Датчик скорости бесколлекторного двигателя: Датчик частоты вращения Futaba бесколлекторного двигателя FUSBS-01RB

возвращение квадратурных энкодеров / Хабр

Это уже третья статья, рассказывающая о квадратурных декодерах, на сей раз с применением к управлению бесколлекторными двигателями.

• Статья первая: принцип работы квадратурного декодера + код для ардуино.
• Статья вторая: квадратурный декодер на stm32.

Задача: есть обычный китайский бесколлекторник, нужно его подключить к контроллеру Copley Controls 503. В отличие от копеечных коптерных контроллеров, 503й хочет сигнал с датчиков холла, которых на движке нет. Давайте разбираться, для чего нужны датчики и как их ставить.

В качестве иллюстрации я возьму очень распространённый двигатель с двенадцатью катушками в статоре и четырнадцатью магнитами в роторе. Вариантов намотки и количества катушек/магнитов довольно много, но суть всегда остаётся одной и той же. Вот фотография моего экземпляра с двух сторон, отлично видны и катушки, и магниты в роторе:

Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:

На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет 🙂

Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9. Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).

Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:

А что будет, если теперь подать плюс на U и минус на W? Красные катушки притянут к себе магниты 3,4,10 и 11, таким образом чуть-чуть повернув ротор (я по-прежнему выделяю магниты, за которые ротор тянет):

Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51. 43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8.57°. Обновим нашу табличку:

Теперь сам бог велел подать + на U и — на V!

Теперь опять пора выровнять магниты с зелёными катушками, поэтому подаём напряжение на них, но красный и синий магниты поменялись местами, поэтому теперь нужно подать обратное напряжение:

Угол поворота ротора	U	V	W
25.71°	n.c.	—	+

C оставшимися двумя конфигурациями всё ровно так же:

Если мы снова повторим самый первый шаг, то наш ротор провернётся ровно на одну седьмую оборота. Итак, всего у нашего мотора три вывода, мы можем подать напряжение на два из них шестью разными способами 6 = 2*C²₃, причём мы их все уже перебрали. Если подавать напряжение не хаотично, а в строгом порядке, который зависит от положения ротора, то двигатель будет вращаться.

Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:

Угол поворота ротора	U	V	W
0°	n. c.	+	—
8.57°	+	n.c.	—
17.14°	+	—	n.c.
25.71°	n.c.	—	+
34.29°	—	n.c.	+
42.86°	—	+	n.c.

Есть один нюанс: у обычного коллекторного двигателя за переключение обмоток отвечают щётки, а тут нам надо определять положение ротора самим.

Теперь давайте поставим три датчика холла в те чёрные точки, обозначенные на схеме. Давайте договоримся, что датчик выдаёт логическую единицу, когда он находится напротив красного магнита. Всего существует шесть (сюрприз!) возможных состояний трёх датчиков: 2³ — 2. Всего возможных состояний 8, но в силу расстояния между датчиками они не могут все втроём быть в логическом нуле или в логической единице:

Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.

Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:

Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.

Ещё бы! Единственная разница, что инкрементальные энкодеры дают два сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90°, а у нас три сигнала, сдвинутые на 120°. Что будет, если завести любые два из них на обычный квадратурный декодер, например, той же самой синей таблетки? Мы получим возможность определять положение вала с точностью до четырёх отсчётов на одну седьмую оборота, или 28 отсчётов на оборот. Если вы не поняли, о чём я, прочтите принцип работы квадратурного декодера в первой статье.

Я долго думал, как же мне использовать все три сигнала, ведь у нас происходит шесть событий на одну седьмую оборота, мы должны иметь возможность получить 42 отсчёта на оборот. В итоге решил пойти грубой силой, так как синяя таблетка имеет кучу аппаратных квадратурных декодеров, поэтому я решил в ней завести три счётчика:

Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!

Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:

В некоторых приложениях (например, для коптеров) все эти заморочки не нужны. Контроллеры пытаются угадать происходящее с ротором по току в катушках. С одной стороны, это меньше заморочек, но с другой стороны, иногда приводит к проблемам с моментом старта двигателя, поэтому слабоприменимо, например, в робототехнике, где нужны околонулевые скорости. Давайте попробуем запитать наш движок от обычного китайского коптерного ESC (electronic speed controller).

Мой контроллер хочет на вход PPM сигнал: это импульс с частотой 50Гц, длина импульса задаёт обороты: 1мс — останов, 2мс — максимально возможные обороты (считается как KV двигателя * напряжение).

Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.

На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.

Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:

Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.

Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.

Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.

Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п. Но в итоге обычный бесколлекторник можно использовать в шаговом режиме, а шаговик в постоянном вращении, управление у них будет одинаковым.

Update: красивая анимация от Arastas:

Как работает бесколлекторный мотор — HPI Racing

HPI предлагает для всех типов
радиоуправляемых электроавтомоделей великолепную бесколлекторную
систему  Flux Brushless
System! Бесколлекторная система Flux идеально подходит
для шоссейных автомоделей, моделей багги и внедорожников в
масштабе 1/10 и позволяет разогнать эти машины до скорости
почти 100 километров в час!

Flux Brushless System состоит из
электронного регулятора скорости и бесколлекторного
двигателя.  

Бесколлекторный двигатель — это лучший выбор почти для всех
электроавтомоделей в масштабе 1/10. С таким мотором ваша модель
станет сверхбыстрой на трассе и сможет развивать бешенную скорость!
Со стандартным никель-металлогидридным аккумулятором, состоящим из
6-и элементов, или с 2S LiPo (7,4 вольт) аккумулятором вы можете
получить до 60 км/ч даже со стандартным редуктором! Мощность
бесколлекторного мотора Flux эквивалентна высокофорсированным
коллекторным  9 – 10 витковым  двигателям,
работающих от шести элементных NiMH батарей, а это огромная
мощность!

Особенности
бесколлекторных двигателей
Flux:

1. Мощный, высокоскоростной бесколлекторныый
   мотор – эквивалент
    коллекторного  9,5 виткового
   двигателя.
2. Отлично сочетание
   огромной мощности и
   необычайной эффективности.
3. Такой же размер, как у стандартного
   мотора  540-го типа.
4. Необслуживаемая конструкция.
5. Внешние контакты для
   легкой перепайки проводов.
6. Крупногабаритные
   шарикоподшипники.
7. Высокий крутящий момент, термостойкий
   неодимовый ротор.
8. Специальная конструкция статора обеспечивает
   плавное линейное увеличение крутящего
   момента.
9. Простой и удобный монтаж через 4
   точки.
10.  Ресурс в разы больше, чем
    в сопоставимых коллекторных моторах.
11. Легко заменяемые подшипники и
    ротор.
12. Совместим с любым бездатчиковым регулятором
    скорости для бесколлекторных двигателей.

Электронный регулятор скорости —
«мозг» системы Flux.
Регулятор скорости серии Fluxимеет разъемы для
подключения мотора, разъем типа Dean для подключения и трехжильный
кабель с разъемом для соединения с приемником, так что вы
сможете легко установить регулятор в любом удобном
месте на вашей модели. Регулятор способен работать с
бесколлекторными двигателями разных размеров и мощности, а так же
совместим как с NiMH аккумуляторами, так
и LiPo батареями, что позволяет
получить максимальную мощность от вашей
системы Flux Brushless System!
Регулятор Flux —
небольшой по размеру, но огромный по
допустимой мощности! На сайте
HPI вы можете получить рекомендации по
программированию регулятора скорости с помощью
компьютера!

Особенности
регулятора скорости Flux:

1. Программируемый электронный регулятор скорости с функцией
   заднего хода для бесколлекторных  / коллекторных
   электродвигателей.
2. Отсечка при низком напряжении для
   LiPo аккумуляторов**
3. Эффективный алюминиевый
   радиатор.
4. Пропорциональный тормоз с контролем
   усилия.
5. Огромная рабочая мощность (70A *
   непрерывно / 380A в
   пике).
6. Плавный старт бездатчиковых двигателей
   (патенты находятся на рассмотрении)
7. Dean’s разъем для подключения батареи.
8. Надежный выключатель.
9. Просто программируется.
10. Возможность легко настроить параметры
    с помощью кабеля HPI link (в комплект не
    входит).
11. Работает с бесколлекторными и
    стандартными коллекторными двигателями.

 Система Flux Brushless
System, разработанная HPI,
предназначена для любителей и
спортсменов, которые хотят иметь мощную,
универсальную и доступную бесколлекторную
систему. Двигатели Flux
чрезвычайно мощные, очень надежные и
эффективные, а это самой легкий путь к победе!
У бездатчиковых двигателей HPI гораздо меньше
проводов, которые можно повредить во время гонки, и это избавляет
вас от лишних забот. Вы можете приобрести
двигатель в комплекте с регулятором скорости или
купить их по отдельности!

Перспективы
модернизации

 Владельцы
Flux Motiv могут обновлять параметры регулятора
с помощью компьютера и
бесплатного программного обеспечения!
Программисты постоянно делают
обновления программного обеспечения
Flux Motive и вы можете
загружать их, используя набор HPI PC USB programming
kit. Этот комплект позволяет
подключить регулятор скорости прямо
к компьютеру, работающему под Windows, и сохранить
настройки профиля, внести изменения в
настройки, обновить прошивку и многое
другое!

Давайте сначала узнаем, как
работает коллекторный
двигатель.

Чтобы узнать, почему бесколлекторные
двигатели настолько эффективны и имеют высокую
мощность, необходимо знать, как работает
стандартный коллекторный мотор.

Обычные коллекторные
 электродвигатели, которые вы можете найти в
машинахSprint 2 или E-Firestorm  имеют
всего два провода  (положительный и
отрицательный), которыми двигатель подключается к регулятору
скорости. Внутри корпуса двигателя можно увидеть
два изогнутых постоянных магнита, а по центру
установлен вал с якорем, на котором намотаны обмотки
из медной проволоки. С одной стороны вала якоря
устанавливается моторная шестерня, с другой стороны вала расположен
так называемый коллектор из медных пластин, через который с помощью
угольных щеток ток подается к обмоткам якоря.

Две угольные щетки постоянно скользят по вращающемуся медному
коллектору. Как вы можете видеть на рисунке выше, напряжение по
проводам через щетки и коллектор поступает к обмоткам якоря,
возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с
постоянными магнитами статора и заставляет якорь вращаться.

Как начинает вращаться стандартный коллекторный
двигатель.
Когда на обмотки якоря поочередно поступает постоянный
электрический ток, в  них возникает электромагнитное поле,
которое с одной стороны имеет «северный» а с другой
«южный» полюс. Поскольку «северный» полюс
любого магнита автоматически отталкиваются от
«северного»  полюса другого магнита,
электромагнитное поле одной из обмоток якоря, взаимодействуя с
полюсами постоянных магнитов статора, заставляет якорь вращаться.
Через коллектор и щетки ток поступает на следующую обмотку якоря,
что заставляет якорь вместе с валом мотора продолжать вращение, и
так до тех пор, пока  к мотору подается напряжение. Как
правило, якорь коллекторного мотора имеет три обмотки (три полюса)
— это не позволяет двигателю застревать в одном положении.

Недостатки
стандартных коллекторных
двигателей
Недостатки коллекторных двигателей выявляются, когда
нужно получить огромное количество
оборотов от них. Поскольку
щетки должны постоянно находиться в контакте с
коллектором, в месте их соприкосновения возникает трение,
которое значительно увеличивается, особенно на высоких
оборотах. Любой дефект коллектора
приводит к значительному износу щеток и нарушению контакта, что в
свою очередь снижает эффективность мотора.
 Именно поэтому серьезные гонщики
протачивают и полируют коллектор двигателя и меняют
щетки почти после каждого
заезда. Коллекторный узел  стандартного
мотора так же является источником радиопомех и требует особого
внимания и обслуживания.

Теперь посмотрим, как работает бесколлекторный
двигатель.
Основной особенностью
конструкции бесколлекторного двигателя является то, что он по
принципу работы похож на коллекторный мотор, но все устроено как
бы  «наизнанку», и в нем отсутствуют коллектор и щетки.
Постоянные магниты, которые в коллекторном моторе установлены на
неподвижном статоре, у бесколлекторного мотора расположены вокруг
вала, и этот узел называется ротор. Проволочные обмотки
бесколлекторного мотора размещены вокруг ротора и имеют несколько
различных магнитных полюсов. Датчиковые бесколлекторные моторы
имеют на роторе сенсор, который посылает сигналы о положении ротора
в процессор электронного регулятора скорости.

Почему бесколлекторный двигатель эффективней, чем
коллекторный мотор
Из-за отсутствия коллектора и щеток в бесколлекторном моторе нет
изнашивающихся деталей, кроме шарикоподшипников ротора, а это
автоматически делает его более эффективным и надежным. Наличие
сенсора контроля вращения ротора также значительно повышает
эффективность. У коллекторных двигателей не возникает искрения
щеток, что резко снижает возникновение помех, а отсутствие узлов с
повышенным трением благоприятно сказывается на температуре
работающего мотора, что так же повышает его эффективность.

Существуют ли недостатки у бесколлекторных
двигателей?
Единственный возможный недостаток бесколлекторной системы –
это несколько более высокая стоимость, однако каждый, кто испытал
высокую мощность бесколлекторной системы, почувствовал прелесть
отсутствия необходимости периодической замены щеток, пружин,
коллекторов и якорей, тот быстро оценит общую экономию и не
вернется к коллекторным моторам … никогда!

Действительно ли бесколлекторный двигатель не требует
«никакого обслуживания?
Да! Они таковы, экономят время, поэтому гонщики всего мира теперь с
удовольствием могут передохнуть между заездами. Вам больше не
придется после каждой гонки демонтировать двигатель, разбирать его,
шлифовать коллектор, менять щетки, вновь собирать и заново
устанавливать . .. отсутствие этих забот — это огромное
удовольствие!

Единственное, что вам возможно потребуется делать, это содержать
двигатель в чистоте, и при необходимости менять подшипники. Эти
процедуры выполняются редко, так что их нельзя классифицировать как
регулярное техническое обслуживание.

Почему без датчика?
Помимо базовых размеров и различных параметров, бесколлекторные
двигатели могут подразделяться по типу: с датчиком и без датчика.
Двигатель с датчиком используют очень маленький сенсор на роторе и
кроме трех толстых кабелей, по которому мотор получает питание,
имеют дополнительный шлейф из тонких проводов, которые соединяют
двигатель с регулятором скорости. Дополнительные провода передают
информацию с датчика о положении ротора сотни раз в секунду. Эта
информация обрабатывается электронным регулятором скорости, что
позволяет мотору работать плавно и эффективно, насколько это
возможно. Такие моторы используют профессиональные гонщики, однако
такие двигатели намного дороже и сложнее в использовании.

Бездатчиковая бесколлекторная система, как можно догадаться, не
имеет датчиков и дополнительных проводов, а ротор таких двигателей
вращается без точной регистрации его положения и оборотов
регулятором скорости. Это позволяет сделать двигатель и регулятор
скорости проще в изготовлении, проще в установке и в целом дешевле.
Бездатчиковые системы способны обеспечить такую же мощность, как
датчиковые, просто с чуть-чуть меньшей точностью, а это идеальное
решение для любителей и начинающих спортсменов.

В HPI пришли к выводу, что нашим клиентам не нужна точность,
которая доступна для датчиковых систем, для них важнее надежность,
и мы решили использовать популярную бездатчиковую систему для
комплектов серии Flux.

Мы надеемся, что данная
статья объяснит все, что вам нужно
знать о системе HPI Flux Brushless.

Как работает электронный регулятор скорости бесколлекторного двигателя постоянного тока? И что нужно учитывать при выборе подходящего?

При управлении скоростью вращения бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC) существует несколько методов, которые можно применять в зависимости от решаемых задач. Проблемы управления скоростью двигателя BLDC различаются в зависимости от конкретного применения. В этой статье обсуждается, как регуляторы скорости для бесщеточных двигателей постоянного тока регулируют скорость вращения, их типичные методы, преимущества и основные области применения.

Основы управления скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока

В бесщеточном двигателе постоянного тока соотношение между приложенным напряжением и крутящим моментом нагрузки определяет скорость вращения. Это означает, что при использовании двигателя вы можете управлять скоростью вращения двигателя, изменяя приложенное напряжение.

Каждый бесщеточный двигатель постоянного тока имеет приводную цепь для вращения двигателя, а скорость бесщеточного двигателя постоянного тока изменяется путем управления приводной цепью.

Управление напряжением с обратной связью — типичный метод управления скоростью двигателей постоянного тока

Метод управления напряжением широко используется для управления скоростью двигателей постоянного тока.

Схематически управление напряжением двигателя постоянного тока состоит из цепи привода двигателя, контроллера и датчика скорости. Сигнал от датчика скорости возвращается к контроллеру для управления скоростью двигателя на уровне заданной (опорной) скорости или близкой к ней.

Принципиальная схема управления скоростью двигателя постоянного тока с помощью управления напряжением

Два типа управления напряжением привода двигателей постоянного тока

Существует несколько методов изменения напряжения привода двигателя постоянного тока — PWM и PAM.

Метод ШИМ

ШИМ означает широтно-импульсную модуляцию. Этот метод подает напряжение на двигатель постоянного тока в виде импульсов. Путем модуляции ширины импульса (величины нагрузки) изменяется напряжение (среднее напряжение), управляющее двигателем.

ШИМ реализуется с относительно простой конфигурацией схемы и обычно используется в двигателях постоянного тока.

Метод PAM

PAM расшифровывается как амплитудно-импульсная модуляция. Этот метод изменяет напряжение, подаваемое на двигатель, путем модуляции уровня напряжения импульсов.

Метод PAM имеет более сложную конфигурацию схемы, чем метод PWM. Он часто используется в двигателях постоянного тока большого размера, которые приводятся в действие высоковольтными двигателями или двигателями постоянного тока со скоростью 100 000 об/мин или выше, чтобы повысить эффективность этих двигателей.

Вопросы, о которых следует помнить при выполнении управления скоростью двигателей постоянного тока

Проблема при проектировании устройства или продукта с двигателем постоянного тока заключается в том, насколько близко вы можете достичь и поддерживать заданную скорость во время работы устройства или продукта.

Вот примеры проблем с регулированием скорости двигателей постоянного тока.

Изменения крутящего момента нагрузки

Момент нагрузки изменяется при изменении состояния нагрузки или внешних/внутренних условий (температура, влажность, старение двигателя). Эти изменения повлияют на фактическую скорость двигателя.

Остаточное отклонение

Остаточное отклонение — это разница между заданной скоростью и фактической скоростью, которая может возникнуть, даже если скорость постоянно контролируется.

Это становится проблемой, когда требуется высокая точность скорости.

Реакция (латентность)

Момент инерции двигателя вызывает разность фаз, при которой скорость вращения реагирует на крутящий момент привода с задержкой. Когда вы увеличиваете входное напряжение, чтобы получить более высокую скорость вращения, скорость изменяется с задержкой из-за этой характеристики.

Это становится проблемой, когда фактическая скорость должна быстрее достичь целевой скорости.

Высокоточные методы управления для решения проблем управления скоростью двигателей постоянного тока

Ниже приведены методы более точного контроля напряжения, их преимущества, соображения и области применения. Какой метод применить, зависит от проблемы, которую вы должны решить.

Аппаратное управление скоростью

Аппаратное управление скоростью двигателей постоянного тока реализовано в конфигурации схемы с использованием ИС и использует два типа обратной связи: обратную связь по скорости и обратную связь по фазе.

Обратная связь по скорости применяет сервопривод FG или дискриминатор скорости. Оба выполняют управление с обратной связью, вычисляя разницу между скоростью, измеренной датчиком, и заданной скоростью.

PLL — это типичный метод управления фазовой обратной связью. PLL расшифровывается как Phase Locked Loop. Он определяет приложенное напряжение путем оценки разности фаз между импульсным сигналом положения, обнаруженным датчиком, и импульсным сигналом целевого положения.

Причина, по которой аппаратное управление использует как обратную связь по скорости, так и обратную связь по фазе, заключается в том, что остаточное отклонение все еще слишком велико при использовании только обратной связи по скорости. Поэтому фазовая обратная связь включена для уменьшения остаточного отклонения.

Сигналы обратной связи по скорости/фазе преобразуются в аналоговое напряжение с помощью контурного фильтра, и напряжение подается на двигатель методом ШИМ или PAM. Контурный фильтр также отвечает за определение характеристик управления, а характеристики регулируются аппаратными компонентами, составляющими схему фильтра, такими как резисторы и конденсаторы. Таким образом, характеристики управления являются фиксированными и должны быть заранее правильно отрегулированы для продукта, в котором используется двигатель.

Этот метод управления можно использовать только в приложениях, где регулируемая переменная задана заранее. Поскольку этот метод можно реализовать при относительно низких затратах, он используется в большинстве продуктов на рынке, которые не регулируют регулируемую переменную индивидуально.

Приложения

Устройства, работающие с постоянной скоростью, такие как копировальные аппараты и т. д.

Блок-схема управления PLL с сервоприводом FG или дискриминатором скорости

Программное управление скоростью

При программном управлении скоростью контроллер, сконфигурированный с микрокомпьютером, выполняет ПИД-регулирование. ПИД — это аббревиатура от «Пропорциональный, интегральный и дифференциальный». Он возвращает три управляющих элемента — разницу между фактической скоростью и заданной скоростью, ее интеграл и дифференциал. Интеграл соответствует разности положений (разнице фаз) и играет роль в уменьшении остаточного отклонения. Дифференциал соответствует разнице ускорений и работает на улучшение реакции. Использование микрокомпьютера означает, что характеристики управления являются переменными. Поэтому вы можете настроить их на каждом отдельном устройстве, использующем двигатель.

Двигатель с этим методом стоит относительно дорого, потому что в нем используется микрокомпьютер. Однако в последние годы стали широко доступны недорогие микрокомпьютеры, и многие двигатели используют этот метод.

Приложения

Устройства, требующие дополнительной настройки параметров. Роботы и т. д.

Блок-схема ПИД-регулятора

Выберите бесколлекторный двигатель постоянного тока с методами управления скоростью, подходящими для вашей задачи и области применения

Как уже говорилось, существует множество методов управления скоростью бесщеточных двигателей постоянного тока. Выберите двигатель с соответствующими методами управления скоростью, учитывая требования к скорости (максимальная/минимальная, изменения, точность и т. д.), нагрузки, условия окружающей среды и стоимость двигателя.

Что такое двигатель BLDC с датчиком и как он лучше всего работает?

Итак, что такое двигатель BLDC с датчиком?

Бесколлекторный двигатель постоянного тока с датчиком представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока со встроенными датчиками положения (называемыми датчиками Холла). Эти датчики могут использоваться контроллером бесщеточного двигателя (бесщеточный ESC) для контроля точного положения ротора и, следовательно, являются полезным методом поддержания скорости бесщеточного двигателя. Эти датчики также особенно полезны на этапе запуска, поскольку они позволяют применять оптимизированную последовательность в зависимости от точного положения ротора.

Бесщеточный двигатель постоянного тока с датчиком работает в замкнутом контуре в качестве стандартного метода работы

Преимущества использования бесщеточного двигателя постоянного тока с датчиком

Существует несколько основных преимуществ использования бесщеточного двигателя постоянного тока с датчиком. Основное преимущество сенсорной системы по сравнению с другими подобными системами заключается в том, что они могут развивать гораздо более высокие скорости и работать намного дольше, чем большинство других типов двигателей (за исключением бесщеточных двигателей без датчиков).

Второе из этих преимуществ заключается в том, что их, как правило, легче настраивать и эксплуатировать, чем бесщеточные двигатели без датчиков. Во многом это связано с тем, что датчики позволяют контроллеру точно знать, где находится ротор, и, следовательно, иметь возможность действовать соответствующим образом. Это начальное знание положения ротора устраняет многие потенциальные препятствия, связанные с бесщеточными системами без датчиков, такие как проблемы при запуске, а также при необходимости может использоваться в качестве меры безопасности

Недостатки использования бесщеточных двигателей с датчиками

Однако у таких двигателей есть недостатки.

Во-первых, они (вообще говоря) дороже бессенсорных двигателей постоянного тока из-за дополнительных компонентов и дополнительной сложности конструкции. В результате дополнительной сложности они также более подвержены проблемам, особенно в приложениях, где есть потенциальные проблемы с влажностью или грязью, поскольку любое вмешательство в работу датчика в конечном итоге поставит под угрозу все управление двигателем.

Какой контроллер лучше всего использовать с бесщеточным двигателем с датчиком?

Неудивительно – сенсорный контроллер двигателя BLDC! Чтобы просмотреть наш существующий ассортимент, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими бесщеточными контроллерами двигателей постоянного тока с датчиками здесь. У нас есть несколько моделей, которые варьируются в зависимости от ваших требований к мощности, но также имеют такие функции, как управление двигателем в четырех квадрантах в качестве дополнительных опций.

В зависимости от области применения также можно управлять двигателем с помощью бессенсорного контроллера бесщеточного двигателя.

У меня есть бесщеточный двигатель постоянного тока с датчиком, могу ли я использовать контроллер бесщеточного двигателя без датчика?

Простой ответ – да, хотя контроллер бесщеточного двигателя без датчиков явно не сможет использовать датчики Холла.