มอเตอร์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีหลายด้าน เพื่อให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนได้ จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กหมุน ในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป การหมุนนี้ทำโดยกลไกโดยใช้แปรงเลื่อนบนตัวสับเปลี่ยน 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. หน้าที่ของมันคือการสร้างและจ่ายในเวลาที่เหมาะสมไปยังขดลวดที่ถูกต้องของแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ 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 BDP 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.

ไม่มีตัวสับเปลี่ยนและประกายไฟของแปรงอนุญาตให้ใช้ฐานข้อมูลเป็นองค์ประกอบของอุปกรณ์ล็อค 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;
• มุมนำ;
• โหมดการทำงาน;
• ลักษณะน้ำหนักโดยรวมเครื่องยนต์.

ตัวบ่งชี้หลักของเครื่องยนต์คือกำลังไฟพิกัด นั่นคือ กำลังที่เครื่องยนต์สร้างขึ้นเป็นเวลานานในการทำงาน

กำลังไฟสูงสุด- นี่คือพลังที่เครื่องยนต์สามารถให้ในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยไม่ยุบ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน Astro Flight 020 ที่กล่าวถึงข้างต้นคือ 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 สามารถกำหนดจำนวนรอบสูงสุดได้โดยการคูณปัจจัยนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุด

โดยปกติ ความต้านทานที่คดเคี้ยวสำหรับเครื่องยนต์คือหนึ่งในสิบหรือหนึ่งในพันของโอห์ม สำหรับ Astro Flight 020 R= 0.07 โอห์ม ความต้านทานนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ BPDT

มุมนำแสดงถึงความก้าวหน้าของการสลับแรงดันบนขดลวด มีความเกี่ยวข้องกับลักษณะอุปนัยของความต้านทานของขดลวด

โหมดการทำงานอาจเป็นแบบระยะยาวหรือระยะสั้นก็ได้ ในการทำงานระยะยาว เครื่องยนต์สามารถทำงานได้เป็นเวลานาน ในเวลาเดียวกัน ความร้อนที่สร้างขึ้นจะถูกกระจายออกไปอย่างสมบูรณ์และไม่ร้อนเกินไป 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:

1. ในการสร้างแบบจำลอง ในผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคต่างๆ ในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีการป้องกัน มีการใช้ BLDC ซึ่งสนามแม่เหล็กหมุนถูกสร้างขึ้นโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์
2. ตามการออกแบบ BLDC สามารถมีการจัดเรียงโรเตอร์ภายใน (ผู้วิ่ง) และภายนอก (ผู้วิ่งนอก)
3. เมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ชนิดอื่น มอเตอร์ BLDC มีข้อดีหลายประการ ซึ่งหลักๆ คือไม่มีแปรงและประกายไฟ ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง

หนึ่งในเหตุผลที่นักออกแบบสนใจมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านคือความต้องการมอเตอร์ความเร็วสูงที่มีขนาดเล็ก นอกจากนี้ เครื่องยนต์เหล่านี้ยังมีตำแหน่งที่แม่นยำมาก การออกแบบมีโรเตอร์ที่เคลื่อนที่ได้และสเตเตอร์คงที่ บนโรเตอร์มีแม่เหล็กถาวรหนึ่งอันหรือหลายอันเรียงตามลำดับ บนสเตเตอร์มีขดลวดที่สร้างสนามแม่เหล็ก

ควรสังเกตคุณสมบัติอีกประการหนึ่ง - มอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านสามารถมีสมอได้ทั้งด้านในและด้านนอก ดังนั้นการก่อสร้างทั้งสองประเภทจึงอาจมีการใช้งานเฉพาะในพื้นที่ที่แตกต่างกัน เมื่อกระดองอยู่ภายใน เป็นไปได้ที่จะได้ความเร็วรอบที่สูงมาก ดังนั้นมอเตอร์ดังกล่าวจึงทำงานได้ดีมากในการออกแบบระบบทำความเย็น หากติดตั้งไดรฟ์โรเตอร์ภายนอก จะสามารถจัดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำมาก รวมทั้งมีความต้านทานโอเวอร์โหลดสูง บ่อยครั้งที่มีการใช้มอเตอร์ดังกล่าวในวิทยาการหุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ในเครื่องมือกลที่มีการควบคุมโปรแกรมความถี่

วิธีการทำงานของมอเตอร์

ในการเคลื่อนที่ของโรเตอร์ของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านนั้นจำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์พิเศษ ไม่สามารถเริ่มต้นในลักษณะเดียวกับเครื่องซิงโครนัสหรืออะซิงโครนัส ด้วยความช่วยเหลือของไมโครคอนโทรลเลอร์จะเปิดขดลวดมอเตอร์เพื่อให้ทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กบนสเตเตอร์และกระดองอยู่ในมุมฉาก

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ด้วยความช่วยเหลือจากคนขับ มันจะควบคุมสิ่งที่กระทำกับโรเตอร์ของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน ในการเคลื่อนย้ายกระดองจำเป็นต้องทำการสลับที่ถูกต้องในขดลวดสเตเตอร์ น่าเสียดาย ที่ไม่สามารถควบคุมการหมุนได้อย่างราบรื่น แต่คุณสามารถเพิ่มโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านและแบบไม่มีแปรงถ่าน

ข้อแตกต่างที่สำคัญคือมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับรุ่นไม่มีขดลวดบนโรเตอร์ ในกรณีของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสะสม มีขดลวดอยู่บนโรเตอร์ แต่มีการติดตั้งแม่เหล็กถาวรไว้ที่ส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องยนต์ นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมของการออกแบบพิเศษบนโรเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อกับแปรงกราไฟท์ ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขดลวดของโรเตอร์ หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงก็แตกต่างกันอย่างมากเช่นกัน

เครื่องรวบรวมทำงานอย่างไร

ในการสตาร์ทมอเตอร์คอลเลกเตอร์ คุณจะต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวดสนามซึ่งตั้งอยู่บนกระดองโดยตรง ในกรณีนี้สนามแม่เหล็กคงที่จะเกิดขึ้นซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับแม่เหล็กบนสเตเตอร์อันเป็นผลมาจากการที่กระดองและตัวสะสมจับจ้องอยู่ที่มันหมุน ในกรณีนี้ พลังงานจะถูกส่งไปยังขดลวดถัดไป วงจรจะทำซ้ำ

ความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรงและลักษณะสุดท้ายขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้นเพื่อเพิ่มหรือลดความเร็วจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า

หากต้องการย้อนกลับคุณจะต้องเปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อมอเตอร์เท่านั้น สำหรับการควบคุมดังกล่าว คุณไม่จำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์พิเศษ คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วรอบได้โดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ทั่วไป

คุณสมบัติของเครื่องไร้แปรงถ่าน

แต่การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านนั้นเป็นไปไม่ได้หากไม่ใช้ตัวควบคุมพิเศษ จากข้อมูลนี้ เราสามารถสรุปได้ว่ามอเตอร์ประเภทนี้ไม่สามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ เพื่อการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ สามารถตรวจสอบตำแหน่งของโรเตอร์ได้โดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หลายตัว ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ง่ายๆ ดังกล่าว จึงเป็นไปได้ที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก แต่ราคาของมอเตอร์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า

การสตาร์ทมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

มันไม่มีเหตุผลที่จะสร้างไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยตัวคุณเอง แต่ตัวเลือกที่ดีกว่ามากคือการซื้อไมโครคอนโทรลเลอร์สำเร็จรูปแม้ว่าจะเป็นภาษาจีนก็ตาม แต่คุณต้องปฏิบัติตามคำแนะนำต่อไปนี้เมื่อเลือก:

1. สังเกตกระแสสูงสุดที่อนุญาต พารามิเตอร์นี้จะเป็นประโยชน์สำหรับการทำงานของไดรฟ์ประเภทต่างๆ ผู้ผลิตมักระบุคุณลักษณะนี้โดยตรงในชื่อรุ่น ไม่ค่อยมีการระบุค่าที่เป็นปกติสำหรับโหมดสูงสุดที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถทำงานได้เป็นเวลานาน
2. สำหรับการทำงานต่อเนื่อง ต้องคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดด้วย
3. อย่าลืมพิจารณาความต้านทานของวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ภายในทั้งหมด
4. อย่าลืมคำนึงถึงจำนวนรอบสูงสุดที่เป็นเรื่องปกติสำหรับการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ โปรดทราบว่าจะไม่สามารถเพิ่มความเร็วสูงสุดได้ เนื่องจากมีข้อจำกัดในระดับซอฟต์แวร์
5. อุปกรณ์ไมโครคอนโทรลเลอร์รุ่นราคาถูกมีพัลส์ในช่วง 7...8 kHz สำเนาที่มีราคาแพงสามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้และพารามิเตอร์นี้จะเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า

พยายามเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ให้ครบทุกด้าน เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งผลต่อกำลังที่มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถพัฒนาได้

มีการจัดการอย่างไร

ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้สามารถสลับขดลวดของไดรฟ์ได้ เพื่อกำหนดช่วงเวลาของการสลับโดยใช้ไดรเวอร์ ตำแหน่งของโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยเซ็นเซอร์ Hall ที่ติดตั้งบนไดรฟ์

ในกรณีที่ไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าวจำเป็นต้องอ่านแรงดันย้อนกลับ มันถูกสร้างขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่ได้เชื่อมต่ออยู่ในขณะนี้ คอนโทรลเลอร์เป็นคอมเพล็กซ์ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ช่วยให้คุณสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดและตั้งค่าลำดับการสลับได้อย่างถูกต้องที่สุด

มอเตอร์ไร้แปรงสามเฟส

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านสำหรับเครื่องบินหลายรุ่นใช้พลังงานจากไฟฟ้ากระแสตรง แต่ยังมีอินสแตนซ์สามเฟสที่มีการติดตั้งตัวแปลง ช่วยให้คุณสร้างพัลส์สามเฟสจากแรงดันคงที่

งานมีดังนี้:

1. คอยล์ "A" รับพัลส์ที่มีค่าเป็นบวก บนขดลวด "B" - มีค่าเป็นลบ ด้วยเหตุนี้สมอจะเริ่มเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะแก้ไขการเคลื่อนที่และส่งสัญญาณไปยังตัวควบคุมสำหรับการสลับครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด ในขณะที่จ่ายพัลส์บวกให้กับขดลวด "C" การสลับขดลวด "B" ไม่เปลี่ยนแปลง
3. คอยล์ "C" รับพัลส์บวก และค่าลบไปที่ "A"
4. จากนั้นคู่ "A" และ "B" จะทำงาน ค่าบวกและค่าลบของพัลส์จะถูกป้อนตามลำดับ
5. จากนั้นแรงกระตุ้นเชิงบวกจะเข้าสู่ขดลวด "B" อีกครั้งและแรงกระตุ้นเชิงลบจะเข้าสู่ "C"
6. ในขั้นตอนสุดท้าย คอยล์ "A" จะเปิดขึ้นซึ่งรับพัลส์บวกและค่าลบไปที่ C

จากนั้นวนซ้ำทั้งหมด

ประโยชน์ของการใช้

เป็นเรื่องยากที่จะสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านด้วยมือของคุณเอง และแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้การควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนั้นจึงควรใช้การออกแบบอุตสาหกรรมสำเร็จรูป แต่อย่าลืมคำนึงถึงข้อดีที่ไดรฟ์ได้รับเมื่อใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน:

1. ทรัพยากรที่ยาวนานกว่าเครื่องรวบรวมอย่างมาก
2. ประสิทธิภาพสูง
3. กำลังสูงกว่ามอเตอร์คอลเลกเตอร์
4. ความเร็วในการหมุนเร็วขึ้นมาก
5. ไม่เกิดประกายไฟระหว่างการทำงาน ดังนั้นจึงสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอันตรายจากไฟไหม้สูงได้
6. การทำงานของไดรฟ์ที่ง่ายมาก
7. ไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติมเพื่อระบายความร้อนระหว่างการทำงาน

ในบรรดาข้อบกพร่องเราสามารถแยกแยะค่าใช้จ่ายที่สูงมากได้หากเราคำนึงถึงราคาของคอนโทรลเลอร์ด้วย แม้จะเป็นเวลาสั้น ๆ ก็ไม่สามารถเปิดมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพได้ นอกจากนี้การซ่อมมอเตอร์ดังกล่าวยังยากกว่ามากเนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบ

การทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านขึ้นอยู่กับไดรฟ์ไฟฟ้าที่สร้างสนามแม่เหล็กหมุน ปัจจุบันมีอุปกรณ์หลายประเภทที่มีลักษณะแตกต่างกัน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและการใช้วัสดุใหม่ที่มีแรงบีบบังคับสูงและความอิ่มตัวของสนามแม่เหล็กในระดับที่เพียงพอ จึงเป็นไปได้ที่จะได้รับสนามแม่เหล็กแรงสูงและเป็นผลให้โครงสร้างวาล์วชนิดใหม่ซึ่ง ไม่มีขดลวดบนส่วนประกอบของโรเตอร์หรือสตาร์ทเตอร์ การใช้สวิตช์ประเภทเซมิคอนดักเตอร์อย่างแพร่หลายด้วยพลังงานสูงและต้นทุนที่สมเหตุสมผลช่วยเร่งให้เกิดการออกแบบดังกล่าว อำนวยความสะดวกในการดำเนินการ และขจัดความยุ่งยากในการเปลี่ยนจำนวนมาก

หลักการทำงาน

เพิ่มความน่าเชื่อถือ ลดต้นทุน และการผลิตที่ง่ายขึ้น โดยปราศจากองค์ประกอบสวิตชิ่งเชิงกล ขดลวดโรเตอร์ และแม่เหล็กถาวร ในขณะเดียวกันก็สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้เนื่องจากการสูญเสียแรงเสียดทานในระบบสะสมลดลง มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามารถทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสต่อเนื่อง ตัวเลือกหลังมีความคล้ายคลึงกันอย่างเห็นได้ชัดกับลักษณะเฉพาะของมันคือการก่อตัวของสนามแม่เหล็กหมุนและการใช้กระแสพัลส์ มันขึ้นอยู่กับสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของการออกแบบ

การคำนวณตำแหน่ง

การสร้างพัลส์เกิดขึ้นในระบบควบคุมหลังจากสัญญาณที่สะท้อนตำแหน่งของโรเตอร์ ระดับของแรงดันและแหล่งจ่ายโดยตรงขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนของมอเตอร์ เซ็นเซอร์ในสตาร์ทเตอร์จะตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์และส่งสัญญาณไฟฟ้า แอมพลิจูดของสัญญาณจะเปลี่ยนไปพร้อมกับขั้วแม่เหล็กที่ผ่านเข้ามาใกล้เซ็นเซอร์ ยังมีเทคนิคการจัดตำแหน่งแบบไร้เซ็นเซอร์ รวมถึงเส้นทางปัจจุบันและทรานสดิวเซอร์ PWM บนขั้วต่ออินพุตช่วยรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันและการควบคุมพลังงาน

สำหรับโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวร การจ่ายกระแสไฟฟ้าไม่จำเป็น เนื่องจากไม่มีการสูญเสียในขดลวดโรเตอร์ มอเตอร์ไขควงไร้แปรงถ่านมีความเฉื่อยต่ำเนื่องจากไม่มีขดลวดและคอมมิวเตเตอร์แบบกลไก ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะใช้ความเร็วสูงโดยไม่มีประกายไฟและเสียงรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสสูงและการกระจายความร้อนที่ง่ายขึ้นทำได้โดยการวางวงจรความร้อนบนสเตเตอร์ นอกจากนี้ยังควรสังเกตว่ามีหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ในตัวในบางรุ่น

องค์ประกอบแม่เหล็ก

ตำแหน่งของแม่เหล็กอาจแตกต่างกันไปตามขนาดของมอเตอร์ เช่น บนเสาหรือรอบๆ โรเตอร์ทั้งหมด การสร้างแม่เหล็กคุณภาพสูงที่มีกำลังสูงกว่าสามารถทำได้โดยการใช้นีโอไดเมียมร่วมกับโบรอนและเหล็ก แม้จะมีประสิทธิภาพสูง มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับไขควงแม่เหล็กถาวรก็มีข้อเสียบางประการ รวมถึงการสูญเสียคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่อุณหภูมิสูง แต่มีประสิทธิภาพมากกว่าและไม่มีการสูญเสียเมื่อเทียบกับเครื่องจักรที่มีขดลวดในการออกแบบ

พัลส์ของอินเวอร์เตอร์กำหนดกลไก ด้วยความถี่การจ่ายคงที่ มอเตอร์จะทำงานด้วยความเร็วคงที่ในวงจรเปิด ดังนั้น ความเร็วในการหมุนจึงแตกต่างกันไปตามระดับความถี่ของการจ่าย

ลักษณะเฉพาะ

มันทำงานในโหมดการตั้งค่าและมีการทำงานของอะนาล็อกของแปรงซึ่งความเร็วนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ กลไกนี้มีข้อดีหลายประการ:

• ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในการสะกดจิตและการรั่วไหลของกระแส
• การปฏิบัติตามความเร็วในการหมุนและแรงบิด
• ความเร็วไม่ จำกัด เพียงส่งผลกระทบต่อตัวสะสมและขดลวดไฟฟ้าแบบหมุน
• ไม่จำเป็นต้องมีสวิตช์และขดลวดกระตุ้น
• แม่เหล็กที่ใช้มีน้ำหนักเบาและมีขนาดกะทัดรัด
• โมเมนต์แรงสูง
• ความอิ่มตัวของพลังงานและประสิทธิภาพ

การใช้งาน

DC ที่มีแม่เหล็กถาวรส่วนใหญ่พบในอุปกรณ์ที่มีกำลังภายใน 5 กิโลวัตต์ ในอุปกรณ์ที่ทรงพลังกว่า การใช้งานนั้นไม่มีเหตุผล นอกจากนี้ยังควรสังเกตว่าแม่เหล็กในมอเตอร์ประเภทนี้มีความไวเป็นพิเศษต่ออุณหภูมิสูงและสนามแม่เหล็กแรงสูง ตัวเลือกการเหนี่ยวนำและแปรงไม่มีข้อเสียดังกล่าว เครื่องยนต์ถูกใช้อย่างแข็งขันในการขับเคลื่อนยานยนต์เนื่องจากไม่มีแรงเสียดทานในท่อร่วม ในคุณสมบัติต่างๆ จำเป็นต้องเน้นความสม่ำเสมอของแรงบิดและกระแส ซึ่งช่วยลดเสียงรบกวนจากอะคูสติก

ประวัติเล็กน้อย:

ปัญหาหลักของเครื่องยนต์ทั้งหมดคือความร้อนสูงเกินไป โรเตอร์หมุนภายในสเตเตอร์บางชนิดดังนั้นความร้อนจากความร้อนสูงเกินไปจึงไม่ไปไหน ผู้คนเกิดความคิดที่ยอดเยี่ยม: เพื่อหมุนไม่ใช่โรเตอร์ แต่หมุนสเตเตอร์ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงด้วยอากาศระหว่างการหมุน เมื่อเครื่องยนต์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้น มันถูกใช้อย่างกว้างขวางในการบินและการต่อเรือ และด้วยเหตุนี้จึงมีชื่อเล่นว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ในไม่ช้าอะนาล็อกไฟฟ้าของมอเตอร์ไร้แปรงก็ถูกสร้างขึ้น พวกเขาเรียกมันว่ามอเตอร์ไร้แปรงเพราะมันไม่มีตัวสะสม (แปรง)

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน.

มอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรง (อังกฤษไร้แปรงถ่าน) มาหาเราเมื่อไม่นานมานี้ อายุ 10-15 ปี. ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์สะสมตรงที่ใช้พลังงานจากกระแสสลับสามเฟส มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในช่วง RPM ที่กว้างขึ้นและอีกมากมาย ประสิทธิภาพสูง. ในขณะเดียวกันการออกแบบเครื่องยนต์ก็ค่อนข้างเรียบง่าย ไม่มีชุดแปรงที่ถูกับโรเตอร์ตลอดเวลาและทำให้เกิดประกายไฟ เราสามารถพูดได้ว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงไม่มีการสึกหรอ ราคาของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านนั้นสูงกว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านเล็กน้อย เนื่องจากมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านทั้งหมดมีตลับลูกปืนและโดยทั่วไปจะมีคุณภาพสูงกว่า

การทดสอบได้แสดง:
ก้านพร้อมสกรู 8x6 = 754 กรัม,
รอบต่อนาที = 11550 รอบต่อนาที,
การใช้พลังงาน = 9 วัตต์(ไม่มีสกรู) , 101 วัตต์(พร้อมสกรู),

พลังและประสิทธิภาพ

พลังงานสามารถคำนวณได้ดังนี้:
1) กำลังในกลศาสตร์คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้: N=F*vโดยที่ F คือแรง และ v คือความเร็ว แต่เนื่องจากสกรูอยู่ในสถานะคงที่ จึงไม่มีการเคลื่อนไหว ยกเว้นการหมุน หากมอเตอร์นี้ติดตั้งในโมเดลเครื่องบิน จะสามารถวัดความเร็วได้ (เท่ากับ 12 m / s) และคำนวณพลังงานที่มีประโยชน์:
N มีประโยชน์ \u003d 7.54 * 12 \u003d 90.48 วัตต์
2) ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าหาได้จากสูตรต่อไปนี้: ประสิทธิภาพ = N ประโยชน์ / N ที่ใช้ไป * 100%, ที่ไหน ไม่มีค่าใช้จ่าย = 101 วัตต์
ประสิทธิภาพ= 90.48/101 *100%= 90%
โดยเฉลี่ยแล้ว ประสิทธิภาพของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านนั้นมีอยู่จริงและผันผวนประมาณ 90% (ประสิทธิภาพสูงสุดที่ได้จากมอเตอร์ประเภทนี้คือ 99.68% )

ข้อมูลจำเพาะของเครื่องยนต์:

แรงดันไฟฟ้า: 11.1 โวลต์
ผลประกอบการ: 11550 รอบต่อนาที
กระแสสูงสุด: 15ก
พลัง: 200 วัตต์
แรงขับ: 754 กรัม (สกรู 8x6)

บทสรุป:

ราคาของสิ่งใดก็ตามขึ้นอยู่กับขนาดของการผลิต ผู้ผลิตมอเตอร์ไร้แปรงถ่านกำลังเพิ่มจำนวนขึ้นราวกับดอกเห็ดหลังฝนตก ดังนั้นฉันอยากจะเชื่อว่าในอนาคตอันใกล้นี้ราคาของคอนโทรลเลอร์และมอเตอร์ไร้แปรงถ่านจะลดลงเช่นเดียวกับอุปกรณ์ควบคุมวิทยุ ... ความเป็นไปได้ของไมโครอิเล็กทรอนิกส์กำลังขยายตัวทุกวันขนาดและน้ำหนักของคอนโทรลเลอร์จะค่อยๆ ลดลง . สามารถสันนิษฐานได้ว่าในอนาคตอันใกล้จะมีการสร้างตัวควบคุมโดยตรงในเครื่องยนต์! บางทีเราอาจจะมีชีวิตอยู่เพื่อดูวันนี้...

คุณสมบัติที่โดดเด่น:

• ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับ BKEPT
• ใช้ตัวควบคุมสเตจพลังงาน
• ตัวอย่างโค้ดโปรแกรม

บทนำ

บันทึกการใช้งานนี้อธิบายวิธีการใช้การควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน (BCEM) โดยใช้ตัวเข้ารหัสที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR AT90PWM3

แกน AVR ประสิทธิภาพสูงของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งมีตัวควบคุมสเตจพลังงาน ช่วยให้คุณสามารถติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านความเร็วสูงได้

เอกสารนี้อธิบายโดยสังเขปหลักการทำงานของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน กล่าวถึงรายละเอียดเกี่ยวกับการควบคุมโหมดสัมผัสของ UECPT และอธิบายแผนภาพวงจรของการออกแบบอ้างอิง ATAVRMC100 ซึ่งอ้างอิงตามคำแนะนำการใช้งานนี้

นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการใช้งานซอฟต์แวร์กับลูปควบคุมที่ดำเนินการโดยซอฟต์แวร์ตามตัวควบคุม PID ในการควบคุมกระบวนการเปลี่ยน จะใช้เฉพาะเซ็นเซอร์ตำแหน่งตามเอฟเฟกต์ Hall เท่านั้น

หลักการทำงาน

ขอบเขตการใช้งานของ BKEPT เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นผลมาจากข้อดีหลายประการ:

1. การไม่มีชุดประกอบท่อร่วมซึ่งช่วยลดความยุ่งยากหรือแม้แต่ลดการบำรุงรักษา
2. การสร้างระดับเสียงและเสียงรบกวนทางไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์ DC คอมมิวเตเตอร์ทั่วไป
3. ความสามารถในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย (กับผลิตภัณฑ์ไวไฟ)
4. สมดุลที่ดีระหว่างน้ำหนักและกำลัง...

มอเตอร์ประเภทนี้มีลักษณะเฉื่อยเล็กน้อยของโรเตอร์ tk ขดลวดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ สวิตช์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ช่วงเวลาการเปลี่ยนจะถูกกำหนดโดยข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตำแหน่ง หรือโดยการวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับที่เกิดจากขดลวด

เมื่อควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์ BKEPT ประกอบด้วยสามส่วนหลัก: สเตเตอร์ โรเตอร์ และเซ็นเซอร์ฮอลล์

สเตเตอร์ของ BKEPT สามเฟสแบบคลาสสิกประกอบด้วยขดลวดสามเส้น ในมอเตอร์หลายรุ่น ขดลวดจะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนเพื่อลดการกระเพื่อมของแรงบิด

รูปที่ 1 แสดงวงจรไฟฟ้าเทียบเท่าสเตเตอร์ ประกอบด้วยขดลวดสามเส้น แต่ละเส้นมีสามองค์ประกอบที่ต่ออนุกรมกัน: ความเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และแรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับ

รูปที่ 1 วงจรสมมูลของสเตเตอร์ไฟฟ้า (สามเฟส สามขดลวด)

โรเตอร์ BKEPT ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรจำนวนคู่ จำนวนขั้วแม่เหล็กในโรเตอร์ยังส่งผลต่อขนาดพิทช์และระลอกของแรงบิดอีกด้วย ยิ่งจำนวนขั้วมากเท่าใด ขนาดขั้นตอนการหมุนก็จะยิ่งเล็กลงและแรงกระเพื่อมของแรงบิดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น สามารถใช้แม่เหล็กถาวรที่มีขั้วคู่ 1..5 ได้ ในบางกรณี จำนวนคู่ขั้วจะเพิ่มขึ้นเป็น 8 (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 สเตเตอร์และโรเตอร์ของ BKEPT แบบสามเฟส สามขดลวด

ขดลวดถูกติดตั้งอย่างถาวร และแม่เหล็กจะหมุน โรเตอร์ BKEPT มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าเมื่อเทียบกับโรเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงสากลทั่วไป ซึ่งขดลวดจะอยู่บนโรเตอร์

เซ็นเซอร์ฮอลล์

ในการประเมินตำแหน่งของโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall สามตัวถูกสร้างขึ้นในตัวเรือนมอเตอร์ เซ็นเซอร์ถูกติดตั้งที่มุม 120° ซึ่งกันและกัน ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์เหล่านี้ ทำให้สามารถสลับสวิตช์ต่างๆ ได้ 6 แบบ

การสลับเฟสขึ้นอยู่กับสถานะของเซ็นเซอร์ Hall

แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดเปลี่ยนไปหลังจากเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall เมื่อการซิงโครไนซ์สวิตช์ทำอย่างถูกต้อง แรงบิดจะคงที่โดยประมาณและสูง

รูปที่ 3 สัญญาณเซ็นเซอร์ Hall ระหว่างการหมุน

การสลับเฟส

เพื่อจุดประสงค์ในการอธิบายการทำงานของ BKEPT แบบสามเฟสแบบง่ายเราจะพิจารณาเฉพาะรุ่นที่มีสามขดลวด ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ การสลับเฟสขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องกับขดลวดมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นและเริ่มการหมุน วิธีการควบคุมสวิตชิ่งที่ใช้กันทั่วไปและง่ายที่สุดที่ใช้ในการควบคุม BKEPT คือวงจรเปิด-ปิด เมื่อขดลวดนำกระแสหรือไม่นำไฟฟ้า ในครั้งเดียวสามารถจ่ายไฟได้เพียงสองขดลวดเท่านั้นและขดลวดที่สามยังคงปิดอยู่ การต่อขดลวดเข้ากับรางไฟฟ้าทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า วิธีนี้เรียกว่าการสลับคีย์สโตนหรือการสลับบล็อก

ในการควบคุม BKEPT จะใช้สเตจพลังงานซึ่งประกอบด้วยฮาล์ฟบริดจ์ 3 ตัว แผนภาพสเตจกำลังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4. สเตจกำลัง

ตามค่าที่อ่านได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะพิจารณาว่าควรปิดปุ่มใด

ตารางที่ 1. การสลับคีย์ตามเข็มนาฬิกา

สำหรับมอเตอร์หลายสนาม การหมุนด้วยไฟฟ้าไม่ตรงกับการหมุนของกลไก ตัวอย่างเช่น BKEPT สี่ขั้ว สี่รอบของการหมุนด้วยไฟฟ้าสอดคล้องกับการหมุนเชิงกลหนึ่งครั้ง

กำลังและความเร็วของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก ความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนกระแสผ่านขดลวด วิธีทั่วไปในการควบคุมกระแสผ่านขดลวดคือการควบคุมกระแสเฉลี่ย สำหรับสิ่งนี้จะใช้การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) ซึ่งเป็นรอบการทำงานที่กำหนดค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าข้ามขดลวดและเป็นผลให้ค่ากระแสเฉลี่ยและความเร็วในการหมุน สามารถปรับความเร็วได้ที่ความถี่ตั้งแต่ 20 ถึง 60 kHz

สนามหมุนของ BKEPT สามเฟสสามขดลวดแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 ขั้นตอนการเปลี่ยนและฟิลด์หมุนเวียน

กระบวนการเปลี่ยนจะสร้างสนามแบบหมุน ในขั้นตอนที่ 1 เฟส A เชื่อมต่อกับรางกำลังไฟฟ้าบวกด้วยสวิตช์ SW1 เฟส B เชื่อมต่อกับทั่วไปด้วยสวิตช์ SW4 และเฟส C ยังคงไม่ได้เชื่อมต่อ เฟส A และ B สร้างเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กสองตัว (แสดงด้วยลูกศรสีแดงและสีน้ำเงิน ตามลำดับ) และผลรวมของเวกเตอร์ทั้งสองนี้จะให้เวกเตอร์ฟลักซ์ของสเตเตอร์ (ลูกศรสีเขียว) หลังจากนั้นโรเตอร์จะพยายามติดตามฟลักซ์แม่เหล็ก ทันทีที่โรเตอร์มาถึงตำแหน่งหนึ่งซึ่งสถานะของเซ็นเซอร์ Hall เปลี่ยนจากค่า "010" เป็น "011" ขดลวดมอเตอร์จะเปลี่ยนตามนั้น: เฟส B ยังคงไม่มีพลังงาน และเฟส C เชื่อมต่อกับทั่วไป สิ่งนี้นำไปสู่การสร้างเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กสเตเตอร์ใหม่ (ระยะที่ 2)

ถ้าเราทำตามแผนการสวิตชิ่งที่แสดงในรูปที่ 3 และตารางที่ 1 เราจะได้เวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กที่แตกต่างกัน 6 แบบซึ่งสอดคล้องกับขั้นตอนการสวิตชิ่ง 6 สเตจ หกขั้นตอนสอดคล้องกับหนึ่งรอบของโรเตอร์

ชุดสตาร์ท ATAVRMC100

แผนภาพวงจรแสดงในรูปที่ 21, 22, 23 และ 24 ที่ส่วนท้ายของเอกสาร

โปรแกรมประกอบด้วยลูปควบคุมความเร็วโดยใช้ตัวควบคุม PID ตัวควบคุมดังกล่าวประกอบด้วยสามลิงค์ซึ่งแต่ละอันมีค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของตัวเอง: Kp, Ki และ Kd

Kp คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์ตามสัดส่วน Ki คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์ที่รวมเข้าด้วยกัน และ Kd คือค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของลิงก์ที่มีความแตกต่าง ความเบี่ยงเบนของความเร็วที่กำหนดจากความเร็วจริง (ในรูปที่ 6 เรียกว่า "สัญญาณที่ไม่ตรงกัน") จะถูกประมวลผลโดยแต่ละลิงก์ ผลลัพธ์ของการดำเนินการเหล่านี้จะถูกเพิ่มและป้อนให้กับเครื่องยนต์เพื่อให้ได้ความเร็วที่ต้องการ (ดูรูปที่ 6)

รูปที่ 6 แผนภาพโครงสร้างของตัวควบคุม PID

ค่าสัมประสิทธิ์ Kp มีผลต่อระยะเวลาของกระบวนการชั่วคราว ค่าสัมประสิทธิ์ Ki ช่วยให้คุณลดข้อผิดพลาดแบบคงที่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง Kd จะใช้เพื่อทำให้ตำแหน่งคงที่ (ดูคำอธิบายของลูปควบคุมในไฟล์เก็บถาวรพร้อมซอฟต์แวร์สำหรับเปลี่ยน ค่าสัมประสิทธิ์)

คำอธิบายฮาร์ดแวร์

ดังแสดงในรูปที่ 7 ไมโครคอนโทรลเลอร์ประกอบด้วย Power Stage Controllers (PSC) 3 ตัว PSC แต่ละตัวสามารถคิดได้ว่าเป็นโมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ (PWM) ที่มีสัญญาณเอาต์พุตสองสัญญาณ PSC รองรับความสามารถในการควบคุมการหน่วงเวลาที่ไม่ทับซ้อนกันของสวิตช์ไฟ (ดูเอกสารประกอบ AT90PWM3 สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของ PSC เช่นเดียวกับรูปที่ 9) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดกระแสไฟฟ้าทะลุ

อินพุตสัญญาณเตือน (Over_Current, กระแสเกิน) เชื่อมโยงกับ PSCIN อินพุตสัญญาณเตือนช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ปิดเอาต์พุต PSC ทั้งหมด

รูปที่ 7 การใช้งานฮาร์ดแวร์

ในการวัดกระแส สามารถใช้แชนเนลดิฟเฟอเรนเชียลสองแชนเนลที่มีสเตจขยายที่ตั้งโปรแกรมได้ (Ku=5, 10, 20 หรือ 40) หลังจากเลือกอัตราขยายแล้ว จำเป็นต้องเลือกค่าของตัวต้านทานแบบแบ่งเพื่อให้ครอบคลุมช่วงการแปลงที่สมบูรณ์ที่สุด

สัญญาณ Over_Current ถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องเปรียบเทียบภายนอก แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของเครื่องเปรียบเทียบสามารถปรับได้โดยใช้ DAC ภายใน

การสลับเฟสจะต้องดำเนินการตามค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall DC_A, DC_B และ DC_C เชื่อมต่อกับอินพุตของแหล่งขัดจังหวะภายนอกหรือกับตัวเปรียบเทียบภายในสามตัว ตัวเปรียบเทียบสร้างการขัดจังหวะประเภทเดียวกันกับการขัดจังหวะภายนอก รูปที่ 8 แสดงวิธีใช้พอร์ต I/O ในชุดเริ่มต้น

รูปที่ 8 การใช้พอร์ต I/O ของไมโครคอนโทรลเลอร์ (แพ็คเกจ SO32)

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

เอาต์พุต H_x และ L_x ใช้เพื่อควบคุมสะพานไฟ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ขึ้นอยู่กับตัวควบคุมสเตจพลังงาน (PSC) ที่สร้างสัญญาณ PWM ในแอปพลิเคชันดังกล่าว ขอแนะนำให้ใช้โหมดจัดกึ่งกลาง (ดูรูปที่ 9) ซึ่งใช้รีจิสเตอร์ OCR0RA เพื่อนาฬิกาเริ่มต้นการแปลง ADC สำหรับการวัดกระแส

รูปที่ 9 ออสซิลโลแกรมของสัญญาณ PSCn0 และ PSCn1 ในโหมดกึ่งกลาง

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

การหยุดชั่วคราวที่ไม่ทับซ้อนกันระหว่าง PSCn0 และ PSCn1:

• |OCRnSB - OCRnSA| *1/ฟค.ปสก

บล็อก PSC ถูกโอเวอร์คล็อกโดยสัญญาณ CLKPSC

สามารถใช้หนึ่งในสองวิธีเพื่อจ่ายสัญญาณ PWM ไปยังสเตจพลังงาน วิธีแรกคือการใช้สัญญาณ PWM กับส่วนบนและส่วนล่างของสเตจพลังงาน และวิธีที่สองคือการใช้สัญญาณ PWM กับส่วนบนเท่านั้น

คำอธิบายของซอฟต์แวร์

Atmel ได้พัฒนาไลบรารีเพื่อจัดการ CKET ขั้นตอนแรกในการใช้งานคือการกำหนดค่าและเริ่มต้นไมโครคอนโทรลเลอร์

การกำหนดค่าและการเริ่มต้นของไมโครคอนโทรลเลอร์

ในการทำเช่นนี้ ให้ใช้ฟังก์ชัน mc_init_motor() โดยจะเรียกใช้ฟังก์ชันการกำหนดค่าเริ่มต้นของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ และยังกำหนดค่าเริ่มต้นของพารามิเตอร์มอเตอร์ทั้งหมด (ทิศทางการหมุน ความเร็ว และการหยุดของมอเตอร์)

โครงสร้างการใช้งานซอฟต์แวร์

หลังจากกำหนดค่าและเริ่มต้นไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว เครื่องยนต์สามารถสตาร์ทได้ จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันเพียงไม่กี่อย่างในการควบคุมมอเตอร์ ฟังก์ชันทั้งหมดถูกกำหนดใน mc_lib.h:

เป็นโมฆะ mc_motor_run (โมฆะ) - ใช้เพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ ฟังก์ชันลูปการรักษาเสถียรภาพถูกเรียกใช้เพื่อตั้งค่ารอบการทำงานของ PWM หลังจากนั้นจะทำการสลับเฟสแรก Bool mc_motor_is_running(void) - กำหนดสถานะของเครื่องยนต์ ถ้า "1" แสดงว่าเครื่องยนต์กำลังทำงาน ถ้า "0" แสดงว่าเครื่องยนต์หยุดทำงาน เป็นโมฆะ mc_motor_stop (โมฆะ) - ใช้เพื่อหยุดมอเตอร์ เป็นโมฆะ mc_set_motor_speed (ความเร็ว U8) - ตั้งค่าความเร็วที่ผู้ใช้ระบุ U8 mc_get_motor_speed(void) - ส่งกลับความเร็วที่ผู้ใช้ระบุ ถือเป็นโมฆะ mc_set_motor_direction (ทิศทาง U8) - ตั้งค่าทิศทางการหมุนเป็น "CW" (ตามเข็มนาฬิกา) หรือ "CCW" (ทวนเข็มนาฬิกา) U8 mc_get_motor_direction(void) - ส่งกลับทิศทางปัจจุบันของการหมุนของมอเตอร์ U8 mc_set_motor_measred_speed(U8 วัดความเร็วได้) - จัดเก็บความเร็วที่วัดได้ในตัวแปร U8 mc_get_motor_measured_speed(void) - ส่งกลับค่าความเร็วที่วัดได้ void mc_set_Close_Loop(void) void mc_set_Open_Loop(void) - การกำหนดค่าลูปทำให้เสถียร: ลูปปิดหรือลูปเปิด (ดูรูปที่ 13)

รูปที่ 10 การกำหนดค่า AT90PWM3

รูปที่ 11 โครงสร้างซอฟต์แวร์

รูปที่ 11 แสดงสี่ตัวแปร mc_run_stop (เริ่ม/หยุด), mc_direction (ทิศทาง), mc_cmd_speed (ตั้งค่าความเร็ว) และ mc_measured_speed (ความเร็วที่วัดได้) เป็นตัวแปรโปรแกรมพื้นฐานที่สามารถเข้าถึงได้ผ่านฟังก์ชันที่ผู้ใช้กำหนดตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

การใช้งานซอฟต์แวร์สามารถมองเป็นกล่องดำที่มีชื่อ "การควบคุมมอเตอร์" (รูปที่ 12) และอินพุตหลายตัว (mc_run_stop, mc_direction, mc_cmd_speed, mc_measured_speed) และเอาต์พุต (สัญญาณควบคุมพาวเวอร์บริดจ์ทั้งหมด)

รูปที่ 12 ตัวแปรหลักของโปรแกรม

ฟังก์ชันส่วนใหญ่มีอยู่ใน mc_drv.h มีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ ฟังก์ชั่นสามารถแบ่งออกเป็นสี่คลาสหลัก:

• การเริ่มต้นฮาร์ดแวร์
เป็นโมฆะ mc_init_HW (เป็นโมฆะ); การกำหนดค่าเริ่มต้นฮาร์ดแวร์เสร็จสิ้นในฟังก์ชันนี้ นี่คือจุดเริ่มต้นของพอร์ต การขัดจังหวะ ตัวจับเวลา และตัวควบคุมสเตจพลังงาน

เป็นโมฆะ mc_init_SW (เป็นโมฆะ); ใช้เพื่อเริ่มต้นซอฟต์แวร์ เปิดใช้งานการขัดจังหวะทั้งหมด

เป็นโมฆะ mc_init_port (เป็นโมฆะ); เริ่มต้นพอร์ต I/O โดยระบุผ่านรีจิสเตอร์ DDRx ซึ่งพินทำหน้าที่เป็นอินพุตและเอาต์พุต รวมทั้งระบุว่าอินพุตใดที่จะเปิดใช้งานตัวต้านทานแบบดึงขึ้น (ผ่านรีจิสเตอร์ PORTx)

เป็นโมฆะ mc_init_pwm (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้เริ่ม PLL และรีเซ็ตการลงทะเบียน PSC ทั้งหมด

เป็นโมฆะ mc_init_IT (เป็นโมฆะ); แก้ไขฟังก์ชันนี้เพื่อเปิดหรือปิดใช้งานประเภทการขัดจังหวะ

เป็นโมฆะ PSC0_Init (int dt0 ที่ไม่ได้ลงชื่อ, int ot0 ที่ไม่ได้ลงชื่อ, int dt1 ที่ไม่ได้ลงชื่อ, int ot1 ที่ไม่ได้ลงชื่อ); เป็นโมฆะ PSC1_Init (int dt0 ที่ไม่ได้ลงชื่อ, int ot0 ที่ไม่ได้ลงชื่อ, int dt1 ที่ไม่ได้ลงชื่อ, int ot1 ที่ไม่ได้ลงชื่อ); เป็นโมฆะ PSC2_Init (unsigned int dt0, unsigned int ot0, unsigned int dt1, unsigned int ot1); PSCx_Init อนุญาตให้ผู้ใช้เลือกคอนฟิกูเรชัน power stage controller (PSC) ของไมโครคอนโทรลเลอร์

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

  โมฆะ mc_hall_a (โมฆะ); _interrupt เป็นโมฆะ mc_hall_b (เป็นโมฆะ); _interrupt เป็นโมฆะ mc_hall_c (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันเหล่านี้จะทำงานหากตรวจพบการขัดจังหวะจากภายนอก (การเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall) ช่วยให้คุณสามารถสลับเฟสและคำนวณความเร็วได้

  เป็นโมฆะ mc_duty_cycle (ระดับ U8); ฟังก์ชันนี้ตั้งค่ารอบการทำงานของ PWM ตามการกำหนดค่า PSC

  เป็นโมฆะ mc_switch_commutation (ตำแหน่ง U8); การสลับเฟสจะดำเนินการตามค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall และเฉพาะเมื่อผู้ใช้สตาร์ทเครื่องยนต์เท่านั้น

• การกำหนดค่าเวลาการแปลงเป็นโมฆะ mc_config_sampling_period (โมฆะ); เริ่มต้นตัวจับเวลา 1 เพื่อสร้างการขัดจังหวะทุกๆ 250 µs _interrupt เป็นโมฆะ launch_sampling_period (เป็นโมฆะ); หลังจากเปิดใช้งานอินเตอร์รัปต์ 250 µs แฟล็กจะถูกตั้งค่า สามารถใช้เพื่อควบคุมเวลาการแปลง
• การประเมินความเร็วเป็นโมฆะ mc_config_time_estimation_speed (เป็นโมฆะ); การกำหนดค่า Timer 0 เพื่อดำเนินการฟังก์ชันการคำนวณความเร็ว

  ถือเป็นโมฆะ mc_estimation_speed (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้จะคำนวณความเร็วรอบเครื่องยนต์ตามหลักการวัดช่วงเวลาพัลส์ของเซ็นเซอร์ Hall effect

  ขัดจังหวะเป็นโมฆะ ovfl_timer (เป็นโมฆะ); เมื่อเกิดการขัดจังหวะ ตัวแปร 8 บิตจะเพิ่มขึ้นเพื่อใช้ตัวจับเวลา 16 บิตโดยใช้ตัวจับเวลา 8 บิต

• การวัดปัจจุบัน _interrupt เป็นโมฆะ ADC_EOC (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชัน ADC_EOC จะทำงานทันทีหลังจากการแปลงแอมพลิฟายเออร์เสร็จสิ้นเพื่อตั้งค่าแฟล็กที่ผู้ใช้สามารถใช้ได้

  เป็นโมฆะ mc_init_current_measure (เป็นโมฆะ); ฟังก์ชันนี้เริ่มต้นแอมพลิฟายเออร์ 1 สำหรับการวัดกระแส

  U8 mc_get_current (เป็นโมฆะ); การอ่านค่าปัจจุบันหากการแปลงเสร็จสมบูรณ์

  บูล mc_conversion_is_finished (โมฆะ); ระบุความสมบูรณ์ของการแปลง

  เป็นโมฆะ mc_ack_EOC (เป็นโมฆะ); รีเซ็ตแฟล็กเสร็จสิ้นการแปลง

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

ลูปการทำให้เสถียรถูกเลือกโดยใช้สองฟังก์ชัน: เปิด (mc_set_Open_Loop()) หรือลูปปิด (mc_set_Close_Loop()) รูปที่ 13 แสดงลูปการรักษาเสถียรภาพที่ใช้ซอฟต์แวร์

รูปที่ 13. ลูปการรักษาเสถียรภาพ

วงปิดเป็นวงรอบรักษาเสถียรภาพความเร็วตามตัวควบคุม PID

ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ ปัจจัย Kp ใช้เพื่อทำให้เวลาตอบสนองของมอเตอร์คงที่ ขั้นแรกให้ตั้งค่า Ki และ Kd เป็น 0 เพื่อให้ได้เวลาตอบสนองที่ต้องการของมอเตอร์ จำเป็นต้องเลือกค่า Kp

• หากเวลาตอบสนองสั้นเกินไป ให้เพิ่ม Kp
• หากเวลาตอบสนองเร็ว แต่ไม่เสถียร ให้ลด Kp

รูปที่ 14. การตั้งค่า Kp

พารามิเตอร์ Ki ใช้เพื่อระงับข้อผิดพลาดแบบคงที่ ปล่อยให้ค่าสัมประสิทธิ์ Kp ไม่เปลี่ยนแปลงและตั้งค่าพารามิเตอร์ Ki

• หากข้อผิดพลาดแตกต่างจากศูนย์ ให้เพิ่ม Ki
• หากการระงับข้อผิดพลาดนำหน้าด้วยกระบวนการแกว่ง ให้ลด Ki

รูปที่ 15. การตั้งค่า Ki

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

การตั้งค่าพารามิเตอร์ Kd:

• หากประสิทธิภาพต่ำ ให้เพิ่มซีดี
• ด้วยความไม่เสถียร Kd จะต้องลดลง

พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือเวลาในการแปลง จะต้องเลือกให้สัมพันธ์กับเวลาตอบสนองของระบบ เวลาในการแปลงต้องเป็นเวลาอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของเวลาตอบสนองของระบบ (ตามกฎของ Kotelnikov)

มีฟังก์ชันสองฟังก์ชันสำหรับกำหนดค่าเวลาในการแปลง (ตามที่กล่าวไว้ด้านบน)

ผลลัพธ์จะแสดงในตัวแปรร่วม g_tick ซึ่งตั้งค่าไว้ทุกๆ 250 µs ด้วยตัวแปรนี้ คุณสามารถปรับเวลาการแปลงได้

การใช้ CPU และหน่วยความจำ

การวัดทั้งหมดดำเนินการที่ความถี่ออสซิลเลเตอร์ 8 MHz นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับประเภทมอเตอร์ (จำนวนคู่ขั้ว) เมื่อใช้มอเตอร์ที่มีขั้ว 5 คู่ ความถี่สัญญาณที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall จะต่ำกว่าความเร็วมอเตอร์ 5 เท่า

ผลลัพธ์ทั้งหมดที่แสดงในรูปที่ 16 ได้รับโดยใช้ UCFC สามเฟส 5 คู่ด้วยความเร็วสูงสุด 14,000 รอบต่อนาที

รูปที่ 16 การใช้ความเร็วของไมโครคอนโทรลเลอร์

ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ระดับโหลดไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ที่ประมาณ 18% โดยมีเวลาในการแปลง 80 ms และความเร็วในการหมุน 14,000 รอบต่อนาที

การประมาณครั้งแรกสามารถทำได้ด้วยมอเตอร์ที่เร็วขึ้นและด้วยการเพิ่มฟังก์ชันเสถียรภาพในปัจจุบัน เวลาการดำเนินการของฟังก์ชัน mc_regulation_loop() อยู่ระหว่าง 45 ถึง 55 µs (คุณต้องคำนึงถึงเวลาในการแปลง ADC ประมาณ 7 µs) เลือก BKEPT ที่มีเวลาตอบสนองปัจจุบันประมาณ 2-3 ms, เสาห้าคู่และความเร็วการหมุนสูงสุดประมาณ 2-3 ms สำหรับการประเมิน

รอบเครื่องยนต์สูงสุดประมาณ 50,000 รอบต่อนาที หากโรเตอร์ใช้เสา 5 คู่ ความถี่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall จะเป็น (50,000 รอบต่อนาที/60)*5 = 4167 Hz ฟังก์ชัน mc_estimation_speed() จะทำงานในทุกขอบที่เพิ่มขึ้นของเซ็นเซอร์ Hall A เช่น ทุกๆ 240 µs สำหรับเวลาทำงาน 31 µs

ฟังก์ชัน mc_switch_commutation() ขึ้นอยู่กับการทำงานของเซ็นเซอร์ Hall การทำงานเมื่อขอบเกิดขึ้นที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall หนึ่งในสามตัว (ขอบที่เพิ่มขึ้นหรือลดลง) ดังนั้นการขัดจังหวะ 6 ครั้งจึงถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ในช่วงพัลส์เดียว และความถี่การเรียกใช้ฟังก์ชันที่ได้คือ 240/6 µs = 40 µs

สุดท้าย เวลาในการแปลงของลูปการทำให้เสถียรต้องเป็นเวลาอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของเวลาตอบสนองของเครื่องยนต์ (ประมาณ 1 มิลลิวินาที)

ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 17

รูปที่ 17 การประเมินโหลดไมโครคอนโทรลเลอร์

ในกรณีนี้ ระดับโหลดไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ที่ประมาณ 61%

การวัดทั้งหมดดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์เดียวกัน ทรัพยากรการสื่อสารไม่ได้ใช้ (UART, LIN...)

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ จะใช้จำนวนหน่วยความจำต่อไปนี้:

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

การกำหนดค่าและการใช้งาน ATAVRMC100

รูปที่ 18 แสดงไดอะแกรมที่สมบูรณ์ของโหมดการทำงานต่างๆ ของชุดเริ่มต้น ATAVRMC100

รูปที่ 18. วัตถุประสงค์ของพอร์ต I/O ของไมโครคอนโทรลเลอร์และโหมดการสื่อสาร

โหมดการทำงาน

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

รูปที่ 19. การเลือกโหมดควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์

รูปที่ 19 แสดงการตั้งค่าจัมเปอร์เริ่มต้นที่สอดคล้องกับการใช้ซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับบันทึกย่อของแอปพลิเคชันนี้

โปรแกรมที่มาพร้อมกับบอร์ด ATAVRMC100 รองรับการทำงานสองโหมด:

• สตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูงสุดโดยไม่มีส่วนประกอบภายนอก
• การควบคุมความเร็วมอเตอร์ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ภายนอกหนึ่งตัว

รูปที่ 20 การเชื่อมต่อโพเทนชิออมิเตอร์

บทสรุป

บันทึกการใช้งานนี้มีโซลูชันฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์สำหรับตัวควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านที่ใช้เซ็นเซอร์ นอกจากเอกสารนี้แล้ว ซอร์สโค้ดฉบับเต็มยังมีให้ดาวน์โหลดอีกด้วย

ไลบรารีซอฟต์แวร์ประกอบด้วยฟังก์ชันในการเริ่มต้นและควบคุมความเร็วของ BKEPT ด้วยเซ็นเซอร์ในตัว

แผนภาพวงจรประกอบด้วยส่วนประกอบภายนอกขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการควบคุม BKEPT ด้วยเซ็นเซอร์ในตัว

ความสามารถของ CPU และหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์ AT90PWM3 จะช่วยให้นักพัฒนาสามารถขยายการทำงานของโซลูชันนี้ได้

รูปที่ 21. แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 1)

รูปที่ 22 แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 2)

รูปที่ 23. แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 3)

รูปที่ 24 แผนผังไดอะแกรม (ตอนที่ 4)

เอกสาร:

การปรับปรุงอพาร์ทเมนต์ที่ยอดเยี่ยมและการปรับปรุงกระท่อมด้วยเงินจำนวนมาก