เผยแพร่เมื่อ 11.04.2014
วงจรเรกูเลเตอร์
วงจรแบ่งออกเป็นสองส่วนตามเงื่อนไข: ด้านซ้ายคือไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีตรรกะส่วนด้านขวาคือส่วนพลังงาน ส่วนพลังงานสามารถปรับเปลี่ยนให้ทำงานร่วมกับมอเตอร์ที่มีกำลังต่างกันหรือกับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้
ผู้ควบคุม - ATMEGA168. นักชิมอาจบอกว่ามันจะเพียงพอและ เอทีเอ็มเมก้า88, ก AT90PWM3- น่าจะเป็น "ฮวงจุ้ยมากกว่า" ฉันเพิ่งสร้างตัวควบคุมตัวแรก "ตามฮวงจุ้ย" หากคุณมีโอกาสสมัคร AT90PWM3- นี่จะเป็นทางเลือกที่เหมาะสมที่สุด แต่สำหรับความคิดของฉัน หน่วยความจำ 8 กิโลไบต์นั้นไม่เพียงพออย่างแน่นอน ผมจึงใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGA168.
รูปแบบนี้ถือเป็นม้านั่งทดสอบ ซึ่งควรจะสร้างตัวควบคุมแบบปรับได้สากลสำหรับการทำงานกับ "คาลิเบอร์" ของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน: ทั้งแบบมีเซ็นเซอร์และไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่ง ในบทความนี้ฉันจะอธิบายโครงร่างและหลักการทำงานของเฟิร์มแวร์ตัวควบคุมสำหรับควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่มีและไม่มีเซ็นเซอร์ Hall
โภชนาการ
วงจรไฟฟ้าแยกจากกัน เนื่องจากไดรเวอร์หลักต้องการแหล่งจ่ายไฟ 10V ถึง 20V จึงใช้แหล่งจ่ายไฟ 12V ไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้พลังงานผ่านตัวแปลง DC-DC ที่ประกอบอยู่บนไมโครเซอร์กิต คุณสามารถใช้ตัวควบคุมเชิงเส้นที่มีแรงดันเอาต์พุต 5V สันนิษฐานว่าแรงดันไฟฟ้า VD สามารถมีตั้งแต่ 12V ขึ้นไปและถูกจำกัดโดยความสามารถของไดรเวอร์หลักและตัวกุญแจเอง
PWM และสัญญาณคีย์
ที่ทางออก OC0B(PD5)ไมโครคอนโทรลเลอร์ U1สร้างสัญญาณ PWM มันเข้าสู่สวิตช์ JP2, JP3. ด้วยสวิตช์เหล่านี้ คุณสามารถเลือกตัวเลือกในการใช้ PWM กับปุ่มต่างๆ (ด้านบน ด้านล่าง หรือปุ่มทั้งหมด) ในแผนภาพสวิตช์ JP2ถูกตั้งค่าเป็นตำแหน่งสำหรับจ่ายสัญญาณ PWM ไปยังปุ่มบน สวิตช์ JP3บนไดอะแกรมถูกตั้งค่าเป็นตำแหน่งเพื่อปิดการจ่ายสัญญาณ PWM ไปยังคีย์ล่าง เดาได้ไม่ยากว่าหากคุณปิด PWM ที่ปุ่มบนและล่างเราจะได้ "ความเร็วเต็มไปข้างหน้า" อย่างถาวรที่เอาต์พุตซึ่งสามารถทำลายเครื่องยนต์หรือตัวควบคุมลงถังขยะได้ ดังนั้นอย่าลืมเปิดหัวสลับกัน หากคุณไม่ต้องการการทดลองดังกล่าว - และคุณรู้ว่าจะใช้ PWM กับคีย์ใดและคีย์ใดไม่ต้องการ อย่าเพิ่งเปลี่ยน หลังจากสวิตช์ PWM สัญญาณจะถูกส่งไปยังอินพุตขององค์ประกอบลอจิก “&” ( ยูทู, U3). ลอจิกเดียวกันรับสัญญาณ 6 ตัวจากพินไมโครคอนโทรลเลอร์ PB0..PB5ซึ่งเป็นสัญญาณควบคุม 6 ปุ่ม ดังนั้นองค์ประกอบเชิงตรรกะ ( ยูทู, U3) กำหนดสัญญาณ PWM บนสัญญาณควบคุม หากคุณแน่ใจว่าจะใช้ PWM ให้พูดเฉพาะกับสวิตช์ด้านล่าง จากนั้นจึงใช้องค์ประกอบที่ไม่จำเป็น ( ยูทู) สามารถแยกออกจากวงจรได้และสามารถส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ไปยังไดรเวอร์หลักได้ เหล่านั้น. สัญญาณไปยังไดรเวอร์ของปุ่มบนจะส่งโดยตรงจากไมโครคอนโทรลเลอร์และไปยังปุ่มล่าง - ผ่านองค์ประกอบลอจิก
ข้อเสนอแนะ (การตรวจสอบแรงดันเฟสของมอเตอร์)
แรงดันเฟสมอเตอร์ ว,วี,ยูผ่านตัวแบ่งตัวต้านทาน W - (R17, R25), วี - (R18, R24), ยู - (R19, R23)มาถึงอินพุตคอนโทรลเลอร์ ADC0(พีซี0), ADC1(พีซี1), ADC2(พีซี2). พินเหล่านี้ใช้เป็นอินพุตตัวเปรียบเทียบ (ในตัวอย่างที่อธิบายไว้ใน AVR444.pdfจากบริษัท แอตเมลไม่ใช้ตัวเปรียบเทียบ แต่เป็นการวัดแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ ADC (ADC) ฉันละทิ้งวิธีนี้เนื่องจากเวลาการแปลง ADC ไม่อนุญาตสำหรับมอเตอร์ความเร็วสูง) ตัวแบ่งความต้านทานถูกเลือกในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอินพุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่เกินแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต ในกรณีนี้ตัวต้านทาน 10K และ 5K จะถูกหารด้วย 3 นั่นคือ เมื่อเครื่องยนต์ใช้ไฟ 12V. จะจ่ายให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ 12V*5K/(10K+5K)=4V. แรงดันอ้างอิงสำหรับตัวเปรียบเทียบ (อินพุต AIN1) จ่ายมาจากครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายมอเตอร์ผ่านตัวแบ่ง ( R5, R6, R7, R8). โปรดทราบว่าตัวต้านทาน ( R5, R6) ที่มูลค่าที่ตราไว้จะเหมือนกับ ( R17,R25), (R18, R24),(R19, R23). นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าจะลดลงครึ่งหนึ่งโดยตัวแบ่ง R7, R8หลังจากนั้นก็จะไปที่ขา AIN1ตัวเปรียบเทียบภายในของไมโครคอนโทรลเลอร์ สวิตช์ JP1ให้คุณเปลี่ยนแรงดันอ้างอิงเป็นแรงดัน "จุดกึ่งกลาง" ที่สร้างโดยตัวต้านทาน ( R20, R21, R22). สิ่งนี้ทำขึ้นเพื่อการทดลองและไม่ได้พิสูจน์ตัวเอง หากไม่ต้องการ JP1, R20, R21, R22สามารถแยกออกจากแผนภาพได้
เซ็นเซอร์ฮอลล์
เนื่องจากเรกูเลเตอร์เป็นแบบสากล จึงต้องรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์ Hall หากใช้มอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ สันนิษฐานว่าเซ็นเซอร์ Hall เป็นแบบแยกประเภท SS41. นอกจากนี้ยังสามารถใช้เซ็นเซอร์ประเภทอื่นที่มีเอาต์พุตแยกได้ รับสัญญาณจากเซ็นเซอร์สามตัวผ่านตัวต้านทาน R11, R12, R13บนสวิตช์ JP4, JP5, JP6. ตัวต้านทาน R16, R15, R14ทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานแบบดึงขึ้น C7, C8, C9- ตัวเก็บประจุกรอง สวิตช์ JP4, JP5, JP6เลือกประเภทการป้อนกลับของมอเตอร์แล้ว นอกเหนือจากการเปลี่ยนตำแหน่งของสวิตช์ในการตั้งค่าโปรแกรมของคอนโทรลเลอร์แล้ว คุณต้องระบุประเภทของเครื่องยนต์ที่เหมาะสม ( ไร้เซ็นเซอร์หรือ เซ็นเซอร์).
การวัดสัญญาณแอนะล็อก
ที่ทางเข้า ADC5(พีซี5)ผ่านตัวแบ่ง R5, R6จ่ายแรงดันให้กับมอเตอร์ แรงดันไฟฟ้านี้ควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์
ที่ทางเข้า ADC3(พีซี3)รับสัญญาณอะนาล็อกจากเซ็นเซอร์ปัจจุบัน เซ็นเซอร์ปัจจุบัน ACS756SA. นี่คือเซ็นเซอร์ปัจจุบันตามเอฟเฟกต์ Hall ข้อดีของเซ็นเซอร์นี้คือไม่ใช้การแบ่ง ซึ่งหมายความว่ามีความต้านทานภายในใกล้เคียงกับศูนย์ ดังนั้นจึงไม่มีความร้อนเกิดขึ้นบนเซ็นเซอร์ นอกจากนี้ เอาต์พุตของเซ็นเซอร์เป็นแบบอะนาล็อกภายใน 5V ดังนั้น หากไม่มีการแปลงใดๆ มันจะถูกป้อนไปยังอินพุตของ ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่งทำให้วงจรง่ายขึ้น หากคุณต้องการเซ็นเซอร์ที่มีช่วงการวัดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ คุณเพียงแค่เปลี่ยนเซ็นเซอร์ที่มีอยู่ด้วยเซ็นเซอร์ใหม่ โดยไม่ต้องเปลี่ยนวงจรเลย
หากคุณต้องการใช้ shunt กับรูปแบบการขยายเสียงที่ตามมา ให้จับคู่ - โปรด
สัญญาณคำสั่ง
สัญญาณความเร็วเครื่องยนต์จากโพเทนชิออมิเตอร์ RV1เข้าสู่อินพุต ADC4(พีซี4). ให้ความสนใจกับตัวต้านทาน R9- จะสับเปลี่ยนสัญญาณในกรณีที่สายไฟขาดไปยังโพเทนชิออมิเตอร์
นอกจากนี้ยังมีทางเข้า อาร์.ซีสัญญาณซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในรุ่นควบคุมระยะไกล การเลือกอินพุตควบคุมและการสอบเทียบจะดำเนินการในการตั้งค่าซอฟต์แวร์ของคอนโทรลเลอร์
อินเตอร์เฟส UART
สัญญาณ เท็กซัส, อาร์เอ็กซ์ใช้เพื่อปรับตัวควบคุมและออกข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของตัวควบคุม - ความเร็วรอบเครื่องยนต์ กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า ฯลฯ ในการกำหนดค่าคอนโทรลเลอร์ สามารถเชื่อมต่อกับพอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์โดยใช้ การกำหนดค่าทำได้ผ่านโปรแกรมเทอร์มินัล ตัวอย่างเช่น: ไฮเปอร์เทอร์มินอลหรือ สีโป๊ว .
อื่น
นอกจากนี้ยังมีหน้าสัมผัสย้อนกลับ - เอาต์พุตไมโครคอนโทรลเลอร์ PD3. หากปิดหน้าสัมผัสเหล่านี้ก่อนสตาร์ทมอเตอร์ มอเตอร์จะหมุนกลับทิศทาง
LED ส่งสัญญาณสถานะของตัวควบคุมเชื่อมต่อกับเอาต์พุต PD4.
ส่วนพลังงาน
ไดรเวอร์หลักที่ใช้ IR2101. ไดรเวอร์นี้มีข้อดีอย่างหนึ่ง - ราคาต่ำ เหมาะสำหรับระบบกระแสไฟต่ำ สำหรับปุ่มที่ทรงพลัง IR2101จะอ่อนแอ ไดรเวอร์หนึ่งตัวขับทรานซิสเตอร์ MOSFET ช่อง "N" สองตัว (บนและล่าง) เราต้องการชิปดังกล่าวสามตัว
ต้องเลือกปุ่มขึ้นอยู่กับกระแสและแรงดันสูงสุดของแหล่งจ่ายมอเตอร์ (บทความแยกต่างหากจะอุทิศให้กับการเลือกปุ่มและไดรเวอร์) แผนภาพแสดง IR540ในความเป็นจริงเราใช้ K3069. K3069ออกแบบมาสำหรับแรงดัน 60V และกระแส 75A นี่เป็นสิ่งที่เกินความจำเป็นอย่างชัดเจน แต่ฉันได้รับมันฟรีในปริมาณมาก (ฉันขอให้คุณมีความสุขเช่นกัน)
ตัวเก็บประจุ C19ต่อขนานกับแบตเตอรี่ที่จ่าย ยิ่งความจุมากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น ตัวเก็บประจุนี้ป้องกันแบตเตอรี่จากไฟกระชากและกุญแจจากแรงดันไฟฟ้าตกที่มีนัยสำคัญ ในกรณีที่ไม่มีตัวเก็บประจุนี้ คุณจะมีปัญหากับคีย์เป็นอย่างน้อย หากคุณต่อแบตเตอรี่โดยตรงกับ วี.ดี- ประกายไฟสามารถกระโดดได้ ตัวต้านทานดับประกายไฟ R32ใช้เมื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ เชื่อมต่อได้ทันที – ”แบตเตอรี่แล้วเสิร์ฟ” + ” ไปยังผู้ติดต่อ แอนตี้สปาร์ค. กระแสไหลผ่านตัวต้านทานและชาร์จตัวเก็บประจุอย่างช้าๆ C19. หลังจากนั้นสองสามวินาที ให้ต่อหน้าสัมผัสแบตเตอรี่เข้ากับ วี.ดี. ด้วยแหล่งจ่ายไฟ 12V คุณไม่สามารถทำ Antispark ได้
ความสามารถของเฟิร์มแวร์
- ความสามารถในการควบคุมมอเตอร์ที่มีและไม่มีเซ็นเซอร์
- สำหรับมอเตอร์แบบไร้เซ็นเซอร์ การสตาร์ทมีสามประเภท: โดยไม่ต้องกำหนดตำแหน่งเริ่มต้น ด้วยคำจำกัดความของตำแหน่งเริ่มต้น รวมกัน;
- การตั้งค่ามุมล่วงหน้าของเฟสสำหรับมอเตอร์แบบไร้เซ็นเซอร์ในขั้นตอน 1 องศา
- ความสามารถในการใช้หนึ่งในสองอินพุตอ้างอิง: 1-อะนาล็อก, 2-RC;
- การสอบเทียบสัญญาณอินพุต
- เครื่องยนต์ถอยหลัง
- การปรับตัวควบคุมผ่านพอร์ต UART และรับข้อมูลจากตัวควบคุมระหว่างการทำงาน (ความเร็ว, กระแส, แรงดันแบตเตอรี่)
- PWM ความถี่ 16, 32 KHz.
- การตั้งค่าระดับสัญญาณ PWM เพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์
- การควบคุมแรงดันแบตเตอรี่ สองเกณฑ์: ขีด จำกัด และจุดตัด เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงถึงขีดจำกัด ความเร็วของเครื่องยนต์จะลดลง เมื่อลดลงต่ำกว่าเกณฑ์จุดตัด จะมีการหยุดโดยสมบูรณ์
- การควบคุมกระแสมอเตอร์ สองเกณฑ์: ขีด จำกัด และจุดตัด;
- แดมเปอร์ปรับได้ของสัญญาณการขับขี่
- กำหนดเวลาตายสำหรับกุญแจ
การทำงานของเรกูเลเตอร์
การรวม
แรงดันไฟฟ้าของตัวควบคุมและมอเตอร์นั้นแยกจากกัน ดังนั้นคำถามอาจเกิดขึ้น: จะใช้แรงดันไฟฟ้าตามลำดับใด ฉันแนะนำให้ใช้แรงดันไฟฟ้ากับวงจรควบคุม จากนั้นจึงต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับมอเตอร์ แม้ว่าลำดับอื่น ๆ ของปัญหาจะไม่เกิดขึ้น. ดังนั้นด้วยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าพร้อมกันจึงไม่มีปัญหาเช่นกัน
หลังจากเปิดเครื่องยนต์จะส่งเสียงบี๊บสั้น 1 ครั้ง (หากไม่ได้ปิดเสียง) จะติดและไฟ LED จะติดสว่างตลอดเวลา เครื่องควบคุมพร้อมที่จะทำงาน
ในการสตาร์ทเครื่องยนต์ ให้เพิ่มค่าของสัญญาณการตั้งค่า หากใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ที่ตั้งค่าไว้ เครื่องยนต์จะสตาร์ทเมื่อแรงดันที่ตั้งไว้ถึงประมาณ 0.14V หากจำเป็น สัญญาณอินพุตสามารถปรับเทียบได้ ซึ่งช่วยให้ใช้ช่วงแรงดันควบคุมก่อนหน้าได้ ตามค่าเริ่มต้น แดมเปอร์เซ็ตพอยต์จะถูกตั้งค่าไว้ ด้วยการกระโดดอย่างรวดเร็วในสัญญาณการตั้งค่าความเร็วของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น แดมเปอร์มีลักษณะอสมมาตร การรีเซ็ตเกิดขึ้นโดยไม่ชักช้า หากจำเป็นสามารถปรับหรือปิดแดมเปอร์ได้อย่างสมบูรณ์
ปล่อย
การสตาร์ทมอเตอร์แบบไร้เซ็นเซอร์จะดำเนินการด้วยระดับแรงดันไฟเริ่มต้นที่กำหนดไว้ในการตั้งค่า ในขณะที่ออกตัว ตำแหน่งของคันเร่งไม่สำคัญ หากการพยายามสตาร์ทล้มเหลว การพยายามสตาร์ทซ้ำจนกว่าเครื่องยนต์จะเริ่มหมุนตามปกติ หากไม่สามารถสตาร์ทเครื่องยนต์ได้ภายใน 2-3 วินาที ให้หยุดลอง ถอดแก๊สออก และดำเนินการปรับเรกูเลเตอร์
หากมอเตอร์หยุดทำงานหรือโรเตอร์ติดขัดทางกลไก การป้องกันจะทำงานและเรกกูเลเตอร์จะพยายามสตาร์ทมอเตอร์ใหม่
การสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยเซ็นเซอร์ Hall จะดำเนินการโดยใช้การตั้งค่าสำหรับการสตาร์ทเครื่องยนต์ เหล่านั้น. หากคุณเหยียบคันเร่งจนสุดเพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยเซ็นเซอร์ เรกูเลเตอร์จะจ่ายแรงดันไฟตามที่ระบุในการตั้งค่าสตาร์ท และหลังจากที่มอเตอร์เริ่มหมุนเท่านั้น จะใช้แรงดันไฟฟ้าเต็ม ซึ่งถือว่าค่อนข้างผิดปกติสำหรับมอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ เนื่องจากมอเตอร์ดังกล่าวส่วนใหญ่จะใช้เป็นมอเตอร์ฉุดลาก และในกรณีนี้อาจเป็นเรื่องยากที่จะได้แรงบิดสูงสุดเมื่อสตาร์ท อย่างไรก็ตาม เรกูเลเตอร์นี้มีคุณสมบัติที่ปกป้องเครื่องยนต์และเรกูเลเตอร์จากความล้มเหลวหากเครื่องยนต์ติดขัดทางกลไก
ระหว่างการทำงาน คอนโทรลเลอร์จะส่งข้อมูลความเร็วรอบเครื่องยนต์ กระแสไฟฟ้า แรงดันแบตเตอรี่ผ่านพอร์ต UART ในรูปแบบต่อไปนี้:
E: แรงดันแบตเตอรี่ต่ำสุด: แรงดันแบตเตอรี่สูงสุด: กระแสสูงสุด: ความเร็วรอบเครื่องยนต์ (รอบต่อนาที) A: แรงดันแบตเตอรี่ปัจจุบัน: กระแสไฟปัจจุบัน: ความเร็วเครื่องยนต์ปัจจุบัน (รอบต่อนาที)
ข้อมูลจะออกในช่วงเวลาประมาณ 1 วินาที อัตราการถ่ายโอนบนพอร์ต 9600
การตั้งค่าเรกูเลเตอร์
ในการกำหนดค่าคอนโทรลเลอร์ ให้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์โดยใช้ อัตราการถ่ายโอนบนพอร์ต 9600
การเปลี่ยนคอนโทรลเลอร์เป็นโหมดการตั้งค่าเกิดขึ้นเมื่อเปิดคอนโทรลเลอร์เมื่อสัญญาณการตั้งค่าของโพเทนชิออมิเตอร์มีค่ามากกว่าศูนย์ เหล่านั้น. หากต้องการเปลี่ยนเรกูเลเตอร์เป็นโหมดการตั้งค่า ให้หมุนปุ่มของโพเทนชิออมิเตอร์การตั้งค่า จากนั้นเปิดเรกูเลเตอร์ เครื่องจะแสดงข้อความแจ้งเป็นสัญลักษณ์ “ > “. จากนั้นคุณสามารถป้อนคำสั่ง
ตัวควบคุมยอมรับคำสั่งต่อไปนี้ (ในเฟิร์มแวร์เวอร์ชันต่างๆ ชุดการตั้งค่าและคำสั่งอาจแตกต่างกัน):
ชม.- แสดงรายการคำสั่ง;
?
- การตั้งค่าเอาต์พุต
ค- การสอบเทียบสัญญาณการขับขี่
ง– การรีเซ็ตการตั้งค่ากลับเป็นการตั้งค่าจากโรงงาน
ทีม " ? ” พิมพ์รายการการตั้งค่าที่มีอยู่ทั้งหมดและค่าของพวกเขาไปยังเทอร์มินัล ตัวอย่างเช่น:
motor.type=0 motor.magnets=12 motor.angle=7 motor.start.type=0 motor.start.time=10 pwm=32 pwm.start=15 pwm.min=10 voltage.limit=128 voltage.cutoff =120 current.limit=200 current.cutoff=250 system.sound=1 system.input=0 system.damper=10 system.deadtime=1
คุณสามารถเปลี่ยนการตั้งค่าที่ต้องการโดยใช้คำสั่งต่อไปนี้:
<настройка>=<значение>
ตัวอย่างเช่น:
pwm.start=15
หากได้รับคำสั่งอย่างถูกต้อง การตั้งค่าจะถูกนำไปใช้และบันทึก คุณสามารถตรวจสอบการตั้งค่าปัจจุบันหลังจากเปลี่ยนแปลงได้ด้วยคำสั่ง “ ? “.
การวัดสัญญาณแอนะล็อก (แรงดัน กระแส) ดำเนินการโดยใช้ ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ADC ทำงานในโหมด 8 บิต ความแม่นยำในการวัดถูกประเมินต่ำกว่าโดยเจตนาเพื่อให้แน่ใจว่ามีอัตราการแปลงสัญญาณอะนาล็อกที่ยอมรับได้ ดังนั้นคอนโทรลเลอร์จึงส่งออกค่าอะนาล็อกทั้งหมดในรูปแบบตัวเลข 8 บิต เช่น ตั้งแต่ 0 ถึง 255
วัตถุประสงค์ของการตั้งค่า:
รายการการตั้งค่า คำอธิบาย:
| พารามิเตอร์ | คำอธิบาย | ความหมาย |
|---|---|---|
| ประเภทมอเตอร์ | ประเภทมอเตอร์ | 0-เซ็นเซอร์; 1-เซ็นเซอร์ |
| แม่เหล็กมอเตอร์ | จำนวนแม่เหล็กในโรเตอร์ของมอเตอร์ ใช้เพื่อคำนวณความเร็วรอบเครื่องยนต์เท่านั้น | 0..255 ชิ้น |
| มุมมอเตอร์ | มุมล่วงหน้าเฟส ใช้สำหรับมอเตอร์ไร้เซ็นเซอร์เท่านั้น | 0..30 องศา |
| motor.start.type | เริ่มประเภท. ใช้สำหรับมอเตอร์ไร้เซ็นเซอร์เท่านั้น | 0- โดยไม่กำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ 1- ด้วยการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ 2 รวมกัน; |
| motor.start.time | เวลาเริ่มต้น. | 0..255 น.ส |
| พี.เอ็ม.เอ็ม | ความถี่ PWM | 16, 32, กิโลเฮิรตซ์ |
| pwm.start | ค่า PWM (%) เพื่อสตาร์ทมอเตอร์ | 0..50 % |
| pwm.นาที | ค่าของค่า PWM ขั้นต่ำ (%) ที่มอเตอร์หมุน | 0..30 % |
| ขีด จำกัด ของแรงดันไฟฟ้า | แรงดันแบตเตอรี่ที่จะจำกัดพลังงานที่จ่ายให้กับมอเตอร์ ระบุไว้ในการอ่าน ADC | 0..255* |
| แรงดันไฟฟ้า.cutoff | แรงดันแบตเตอรี่ที่จะดับเครื่องยนต์ ระบุไว้ในการอ่าน ADC | 0..255* |
| วงเงินปัจจุบัน | กระแสไฟที่จ่ายให้กับมอเตอร์ควรถูกจำกัด ระบุไว้ในการอ่าน ADC | 0..255** |
| ทางลัดปัจจุบัน | กระแสไฟฟ้าที่ควรปิดมอเตอร์ ระบุไว้ในการอ่าน ADC | 0..255** |
| ระบบเสียง | เปิด / ปิดสัญญาณเสียงที่เครื่องยนต์ปล่อยออกมา | 0-ปิดการใช้งาน; 1 เปิดใช้งาน; |
| ระบบอินพุต | สัญญาณคำสั่ง | 0-โพเทนชิออมิเตอร์; สัญญาณ 1-RC; |
| system.แดมเปอร์ | การทำให้หมาด ๆ อินพุต | 0..255 หน่วยธรรมดา |
| system.deadtime | ค่า Dead Time สำหรับคีย์ในหน่วยไมโครวินาที | 0..2, µs |
* – ค่าตัวเลขของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล 8 บิต
คำนวณตามสูตร: ADC = (U*R6/(R5+R6))*255/5
ที่ไหน: ยู- แรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์ R5, R6คือความต้านทานของตัวต้านทานแบบแบ่งหน่วยเป็นโอห์ม
มอเตอร์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีหลายด้าน เพื่อให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนได้ จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กหมุน ในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป การหมุนนี้กระทำโดยกลไกโดยใช้แปรงเลื่อนบนตัวสับเปลี่ยน สิ่งนี้ทำให้เกิดประกายไฟ นอกจากนี้ เนื่องจากแรงเสียดทานและการสึกหรอของแปรง มอเตอร์ดังกล่าวต้องการการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง
ต้องขอบคุณการพัฒนาเทคโนโลยี ทำให้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กหมุนด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งรวมอยู่ในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน (BLDC)
อุปกรณ์และหลักการทำงาน
องค์ประกอบหลักของ BDPT คือ:
- โรเตอร์ที่ยึดแม่เหล็กถาวร
- สเตเตอร์ซึ่งมีการติดตั้งขดลวด
- ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์.
จากการออกแบบเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถเป็นได้สองประเภท:
มีการจัดเรียงโรเตอร์ภายใน (inrunner)
ด้วยการจัดเรียงโรเตอร์ภายนอก (เอาท์รันเนอร์)
ในกรณีแรก โรเตอร์จะหมุนภายในสเตเตอร์ และในกรณีที่สอง โรเตอร์จะหมุนรอบสเตเตอร์
เครื่องยนต์ inrunnerใช้เมื่อจำเป็นต้องได้รับความเร็วรอบสูง มอเตอร์นี้มีการออกแบบมาตรฐานที่เรียบง่ายกว่า ซึ่งช่วยให้สามารถใช้สเตเตอร์แบบตายตัวเพื่อติดตั้งมอเตอร์ได้
เครื่องยนต์ที่วิ่งเร็วกว่าเหมาะสำหรับแรงบิดสูงที่รอบต่ำ ในกรณีนี้ เครื่องยนต์จะติดตั้งโดยใช้เพลาคงที่
เครื่องยนต์ inrunner RPM สูง แรงบิดต่ำ เครื่องยนต์ที่วิ่งเร็วกว่า- ความเร็วต่ำ แรงบิดสูง
จำนวนเสาใน BLDT อาจแตกต่างกัน จากจำนวนเสา เราสามารถตัดสินลักษณะบางอย่างของมอเตอร์ได้ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ที่มีโรเตอร์ที่มี 2 ขั้วมีจำนวนรอบสูงกว่าและมีแรงบิดเพียงเล็กน้อย มอเตอร์ที่มีขั้วมากขึ้นจะมีแรงบิดมากขึ้นแต่ RPM น้อยลง คุณสามารถเปลี่ยนจำนวนรอบของเครื่องยนต์ได้โดยการเปลี่ยนจำนวนเสาโรเตอร์ ดังนั้น โดยการเปลี่ยนการออกแบบเครื่องยนต์ ผู้ผลิตสามารถเลือกพารามิเตอร์ที่จำเป็นของเครื่องยนต์ในแง่ของแรงบิดและความเร็ว
ผู้อำนวยการ ก.บ.ภ
ตัวควบคุมความเร็ว ลักษณะ
ใช้เพื่อควบคุมมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน ตัวควบคุมพิเศษ - ตัวควบคุมความเร็วของเพลามอเตอร์กระแสตรง. หน้าที่ของมันคือการสร้างและจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการให้กับขดลวดที่ต้องการในเวลาที่เหมาะสม ตัวควบคุมสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน 220 V มักใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ซึ่งกระแสที่มีความถี่ 50 Hz จะถูกแปลงเป็นกระแสตรงก่อนแล้วจึงเปลี่ยนเป็นสัญญาณการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ในการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดสเตเตอร์ จะใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์อันทรงพลังบนทรานซิสเตอร์สองขั้วหรือองค์ประกอบพลังงานอื่นๆ
การปรับกำลังและความเร็วของเครื่องยนต์นั้นดำเนินการโดยการเปลี่ยนรอบการทำงานของพัลส์และด้วยเหตุนี้ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องยนต์จึงมีผล
แผนผังของตัวควบคุมความเร็ว K1-K6 - ปุ่ม D1-D3 - เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ (เซ็นเซอร์ Hall)
ปัญหาที่สำคัญคือการเชื่อมต่อกุญแจอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับแต่ละขดลวดในเวลาที่เหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งนี้ ผู้ควบคุมต้องกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์และความเร็ว. ในการรับข้อมูลดังกล่าว สามารถใช้เซ็นเซอร์ออปติคอลหรือเซ็นเซอร์แม่เหล็ก (ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ฮอลล์) เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กย้อนกลับ
การใช้งานทั่วไปมากขึ้น เซ็นเซอร์ฮอลล์, ที่ ตอบสนองต่อการปรากฏตัวของสนามแม่เหล็ก. เซ็นเซอร์ถูกวางไว้บนสเตเตอร์ในลักษณะที่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ในบางกรณีมีการติดตั้งเซ็นเซอร์ในอุปกรณ์ที่ให้คุณเปลี่ยนตำแหน่งของเซ็นเซอร์และปรับเวลาตามนั้น
ตัวควบคุมความเร็วของโรเตอร์มีความไวต่อปริมาณกระแสที่ไหลผ่าน หากคุณเลือกแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่มีกระแสไฟสูงกว่า ตัวควบคุมจะไหม้! เลือกคุณสมบัติที่ลงตัว!
ข้อดีและข้อเสีย
เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ทั่วไป มอเตอร์ BLDC มีข้อดีดังต่อไปนี้:
- ประสิทธิภาพสูง;
- ประสิทธิภาพสูง;
- ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนความเร็ว;
- ไม่มีแปรงประกาย;
- เสียงเล็ก ๆทั้งในช่วงเสียงและความถี่สูง
- ความน่าเชื่อถือ;
- ความสามารถในการทนต่อแรงบิดที่มากเกินไป;
- ยอดเยี่ยม อัตราส่วนขนาดต่อกำลัง.
มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีประสิทธิภาพสูง สามารถเข้าถึง 93-95%
ความน่าเชื่อถือสูงของชิ้นส่วนเชิงกลของ DB นั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่ามันใช้ตลับลูกปืนและไม่มีแปรง การล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรนั้นค่อนข้างช้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากทำจากธาตุหายาก เมื่อใช้ในตัวควบคุมการป้องกันกระแส อายุการใช้งานของโหนดนี้จะค่อนข้างสูง จริงๆ แล้ว อายุการใช้งานของ BLDC สามารถกำหนดได้จากอายุการใช้งานของตลับลูกปืน.
ข้อเสียของ BDPT คือความซับซ้อนของระบบควบคุมและค่าใช้จ่ายสูง
แอปพลิเคชัน
ขอบเขตของ BDTP มีดังนี้:
- การสร้างแบบจำลอง;
- ยา;
- ยานยนต์;
- อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ;
- เครื่องใช้ไฟฟ้า;
- อุปกรณ์ทางทหาร.
การใช้งาน DB สำหรับโมเดลเครื่องบินให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของกำลังและขนาด การเปรียบเทียบมอเตอร์แปรงถ่าน Speed-400 แบบเดิมกับ BDTP ของ Astro Flight 020 ในระดับเดียวกัน แสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ประเภทแรกมีประสิทธิภาพ 40-60% ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่สองภายใต้เงื่อนไขเดียวกันสามารถเข้าถึงได้ถึง 95% ดังนั้นการใช้ DB ทำให้สามารถเพิ่มกำลังของส่วนกำลังของโมเดลหรือเวลาบินได้เกือบสองเท่า
เนื่องจากเสียงเบาและขาดความร้อนระหว่างการทำงาน BLDC จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในทางการแพทย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในทางทันตกรรม
ในรถยนต์มีการใช้เครื่องยนต์ดังกล่าวใน ลิฟท์แก้ว ที่ปัดน้ำฝนไฟฟ้า ที่ล้างไฟหน้า และระบบควบคุมการยกเบาะนั่งแบบไฟฟ้า.
ไม่มีตัวสับเปลี่ยนและประกายไฟของแปรงอนุญาตให้ใช้ DB เป็นองค์ประกอบของอุปกรณ์ล็อค ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ.
ตัวอย่างของการใช้ DB ในเครื่องใช้ในครัวเรือนเราสามารถสังเกตเครื่องซักผ้าที่มีดรัมไดรฟ์โดยตรงจาก LG บริษัทนี้ใช้ BDTP ประเภท Outrunner มีแม่เหล็ก 12 ตัวบนโรเตอร์ของมอเตอร์และตัวเหนี่ยวนำ 36 ตัวบนสเตเตอร์ซึ่งพันด้วยลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. บนแกนเหล็กที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรม 12 ขดลวดต่อเฟส ความต้านทานของแต่ละเฟสคือ 12 โอห์ม เซ็นเซอร์ Hall ใช้เป็นเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ ใบพัดของมอเตอร์ติดอยู่กับถังซักของเครื่องซักผ้า
ทุกหนทุกแห่งมีการใช้กลไกนี้ในฮาร์ดไดรฟ์สำหรับคอมพิวเตอร์ ซึ่งทำให้มีขนาดกะทัดรัด ในไดรฟ์ซีดีและดีวีดี และระบบระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และไม่เพียงเท่านั้น
ควบคู่ไปกับ DU ที่ใช้พลังงานต่ำและปานกลาง BLDC ขนาดใหญ่กำลังถูกใช้มากขึ้นในอุตสาหกรรมหนัก การเดินเรือ และการทหาร
ฐานข้อมูลพลังงานสูงที่ออกแบบมาสำหรับกองทัพเรือสหรัฐฯ ตัวอย่างเช่น Powertec ได้พัฒนา CBTP ขนาด 220kW 2000rpm แรงบิดของเครื่องยนต์สูงถึง 1,080 นิวตันเมตร
นอกเหนือจากพื้นที่เหล่านี้แล้ว DBs ยังใช้ในการออกแบบเครื่องมือกล แท่นพิมพ์ สายการผลิตพลาสติก ตลอดจนพลังงานลมและการใช้พลังงานคลื่นยักษ์
ลักษณะเฉพาะ
ลักษณะสำคัญของเครื่องยนต์:
- กำลังไฟ;
- พลังงานสูงสุด;
- กระแสไฟสูงสุด;
- แรงดันไฟฟ้าสูงสุด;
- ความเร็วสูงสุด(หรือปัจจัย Kv);
- ความต้านทานที่คดเคี้ยว;
- มุมล่วงหน้า;
- โหมดการทำงาน;
- ลักษณะน้ำหนักโดยรวมเครื่องยนต์.
ตัวบ่งชี้หลักของเครื่องยนต์คือกำลังไฟพิกัด นั่นคือ กำลังที่เครื่องยนต์สร้างขึ้นเป็นเวลานานในการทำงาน
กำลังไฟสูงสุด- นี่คือพลังที่เครื่องยนต์สามารถให้ในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยไม่ยุบ ตัวอย่างเช่น สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน Astro Flight 020 ที่กล่าวถึงข้างต้น จะมีขนาด 250 วัตต์
กระแสไฟสูงสุด. สำหรับ Astro Flight 020 คือ 25 A
แรงดันไฟฟ้าสูงสุด- แรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดมอเตอร์สามารถทนได้ Astro Flight 020 ถูกตั้งค่าให้ทำงานที่ 6V ถึง 12V
ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงสุด. บางครั้งหนังสือเดินทางระบุค่าสัมประสิทธิ์ Kv - จำนวนรอบเครื่องยนต์ต่อโวลต์ สำหรับ Astro Flight 020 Kv= 2567 rpm. ในกรณีนี้ ความเร็วสูงสุดสามารถกำหนดได้โดยการคูณปัจจัยนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุด
โดยปกติ ความต้านทานที่คดเคี้ยวสำหรับเครื่องยนต์คือหนึ่งในสิบหรือหนึ่งในพันของโอห์ม สำหรับ Astro Flight 020 R= 0.07 โอห์ม ความต้านทานนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ BPDT
มุมนำแสดงถึงความก้าวหน้าของการสลับแรงดันบนขดลวด มีความเกี่ยวข้องกับลักษณะอุปนัยของความต้านทานของขดลวด
โหมดการทำงานอาจเป็นแบบระยะยาวหรือระยะสั้นก็ได้ ในการทำงานระยะยาว เครื่องยนต์สามารถทำงานได้เป็นเวลานาน ในเวลาเดียวกัน ความร้อนที่สร้างขึ้นจะถูกกระจายออกไปอย่างสมบูรณ์และไม่ร้อนมากเกินไป ในโหมดนี้ มอเตอร์จะทำงาน เช่น ในพัดลม สายพานลำเลียง หรือบันไดเลื่อน โหมดชั่วขณะใช้กับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ลิฟต์ เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ในกรณีเหล่านี้ เครื่องยนต์จะทำงานในช่วงสั้นๆ แล้วเย็นลงเป็นเวลานาน
ในหนังสือเดินทางสำหรับเครื่องยนต์จะมีการกำหนดขนาดและน้ำหนักไว้ นอกจากนี้ ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องยนต์ที่มีไว้สำหรับรุ่นเครื่องบิน จะมีการกำหนดขนาดการลงจอดและเส้นผ่านศูนย์กลางเพลา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อกำหนดต่อไปนี้มีไว้สำหรับเครื่องยนต์ Astro Flight 020:
- ความยาว 1.75”;
- เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.98”;
- เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาคือ 1/8”;
- น้ำหนัก 2.5 ออนซ์
สรุป:
- ในการสร้างแบบจำลอง ในผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคต่างๆ ในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีการป้องกัน มีการใช้ BLDC ซึ่งสนามแม่เหล็กหมุนถูกสร้างขึ้นโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์
- ตามการออกแบบ BLDC สามารถมีการจัดเรียงโรเตอร์ภายใน (ผู้วิ่ง) และภายนอก (ผู้วิ่งนอก)
- เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ชนิดอื่น มอเตอร์ BLDC มีข้อดีหลายประการ ซึ่งหลักๆ คือไม่มีแปรงและประกายไฟ ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง
หลักการของการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน (BCDM) เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว และมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านก็เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับโซลูชันแบบดั้งเดิมมาโดยตลอด อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรไฟฟ้าดังกล่าวพบการใช้เทคโนโลยีอย่างกว้างขวางเฉพาะในศตวรรษที่ 21 เท่านั้น ปัจจัยชี้ขาดในการใช้งานอย่างแพร่หลายคือการลดต้นทุนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมไดรฟ์ BDKP หลายเท่า
ปัญหามอเตอร์สะสม
ในระดับพื้นฐาน หน้าที่ของมอเตอร์ไฟฟ้าคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มีปรากฏการณ์ทางกายภาพหลักสองประการที่เป็นรากฐานของการออกแบบเครื่องใช้ไฟฟ้า:
เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นบนแม่เหล็กแต่ละอันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเสมอ ทำให้เกิดการหมุนของโรเตอร์ มอเตอร์กระแสตรงแบบดั้งเดิมประกอบด้วยสี่ส่วนหลัก:
- สเตเตอร์ (องค์ประกอบคงที่พร้อมวงแหวนแม่เหล็ก);
- สมอ (องค์ประกอบหมุนด้วยขดลวด);
- แปรงถ่าน
- นักสะสม
การออกแบบนี้มีไว้สำหรับการหมุนของกระดองและตัวสับเปลี่ยนบนเพลาเดียวกันโดยสัมพันธ์กับแปรงแบบคงที่ กระแสจะผ่านจากแหล่งกำเนิดผ่านแปรงสปริงเพื่อให้สัมผัสกับคอมมิวเตเตอร์ได้ดี ซึ่งจะกระจายกระแสไฟฟ้าระหว่างขดลวดกระดอง สนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำในช่วงหลังมีปฏิสัมพันธ์กับแม่เหล็กของสเตเตอร์ ซึ่งทำให้สเตเตอร์หมุน
ข้อเสียเปรียบหลักของมอเตอร์แบบดั้งเดิมคือไม่สามารถสัมผัสกับกลไกบนแปรงได้หากไม่มีแรงเสียดทาน เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ปัญหาก็จะชัดเจนขึ้น ชุดสะสมจะเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา นอกจากนี้ มีแนวโน้มที่จะเกิดประกายไฟและสามารถทำให้อากาศโดยรอบแตกตัวเป็นไอออนได้ ดังนั้น แม้จะมีความเรียบง่ายและต้นทุนการผลิตต่ำ มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวมีข้อเสียที่ผ่านไม่ได้:
- การสึกหรอของแปรง
- การรบกวนทางไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการเกิดประกายไฟ
- ข้อ จำกัด ความเร็วสูงสุด
- ปัญหาในการทำให้แม่เหล็กไฟฟ้าหมุนเย็นลง
การปรากฏตัวของเทคโนโลยีโปรเซสเซอร์และทรานซิสเตอร์พลังงานทำให้นักออกแบบละทิ้งหน่วยสวิตชิ่งเชิงกลและเปลี่ยนบทบาทของโรเตอร์และสเตเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
หลักการทำงานของ BDKP
ในมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงซึ่งแตกต่างจากรุ่นก่อน บทบาทของสวิตช์เชิงกลนั้นดำเนินการโดยตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถใช้วงจร "inside-out" ของ BDKP ได้ - ขดลวดของมันตั้งอยู่บนสเตเตอร์ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ตัวสะสม
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความแตกต่างพื้นฐานหลักระหว่างมอเตอร์แบบคลาสสิกและ BDCT คือแทนที่จะเป็นแม่เหล็กอยู่กับที่และขดลวดหมุน ส่วนหลังประกอบด้วยขดลวดที่อยู่นิ่งและแม่เหล็กหมุน แม้จะมีความจริงที่ว่าการแลกเปลี่ยนเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน แต่การใช้งานทางกายภาพในไดรฟ์แบบไร้แปรงนั้นซับซ้อนกว่ามาก
ปัญหาหลักคือการควบคุมที่แม่นยำของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ซึ่งแสดงถึงลำดับและความถี่ที่ถูกต้องในการสลับส่วนขดลวดแต่ละส่วน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้อย่างสร้างสรรค์ก็ต่อเมื่อสามารถกำหนดตำแหน่งปัจจุบันของโรเตอร์ได้อย่างต่อเนื่อง
ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์นั้นหาได้จากสองวิธี:
- การตรวจจับตำแหน่งที่แน่นอนของเพลา
- การวัดแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในขดลวดสเตเตอร์
ในการดำเนินการควบคุมด้วยวิธีแรก มักใช้คู่แสงหรือเซ็นเซอร์ Hall ที่จับจ้องไปที่สเตเตอร์ซึ่งทำปฏิกิริยากับฟลักซ์แม่เหล็กของโรเตอร์ ข้อได้เปรียบหลักของระบบดังกล่าวในการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของเพลาคือประสิทธิภาพการทำงานแม้ในความเร็วต่ำและหยุดนิ่ง
การควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์เพื่อประเมินแรงดันไฟฟ้าในขดลวดจำเป็นต้องมีการหมุนของโรเตอร์เป็นอย่างน้อย ดังนั้นในการออกแบบดังกล่าวจึงมีโหมดการสตาร์ทเครื่องยนต์ให้เร็วขึ้นซึ่งสามารถประมาณแรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดได้และทดสอบสถานะที่เหลือโดยการวิเคราะห์ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อพัลส์กระแสทดสอบที่ผ่าน ขดลวด
แม้จะมีปัญหาในการออกแบบเหล่านี้ แต่มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านก็ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานและชุดของคุณสมบัติที่นักสะสมไม่สามารถเข้าถึงได้ รายการสั้น ๆ ของข้อได้เปรียบหลักของ BDKP เหนือคลาสสิกมีลักษณะดังนี้:
- ไม่มีการสูญเสียพลังงานกลเนื่องจากการเสียดสีของแปรง
- การเปรียบเทียบความไร้เสียงของงาน
- ความสะดวกในการเร่งความเร็วและการลดความเร็วของการหมุนเนื่องจากความเฉื่อยต่ำของโรเตอร์
- ความแม่นยำในการควบคุมการหมุน
- ความเป็นไปได้ในการจัดระบบทำความเย็นเนื่องจากการนำความร้อน
- ความสามารถในการทำงานด้วยความเร็วสูง
- ความทนทานและความน่าเชื่อถือ
แอปพลิเคชั่นและโอกาสที่ทันสมัย
มีอุปกรณ์มากมายที่การเพิ่มเวลาทำงานเป็นสิ่งสำคัญ ในอุปกรณ์ดังกล่าว การใช้ BDCT นั้นสมเหตุสมผลเสมอแม้ว่าจะมีราคาค่อนข้างสูงก็ตาม สิ่งเหล่านี้อาจเป็นปั๊มน้ำและเชื้อเพลิง กังหันระบายความร้อนสำหรับเครื่องปรับอากาศและเครื่องยนต์ เป็นต้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถูกนำมาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าหลายรุ่น ปัจจุบัน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับความสนใจอย่างจริงจังจากอุตสาหกรรมยานยนต์
BDKP เหมาะอย่างยิ่งสำหรับไดรฟ์ขนาดเล็กที่ทำงานในสภาวะที่ยากลำบากหรือมีความแม่นยำสูง: เครื่องป้อนและสายพานลำเลียง หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ระบบกำหนดตำแหน่ง มีหลายส่วนที่มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านครอบงำอย่างไม่มีใครโต้แย้ง: ฮาร์ดไดรฟ์, ปั๊ม, พัดลมไร้เสียง, เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก, ไดรฟ์ซีดี / ดีวีดี น้ำหนักเบาและกำลังขับสูงทำให้ BDCT เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตเครื่องมือช่างไร้สายที่ทันสมัย
อาจกล่าวได้ว่าขณะนี้มีความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านไดรฟ์ไฟฟ้า การลดลงอย่างต่อเนื่องของราคาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิทัลได้สร้างกระแสไปสู่การใช้มอเตอร์ไร้แปรงอย่างแพร่หลายเพื่อแทนที่มอเตอร์แบบเดิม
เผยแพร่เมื่อ 11.04.2013
อุปกรณ์ที่ใช้ร่วมกัน (Inrunner, Outrunner)
มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวรและสเตเตอร์ที่มีขดลวด เครื่องยนต์มีสองประเภท: อินรันเนอร์ซึ่งแม่เหล็กของโรเตอร์อยู่ภายในสเตเตอร์ที่มีขดลวดและ วิ่งเร็วกว่าซึ่งแม่เหล็กจะอยู่ด้านนอกและหมุนรอบสเตเตอร์คงที่พร้อมขดลวด
โครงการ อินรันเนอร์มักใช้กับมอเตอร์ความเร็วสูงที่มีขั้วจำนวนน้อย วิ่งเร็วกว่าหากจำเป็น ให้ใช้มอเตอร์แรงบิดสูงที่มีความเร็วค่อนข้างต่ำ โครงสร้าง Inrunners นั้นง่ายกว่าเนื่องจากสเตเตอร์คงที่สามารถใช้เป็นที่อยู่อาศัยได้ สามารถติดตั้งอุปกรณ์ติดตั้งได้ ในกรณีของ Outrunner ชิ้นส่วนด้านนอกทั้งหมดจะหมุน เครื่องยนต์ถูกยึดโดยชิ้นส่วนเพลาหรือสเตเตอร์ ในกรณีของล้อมอเตอร์ การยึดจะดำเนินการกับแกนคงที่ของสเตเตอร์ สายไฟจะนำไปสู่สเตเตอร์ผ่านแกนกลวง
แม่เหล็กและเสา
จำนวนขั้วบนโรเตอร์เป็นเลขคู่ รูปร่างของแม่เหล็กที่ใช้มักเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แม่เหล็กทรงกระบอกมีการใช้งานไม่บ่อยนัก มีการติดตั้งเสาสลับ
จำนวนแม่เหล็กไม่สอดคล้องกับจำนวนขั้วเสมอไป แม่เหล็กหลายตัวสามารถสร้างขั้วเดียวได้:
ในกรณีนี้ แม่เหล็ก 8 ตัวประกอบกันเป็น 4 ขั้ว ขนาดของแม่เหล็กขึ้นอยู่กับรูปทรงของมอเตอร์และคุณลักษณะของมอเตอร์ ยิ่งใช้แม่เหล็กแรงเท่าไร โมเมนต์ของแรงที่มอเตอร์บนเพลาพัฒนาก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
แม่เหล็กบนโรเตอร์ได้รับการแก้ไขด้วยกาวพิเศษ ที่พบได้น้อยกว่าคือการออกแบบที่มีตัวยึดแม่เหล็ก วัสดุของโรเตอร์สามารถนำไฟฟ้าได้ (เหล็ก) ที่ไม่นำไฟฟ้าแม่เหล็ก (อลูมิเนียมอัลลอยด์ พลาสติก ฯลฯ) รวมกัน
ขดลวดและฟัน
ขดลวดของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงสามเฟสนั้นใช้ลวดทองแดง ลวดสามารถเป็นแกนเดียวหรือประกอบด้วยแกนหุ้มฉนวนหลายแกน สเตเตอร์ทำจากเหล็กที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหลายแผ่นพับเข้าหากัน
จำนวนสเตเตอร์ฟันต้องหารด้วยจำนวนเฟส เหล่านั้น. สำหรับมอเตอร์แบบไม่มีแปรงสามเฟส จำนวนฟันของสเตเตอร์ ต้องหารด้วย 3 ลงตัว. จำนวนฟันของสเตเตอร์อาจมากหรือน้อยกว่าจำนวนขั้วบนโรเตอร์ก็ได้ ตัวอย่างเช่นมีมอเตอร์ที่มีโครงร่าง: 9 ฟัน / 12 แม่เหล็ก 51 ฟัน / 46 แม่เหล็ก
ไม่ค่อยใช้เครื่องยนต์ที่มีสเตเตอร์ 3 ฟัน เนื่องจากมีเพียงสองเฟสเท่านั้นที่ทำงานได้ตลอดเวลา (เมื่อเปิดโดยดาวฤกษ์) แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อโรเตอร์จะไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งเส้นรอบวง (ดูรูปที่)
แรงที่กระทำต่อโรเตอร์พยายามทำให้โรเตอร์บิดเบี้ยว ซึ่งนำไปสู่การสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น เพื่อกำจัดผลกระทบนี้สเตเตอร์ถูกสร้างขึ้นด้วยฟันจำนวนมากและขดลวดจะกระจายไปทั่วฟันของเส้นรอบวงทั้งหมดของสเตเตอร์ให้เท่ากัน
ในกรณีนี้ แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อโรเตอร์จะหักล้างซึ่งกันและกัน ไม่มีความไม่สมดุล
ตัวเลือกสำหรับการกระจายเฟสที่คดเคี้ยวโดยสเตเตอร์ฟัน
ตัวเลือกที่คดเคี้ยวสำหรับ 9 ฟัน
ตัวเลือกการม้วนสำหรับ 12 ฟัน
ในไดอะแกรมด้านบน จำนวนฟันจะถูกเลือกในลักษณะนั้น ไม่หารด้วย 3 เท่านั้น. ตัวอย่างเช่นเมื่อ 36 ฟันคิดเป็น 12 ฟันต่อเฟส สามารถแบ่งฟันได้ 12 ซี่ ดังนี้
รูปแบบที่ต้องการมากที่สุดคือ 6 กลุ่ม 2 ฟัน
มีอยู่ มอเตอร์ 51 ฟันบนสเตเตอร์! 17 ฟันต่อเฟส 17 เป็นจำนวนเฉพาะ, มันหารด้วย 1 กับตัวมันเองลงตัวเท่านั้น. จะกระจายลมบนฟันได้อย่างไร? อนิจจา ฉันไม่สามารถหาตัวอย่างและเทคนิคในวรรณกรรมที่จะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ปรากฎว่ามีการกระจายขดลวดดังนี้:
พิจารณาวงจรที่คดเคี้ยวจริง
โปรดทราบว่าการม้วนมีทิศทางการม้วนที่แตกต่างกันบนฟันแต่ละซี่ ทิศทางการคดเคี้ยวที่แตกต่างกันจะแสดงด้วยตัวพิมพ์ใหญ่และตัวพิมพ์เล็ก รายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบขดลวดสามารถพบได้ในเอกสารที่นำเสนอในตอนท้ายของบทความ
ขดลวดแบบคลาสสิกดำเนินการด้วยสายเดียวสำหรับหนึ่งเฟส เหล่านั้น. ขดลวดทั้งหมดบนฟันของเฟสเดียวเชื่อมต่อเป็นอนุกรม
ขดลวดของฟันยังสามารถเชื่อมต่อแบบขนาน
นอกจากนี้ยังสามารถรวมกันได้
การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบรวมช่วยลดความเหนี่ยวนำของขดลวดซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสสเตเตอร์ (ดังนั้นกำลังไฟ) และความเร็วของมอเตอร์
Turnovers ไฟฟ้าและจริง
หากโรเตอร์ของมอเตอร์มีสองขั้ว เมื่อหมุนสนามแม่เหล็กบนสเตเตอร์ครบหนึ่งรอบ โรเตอร์จะหมุนครบหนึ่งรอบ ด้วย 4 ขั้ว ต้องใช้สนามแม่เหล็ก 2 รอบบนสเตเตอร์เพื่อหมุนเพลามอเตอร์หนึ่งรอบเต็ม ยิ่งจำนวนขั้วของโรเตอร์มาก ก็ยิ่งต้องใช้แรงหมุนไฟฟ้ามากขึ้นเพื่อหมุนเพลามอเตอร์หนึ่งรอบ ตัวอย่างเช่น เรามีแม่เหล็ก 42 อันบนโรเตอร์ ในการหมุนโรเตอร์ 1 รอบ ต้องใช้ 42/2 = 21 รอบไฟฟ้า คุณสมบัตินี้สามารถใช้เป็นตัวลดขนาดได้ โดยการเลือกจำนวนขั้วที่ต้องการ คุณจะได้มอเตอร์ที่มีลักษณะความเร็วที่ต้องการ นอกจากนี้ ความเข้าใจในกระบวนการนี้จะจำเป็นสำหรับเราในอนาคต เมื่อเลือกพารามิเตอร์ของตัวควบคุม
เซ็นเซอร์ตำแหน่ง
การออกแบบเครื่องยนต์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์นั้นแตกต่างจากเครื่องยนต์ที่มีเซ็นเซอร์เฉพาะในกรณีที่ไม่มีเซ็นเซอร์ ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานอื่นๆ เซ็นเซอร์ตำแหน่งที่ใช้กันมากที่สุดโดยอิงจากเอฟเฟกต์ Hall เซ็นเซอร์จะตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก โดยปกติจะอยู่ที่สเตเตอร์ในลักษณะที่แม่เหล็กของโรเตอร์รับผลกระทบ มุมระหว่างเซ็นเซอร์ต้องเป็น 120 องศา
หมายถึง "องศาไฟฟ้า" เหล่านั้น. สำหรับมอเตอร์แบบหลายขั้ว การจัดเรียงทางกายภาพของเซ็นเซอร์อาจเป็นดังนี้:
บางครั้งเซ็นเซอร์จะอยู่นอกเครื่องยนต์ นี่คือตัวอย่างหนึ่งของตำแหน่งของเซ็นเซอร์ ในความเป็นจริงมันเป็นเครื่องยนต์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์ ด้วยวิธีการง่ายๆ ดังกล่าว มันถูกติดตั้งเซ็นเซอร์ห้องโถง
ในเครื่องยนต์บางรุ่น เซ็นเซอร์จะติดตั้งบนอุปกรณ์พิเศษที่ช่วยให้คุณเคลื่อนเซ็นเซอร์ได้ภายในขอบเขตที่กำหนด ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ดังกล่าว เวลาจะถูกตั้งค่า อย่างไรก็ตาม หากมอเตอร์จำเป็นต้องกลับด้าน จำเป็นต้องใช้ชุดเซ็นเซอร์ชุดที่สองที่ตั้งค่าให้ถอยหลัง เนื่องจากเวลาไม่ใช่สิ่งสำคัญในการสตาร์ทและรอบเครื่องต่ำ คุณจึงตั้งค่าเซ็นเซอร์ไปที่จุดศูนย์ได้ และปรับมุมนำตามโปรแกรมเมื่อเครื่องยนต์เริ่มหมุน
ลักษณะสำคัญของเครื่องยนต์
เครื่องยนต์แต่ละตัวได้รับการคำนวณสำหรับข้อกำหนดเฉพาะและมีลักษณะสำคัญดังต่อไปนี้:
- โหมดการทำงานเครื่องยนต์ได้รับการออกแบบ: ระยะยาวหรือระยะสั้น ยาวโหมดการทำงานหมายความว่าเครื่องยนต์สามารถทำงานได้หลายชั่วโมง เครื่องยนต์ดังกล่าวคำนวณในลักษณะที่การถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมสูงกว่าการปล่อยความร้อนของเครื่องยนต์ ในกรณีนี้จะไม่อุ่นขึ้น ตัวอย่าง: การระบายอากาศ บันไดเลื่อน หรือสายพานลำเลียง ช่วงเวลาสั้น ๆ -หมายความว่าเครื่องยนต์จะเปิดในช่วงเวลาสั้น ๆ ซึ่งจะไม่มีเวลาอุ่นเครื่องจนถึงอุณหภูมิสูงสุดตามด้วยระยะเวลานานซึ่งเครื่องยนต์จะมีเวลาเย็นลง ตัวอย่าง: ไดรฟ์ลิฟต์ เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ไดร์เป่าผม
- ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์. ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์ส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ ความต้านทานยิ่งต่ำประสิทธิภาพก็ยิ่งสูงขึ้น โดยการวัดความต้านทาน คุณจะพบว่ามีวงจรการสลับระหว่างกันในขดลวด ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์มีค่าเป็นพันโอห์ม ในการวัด จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษหรือเทคนิคการวัดพิเศษ
- แรงดันไฟฟ้าสูงสุด. แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ขดลวดสเตเตอร์สามารถทนได้ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดเกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ต่อไปนี้
- รอบต่อนาทีสูงสุด. บางครั้งพวกเขาไม่ได้ระบุความเร็วสูงสุด แต่ kv-จำนวนรอบของมอเตอร์ต่อโวลต์ที่ไม่มีโหลดบนเพลา คูณตัวเลขนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุด เราจะได้ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงสุดโดยไม่มีภาระบนเพลา
- กระแสไฟสูงสุด. กระแสคดเคี้ยวสูงสุดที่อนุญาต ตามกฎแล้วจะมีการระบุเวลาที่มอเตอร์สามารถทนต่อกระแสที่ระบุด้วย ข้อ จำกัด กระแสสูงสุดเกี่ยวข้องกับความร้อนสูงเกินไปของขดลวด ดังนั้นที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำ เวลาทำงานจริงด้วยกระแสไฟสูงสุดจะนานขึ้น และมอเตอร์จะไหม้เร็วขึ้นในสภาพอากาศร้อน
- กำลังเครื่องยนต์สูงสุดเกี่ยวข้องโดยตรงกับพารามิเตอร์ก่อนหน้า นี่คือกำลังสูงสุดที่เครื่องยนต์สามารถพัฒนาได้ในระยะเวลาสั้น ๆ ซึ่งปกติคือไม่กี่วินาที ด้วยการทำงานเป็นเวลานานที่กำลังสูงสุด เครื่องยนต์ร้อนจัดและความล้มเหลวเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
- กำลังไฟ. กำลังที่เครื่องยนต์สามารถพัฒนาได้ตลอดระยะเวลาเปิดเครื่อง
- มุมล่วงหน้าของเฟส (ไทม์มิ่ง). ขดลวดสเตเตอร์มีความเหนี่ยวนำซึ่งทำให้กระแสในขดลวดช้าลง กระแสจะถึงจุดสูงสุดหลังจากนั้นไม่นาน เพื่อชดเชยความล่าช้านี้ การสลับเฟสจะดำเนินการล่วงหน้า คล้ายกับการจุดระเบิดในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งการตั้งเวลาจุดระเบิดจะคำนึงถึงเวลาจุดระเบิดของเชื้อเพลิงด้วย
คุณควรใส่ใจกับความจริงที่ว่าโหลดพิกัดคุณจะไม่ได้รับความเร็วสูงสุดบนเพลามอเตอร์ กิโลวัตต์ระบุสำหรับเครื่องยนต์ที่ไม่ได้โหลด เมื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องยนต์จากแบตเตอรี่ควรคำนึงถึง "การจม" ของแรงดันไฟฟ้าภายใต้ภาระซึ่งจะลดความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์ด้วย
