध्रुव जोड्यांसह आणि 14,000 rpm च्या कमाल गतीसह तीन-फेज BLDC वापरून प्राप्त केले जातात.

आकृती 16. मायक्रोकंट्रोलर गती वापरणे

IN सर्वात वाईट केस 80 ms च्या रूपांतरण वेळ आणि 14000 rpm च्या रोटेशन गतीसह मायक्रोकंट्रोलर लोड पातळी सुमारे 18% आहे.

प्रथम मूल्यांकन अधिकसाठी केले जाऊ शकते वेगवान इंजिनआणि वर्तमान स्थिरीकरण कार्याच्या व्यतिरिक्त. mc_regulation_loop() फंक्शनची अंमलबजावणी वेळ 45 आणि 55 µs दरम्यान आहे (एडीसी रूपांतरण वेळ सुमारे 7 µs लक्षात घेणे आवश्यक आहे). अंदाजे 2-3 ms चा वर्तमान प्रतिसाद वेळ, पाच ध्रुव जोड्या आणि सुमारे 2-3 ms च्या कमाल रोटेशन गती असलेली BLDC मोटर मूल्यांकनासाठी निवडली गेली.

कमाल इंजिन गती अंदाजे 50,000 rpm आहे. जर रोटरने 5 जोड्या ध्रुवांचा वापर केला, तर हॉल सेन्सर्सच्या आउटपुटवर परिणामी वारंवारता (50000 rpm/60)*5 = 4167 Hz सारखी असेल. mc_estimation_speed() फंक्शन हॉल सेन्सर A च्या प्रत्येक वाढत्या काठावर चालते, म्हणजे. 31 µs च्या अंमलबजावणी कालावधीसह प्रत्येक 240 µs.

mc_switch_commutation() फंक्शन हॉल सेन्सर्सच्या ऑपरेशनवर अवलंबून असते. जेव्हा तीन हॉल सेन्सरपैकी एकाच्या आउटपुटवर कडा येतात तेव्हा ते कार्यान्वित केले जाते (उगवत्या किंवा पडलेल्या कडा), अशा प्रकारे, एका पल्स कालावधीत, हॉल सेन्सरच्या आउटपुटवर सहा व्यत्यय निर्माण होतात आणि परिणामी फंक्शन कॉल करण्याची वारंवारता. 240/6 μs = 40 μs आहे.

शेवटी, स्थिरीकरण लूपची रूपांतरण वेळ मोटर प्रतिसाद वेळेपेक्षा (सुमारे 1 एमएस) किमान अर्धा वेगवान असणे आवश्यक आहे.

परिणाम आकृती 17 मध्ये दर्शविले आहेत.

आकृती 17. मायक्रोकंट्रोलर लोडचा अंदाज

या प्रकरणात, मायक्रोकंट्रोलर लोड पातळी सुमारे 61% आहे.

सर्व मोजमाप समान सॉफ्टवेअर वापरून केले गेले. संप्रेषण संसाधने वापरली जात नाहीत (UAPT, LIN...).

या परिस्थितीत, खालील प्रमाणात मेमरी वापरली जाते:

प्रोग्राम मेमरीचे 3175 बाइट्स (एकूण फ्लॅश मेमरीच्या 38.7%).
285 बाइट्स डेटा मेमरी (एकूण स्थिर RAM च्या 55.7%).

ATAVRMC100 चे कॉन्फिगरेशन आणि वापर

आकृती 18 दाखवते पूर्ण आकृती ATAVRMC100 स्टार्टर किटचे विविध ऑपरेटिंग मोड.

आकृती 18. मायक्रोकंट्रोलर I/O पोर्ट्स आणि कम्युनिकेशन मोड्सचा उद्देश

ऑपरेटिंग मोड

दोन समर्थित भिन्न मोडकाम. यापैकी एक मोड निवडण्यासाठी आकृती 19 नुसार JP1, JP2 आणि JP3 जंपर्स सेट करा. ही ऍप्लिकेशन नोट फक्त सेन्सर मोड वापरते. संपूर्ण वर्णन ATAVRMC100 किटसाठी वापरकर्ता मॅन्युअलमध्ये हार्डवेअर तपशील दिले आहेत.

आकृती 19. सेन्सर कंट्रोल मोड निवड

आकृती 19 या ऍप्लिकेशन नोटशी संबंधित सॉफ्टवेअरच्या वापराशी संबंधित डिफॉल्ट जंपर सेटिंग्ज दाखवते.

ATAVRMC100 बोर्डसह येणारा प्रोग्राम दोन ऑपरेटिंग मोडला सपोर्ट करतो:

इंजिन सुरू करत आहे कमाल वेगबाह्य घटकांशिवाय.
एक बाह्य पोटेंशियोमीटर वापरून मोटर गती समायोजन.

आकृती 20. पोटेंशियोमीटर कनेक्शन

निष्कर्ष

ही ॲप्लिकेशन नोट सेन्सर-आधारित BLDC मोटर कंट्रोल डिव्हाइससाठी हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअर सोल्यूशन सादर करते. या दस्तऐवजाच्या व्यतिरिक्त, संपूर्ण स्त्रोत कोड डाउनलोड करण्यासाठी उपलब्ध आहे.

सॉफ्टवेअर लायब्ररीमध्ये बिल्ट-इन सेन्सर्ससह कोणत्याही BLDC मोटरचा वेग सुरू आणि नियंत्रित करण्यासाठी कार्ये समाविष्ट आहेत.

सर्किट डायग्राममध्ये बिल्ट-इन सेन्सर्ससह BLDC मोटर नियंत्रित करण्यासाठी आवश्यक असलेले किमान बाह्य घटक असतात.

AT90PWM3 मायक्रोकंट्रोलरची CPU आणि मेमरी क्षमता विकासकाला या सोल्यूशनची कार्यक्षमता वाढविण्यास अनुमती देईल.

आकृती 21. इलेक्ट्रिकल सर्किट डायग्राम (भाग 1)

आकृती 22. इलेक्ट्रिकल सर्किट डायग्राम (भाग 2)

आकृती 23. इलेक्ट्रिकल सर्किट डायग्राम (भाग 3)

आकृती 24. इलेक्ट्रिकल सर्किट डायग्राम (भाग 4)

दस्तऐवजीकरण:

अपार्टमेंट्सचे विलक्षण युरोपियन-दर्जाचे नूतनीकरण आणि कॉटेजचे नूतनीकरण भरपूर पैशासाठी.

ब्रशलेस मोटर्स प्रति किलोग्राम (निव्वळ वजन) सुधारित शक्ती देतात आणि विस्तृतरोटेशन गती; या पॉवर प्लांटची कार्यक्षमता देखील प्रभावी आहे. हे महत्वाचे आहे की स्थापना व्यावहारिकरित्या रेडिओ हस्तक्षेप सोडत नाही. हे आपल्याला संपूर्ण सिस्टमच्या योग्य ऑपरेशनसाठी न घाबरता हस्तक्षेप-संवेदनशील उपकरणे त्याच्या पुढे ठेवण्याची परवानगी देते.

ब्रशलेस मोटर देखील पाण्यात ठेवता येते आणि वापरली जाऊ शकते, याचा नकारात्मक परिणाम होणार नाही. तसेच, त्याची रचना आक्रमक वातावरणात स्थान मिळविण्यास अनुमती देते. तथापि, या प्रकरणात, आपण नियंत्रण युनिटच्या स्थानाबद्दल आगाऊ विचार केला पाहिजे. लक्षात ठेवा की केवळ पॉवर प्लांटचे काळजीपूर्वक आणि काळजीपूर्वक ऑपरेशन केल्याने ते बर्याच वर्षांपासून आपल्या उत्पादनात कार्यक्षमतेने आणि सहजतेने कार्य करेल.

दीर्घकालीन आणि अल्पकालीन ऑपरेटिंग मोड डेटाबेससाठी मूलभूत आहेत. उदाहरणार्थ, एस्केलेटर किंवा कन्व्हेयरसाठी, दीर्घकालीन ऑपरेटिंग मोड योग्य आहे, ज्यामध्ये इलेक्ट्रिक मोटर बर्याच तासांपर्यंत स्थिरपणे चालते. दीर्घकालीन ऑपरेशनसाठी, वाढीव बाह्य उष्णता हस्तांतरण प्रदान केले जाते: वातावरणात उष्णता सोडणे पॉवर प्लांटच्या अंतर्गत उष्णता प्रकाशनापेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

शॉर्ट-टर्म ऑपरेटिंग मोडमध्ये, इंजिनला त्याच्या ऑपरेशन दरम्यान कमाल तापमान मूल्यापर्यंत गरम होण्यासाठी वेळ नसावा, म्हणजे. या बिंदूपूर्वी बंद करणे आवश्यक आहे. इंजिन चालू करणे आणि चालू करणे दरम्यान ब्रेक दरम्यान, त्याला थंड होण्यासाठी वेळ असणे आवश्यक आहे. ब्रशलेस मोटर्स लिफ्टिंग मेकॅनिझम, इलेक्ट्रिक शेव्हर्स, हेअर ड्रायर आणि इतर आधुनिक इलेक्ट्रिकल उपकरणांमध्ये नेमके कसे काम करतात.

मोटर विंडिंग प्रतिरोध गुणांकाशी संबंधित आहे उपयुक्त क्रियावीज प्रकल्प. सर्वात कमी वळण प्रतिरोधासह कमाल कार्यक्षमता प्राप्त केली जाऊ शकते.

कमाल ऑपरेटिंग व्होल्टेज हे जास्तीत जास्त व्होल्टेज मूल्य आहे जे पॉवर प्लांटच्या स्टेटर विंडिंगवर लागू केले जाऊ शकते. कमाल ऑपरेटिंग व्होल्टेज थेट संबंधित आहे कमाल वेगमोटर आणि विंडिंग करंटचे कमाल मूल्य. विंडिंग करंटचे कमाल मूल्य विंडिंग ओव्हरहाटिंगच्या शक्यतेद्वारे मर्यादित आहे. या कारणास्तव इलेक्ट्रिक मोटर्ससाठी पर्यायी परंतु शिफारस केलेली ऑपरेटिंग स्थिती नकारात्मक वातावरणीय तापमान आहे. हे आपल्याला पॉवर प्लांटच्या ओव्हरहाटिंगसाठी लक्षणीय भरपाई करण्यास आणि त्याच्या ऑपरेशनचा कालावधी वाढविण्यास अनुमती देते.

कमाल मोटर पॉवर ही कमाल शक्ती आहे जी सिस्टम काही सेकंदात मिळवू शकते. हे विचारात घेण्यासारखे आहे लांब कामजास्तीत जास्त पॉवरवर इलेक्ट्रिक मोटर चालवण्यामुळे अपरिहार्यपणे सिस्टम जास्त गरम होईल आणि त्याचे ऑपरेशन अयशस्वी होईल.

निर्मात्याने (एक स्टार्ट-अप) घोषित केलेल्या ऑपरेशनच्या नियतकालिक परवानगी कालावधीत पॉवर प्लांट विकसित करू शकणारी शक्ती म्हणजे रेटेड पॉवर.

फेज स्विचिंग विलंबाची भरपाई करण्याच्या आवश्यकतेमुळे इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये फेज ॲडव्हान्स कोन प्रदान केला जातो.