Fırçasız yüksek hızlı elektrik motoru. Fırçasız DC Motorlar

Fırçasız DC motorun (BCDC) çalışma prensibi çok uzun zamandır bilinmektedir ve fırçasız motorlar her zaman geleneksel çözümlere ilginç bir alternatif olmuştur. Buna rağmen bu tür elektrikli makineler ancak 21. yüzyılda teknolojide yaygın kullanım alanı buldu. Yaygın uygulama için belirleyici faktör, BDKP tahrik kontrol elektroniğinin maliyetindeki çoklu düşüş oldu.

Fırçalı motorlarla ilgili sorunlar

Temel düzeyde herhangi bir elektrik motorunun görevi, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmektir. Elektrikli makinelerin tasarımının altında yatan iki ana fiziksel olay vardır:

Motor, mıknatısların her birinde oluşturulan manyetik alanların her zaman birbirleriyle etkileşime girerek rotorun dönmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Geleneksel bir DC motor dört ana bölümden oluşur:

• stator (mıknatıs halkasına sahip sabit bir eleman);
• armatür (sargılı dönen eleman);
• karbon fırçalar;
• kolektör.

Bu tasarım, armatür ve komütatörün sabit fırçalara göre aynı şaft üzerinde dönmesini sağlar. Akım, kaynaktan, iyi temas için yay yüklü fırçalar aracılığıyla, elektriği armatür sargıları arasında dağıtan komütatöre geçer. İkincisinde indüklenen manyetik alan, stator mıknatıslarıyla etkileşime girerek statorun dönmesine neden olur.

Geleneksel bir motorun ana dezavantajı, fırçalar üzerindeki mekanik temasın sürtünme olmadan sağlanamamasıdır. Hız arttıkça sorun daha da belirginleşiyor. Kolektör ünitesi zamanla aşınır ve ayrıca kıvılcım çıkarmaya eğilimlidir ve çevredeki havayı iyonize etme kapasitesine sahiptir. Bu nedenle, üretimin basitliğine ve düşük maliyetine rağmen, Bu tür elektrik motorlarının aşılmaz bazı dezavantajları vardır:

• fırça aşınması;
• ark nedeniyle elektriksel gürültü;
• maksimum hız kısıtlamaları;
• Dönen bir elektromıknatısın soğutulmasındaki zorluklar.

İşlemci teknolojisinin ve güç transistörlerinin ortaya çıkışı, tasarımcıların mekanik anahtarlama ünitesini terk etmesine ve bir DC elektrik motorunda rotor ve statorun rolünü değiştirmesine olanak sağladı.

BDKP’nin çalışma prensibi

Fırçasız bir elektrik motorunda, selefinden farklı olarak, mekanik bir komütatörün rolü elektronik bir dönüştürücü tarafından oynanır. Bu, "içten dışa" bir BDKP devresinin uygulanmasına izin verir - sargıları stator üzerinde bulunur ve bu da bir toplayıcı ihtiyacını ortadan kaldırır.

Başka bir deyişle, klasik bir motor ile BDKP arasındaki temel temel fark, sabit mıknatıslar ve dönen bobinler yerine, ikincisinin sabit sargılar ve dönen mıknatıslardan oluşmasıdır. Anahtarlamanın kendisi de benzer şekilde gerçekleşmesine rağmen fırçasız sürücülerdeki fiziksel uygulaması çok daha karmaşıktır.

Ana sorun, fırçasız motorun hassas kontrolüdür; bu, bireysel sargı bölümlerinin doğru sırasını ve anahtarlama sıklığını içerir. Bu problem ancak rotorun mevcut konumunun sürekli olarak belirlenmesi mümkünse yapıcı olarak çözülebilir.

Elektronik işleme için gerekli veriler iki şekilde elde edilir:

• şaftın mutlak pozisyonunun tespit edilmesi;
• Stator sargılarında indüklenen voltajı ölçerek.

Kontrolü ilk şekilde uygulamak için, çoğunlukla rotorun manyetik akışına tepki veren, stator üzerine sabit olarak monte edilmiş optik çiftler veya Hall sensörleri kullanılır. Şaftın konumu hakkında bilgi toplamaya yönelik bu tür sistemlerin temel avantajı, çok düşük hızlarda ve hareketsiz durumda bile performans göstermeleridir.

Sensörsüz kontrol, bobinlerdeki voltajı değerlendirmek için rotorun en azından minimum düzeyde dönmesini gerektirir. Bu nedenle, bu tür tasarımlarda, motoru sargılardaki voltajın tahmin edilebileceği hızlarda çalıştırmak için bir mod sağlanır ve dinlenme durumu, manyetik alanın bobinlerden geçen test akımı darbeleri üzerindeki etkisi analiz edilerek test edilir.

Listelenen tüm tasarım zorluklarına rağmen, fırçasız motorlar, performansları ve fırçalı motorlara erişilemeyen bir dizi özellik nedeniyle giderek daha fazla popülerlik kazanıyor. BDKP'nin klasik olanlara göre temel avantajlarının kısa bir listesi şöyle:

• fırça sürtünmesinden dolayı mekanik enerji kaybı olmaz;
• nispeten sessiz çalışma;
• düşük rotor ataletinden dolayı hızlanma ve dönüş yavaşlaması kolaylığı;
• hassas dönüş kontrolü;
• termal iletkenlik nedeniyle soğutmayı organize etme imkanı;
• yüksek hızlarda çalışma yeteneği;
• dayanıklılık ve güvenilirlik.

Mevcut Uygulamalar ve Beklentiler

Çalışma süresinin arttırılmasının kritik olduğu birçok cihaz vardır. Bu tür ekipmanlarda, nispeten yüksek maliyetlerine rağmen BDKP'nin kullanımı her zaman haklıdır. Bunlar su ve yakıt pompaları, klimalar ve motorlar için soğutma türbinleri vb. Olabilir. Elektrikli araçların birçok modelinde fırçasız motorlar kullanılmaktadır. Şu anda otomotiv sektörü fırçasız motorlara ciddi anlamda önem vermeye başladı.

BDKP'ler zor koşullarda veya yüksek hassasiyetle çalışan küçük sürücüler için idealdir: besleyiciler ve bantlı konveyörler, endüstriyel robotlar, konumlandırma sistemleri. Fırçasız motorların alternatifsiz olarak hakim olduğu alanlar var: sabit diskler, pompalar, sessiz fanlar, küçük ev aletleri, CD/DVD sürücüleri. Düşük ağırlık ve yüksek güç çıkışı aynı zamanda BDKP'yi modern akülü el aletlerinin üretiminin temeli haline getirmiştir.

Elektrikli tahrik alanında artık önemli ilerlemeler kaydedildiği söylenebilir. Dijital elektronik fiyatlarında devam eden düşüş, geleneksel motorlar yerine fırçasız motorların yaygın şekilde kullanılmasına yönelik bir eğilimin ortaya çıkmasına neden oldu.

Ev ve tıbbi ekipmanlar, uçak modelleme, gaz ve petrol boru hatları için boru kapatma sürücüleri - bu, fırçasız DC motorların (BD) uygulama alanlarının tam listesi değildir. Avantajlarını ve dezavantajlarını daha iyi anlamak için bu elektromekanik aktüatörlerin tasarımına ve çalışma prensibine bakalım.

Genel bilgiler, cihaz, uygulama kapsamı

BD'ye olan ilginin nedenlerinden biri, hassas konumlandırmaya sahip yüksek hızlı mikromotorlara olan ihtiyacın artmasıdır. Bu tür sürücülerin iç yapısı Şekil 2'de gösterilmektedir.

Gördüğünüz gibi tasarım bir rotor (armatür) ve bir statordan oluşuyor, birincisi kalıcı bir mıknatısa (veya belirli bir sıraya göre düzenlenmiş birkaç mıknatısa) sahip ve ikincisi manyetik bir alan oluşturmak için bobinlerle (B) donatılmıştır. .

Bu elektromanyetik mekanizmaların dahili bir armatürle (bu tip tasarım Şekil 2'de görülebilir) veya harici (bkz. Şekil 3) olabileceği dikkat çekmektedir.

Buna göre tasarımların her birinin belirli bir uygulama kapsamı vardır. Dahili armatürlü cihazlar yüksek dönüş hızına sahiptir, bu nedenle soğutma sistemlerinde, dronlar için enerji santralleri olarak vb. kullanılırlar. Dıştan rotorlu aktüatörler hassas konumlandırma ve tork direncinin gerekli olduğu yerlerde (robotik, tıbbi ekipman, CNC makineleri vb.) kullanılır.

Çalışma prensibi

Diğer sürücülerin aksine, örneğin bir AC asenkron makine gibi, BD'nin çalışması için özel bir kontrol cihazı gerekir; bu kontrolör, armatür ve statorun manyetik alanlarının vektörleri birbirine dik olacak şekilde sargıları açar. Yani, esas olarak sürücü cihazı DB armatürüne etki eden torku düzenler. Bu süreç Şekil 4'te açıkça gösterilmektedir.

Gördüğünüz gibi, fırçasız tip bir motorun stator sargısında armatürün her hareketi için belirli bir komütasyon yapılması gerekmektedir. Bu çalışma prensibi, dönüşün düzgün bir şekilde kontrol edilmesine izin vermez, ancak hızlı bir şekilde ivme kazanmayı mümkün kılar.

Fırçalı ve fırçasız motorlar arasındaki farklar

Kollektör tipi sürücü, hem tasarım özellikleri (bkz. Şekil 5.) hem de çalışma prensibi açısından BD'den farklıdır.

Tasarım farklılıklarına bakalım. Şekil 5'ten, komütatör tipi bir motorun rotorunun (Şekil 5'te 1), fırçasız olandan farklı olarak, basit bir sargı devresine sahip bobinlere sahip olduğu ve statora (2) kalıcı mıknatısların (genellikle iki) monte edildiği görülebilir. Şekil 5'te). Ek olarak, fırçaların bağlı olduğu şaft üzerine, armatür sargılarına voltaj sağlayan bir komütatör monte edilmiştir.

Kollektör makinelerinin çalışma prensibinden kısaca bahsedelim. Bobinlerden birine voltaj uygulandığında uyarılır ve bir manyetik alan oluşur. Kalıcı mıknatıslarla etkileşime girerek armatürün ve üzerine yerleştirilen toplayıcının dönmesine neden olur. Sonuç olarak, diğer sargıya güç sağlanır ve döngü tekrarlanır.

Bu tasarımın armatürünün dönme frekansı, doğrudan voltajla doğru orantılı olan manyetik alanın yoğunluğuna bağlıdır. Yani hızı arttırmak veya azaltmak için güç seviyesini arttırmak veya azaltmak yeterlidir. Ve tersine çevirmek için polariteyi değiştirmek gerekir. Bu kontrol yöntemi özel bir kontrol cihazı gerektirmez, çünkü hız kontrol cihazı değişken bir direnç temelinde yapılabileceğinden ve normal bir anahtar invertör olarak çalışacağından.

Fırçasız motorların tasarım özelliklerini bir önceki bölümde ele almıştık. Hatırladığınız gibi, bunları bağlamak özel bir denetleyici gerektirir ve onsuz çalışmazlar. Aynı sebepten dolayı bu motorlar jeneratör olarak kullanılamaz.

Bu tip bazı sürücülerde, daha verimli kontrol için rotor konumlarının Hall sensörleri kullanılarak izlendiğini de belirtmek gerekir. Bu, fırçasız motorların özelliklerini önemli ölçüde artırır, ancak zaten pahalı olan tasarımın maliyetini artırır.

Fırçasız motor nasıl çalıştırılır?

Bu tür sürücülerin çalışmasını sağlamak için özel bir denetleyiciye ihtiyacınız olacaktır (bkz. Şekil 6). Bu olmadan fırlatma imkansızdır.

Böyle bir cihazı kendiniz monte etmenin bir anlamı yok, hazır bir cihaz satın almak daha ucuz ve daha güvenilir olacaktır. PWM kanal sürücülerinin aşağıdaki karakteristik özelliklerine göre seçebilirsiniz:

• İzin verilen maksimum akım gücü, bu özellik cihazın normal çalışması için verilmiştir. Çoğu zaman üreticiler bu parametreyi model adında belirtirler (örneğin, Phoenix-18). Bazı durumlarda kontrolörün birkaç saniye boyunca koruyabileceği bir tepe modu için bir değer verilir.
• Sürekli çalışma için maksimum nominal voltaj.
• Kontrolörün iç devrelerinin direnci.
• İzin verilen hız rpm cinsinden gösterilir. Bu değerin ötesinde kontrol cihazı rotasyonun arttırılmasına izin vermez (sınırlama yazılım düzeyinde uygulanır). Hızın her zaman iki kutuplu sürücüler için verildiğini lütfen unutmayın. Daha fazla kutup çifti varsa değeri sayılarına bölün. Örneğin gösterilen sayı 60000 rpm olduğundan 6 manyetikli bir motor için dönüş hızı 60000/3=20000 prm olacaktır.
• Üretilen darbelerin frekansı, çoğu kontrol cihazı için bu parametre 7 ila 8 kHz arasında değişir; daha pahalı modeller, parametreyi 16 veya 32 kHz'e çıkararak yeniden programlamanıza olanak tanır.

Lütfen ilk üç özelliğin veritabanının gücünü belirlediğini unutmayın.

Fırçasız Motor Kontrolü

Yukarıda bahsedildiği gibi tahrik sargılarının anahtarlanması elektronik olarak kontrol edilir. Sürücü, ne zaman geçiş yapacağını belirlemek için Hall sensörlerini kullanarak armatürün konumunu izler. Sürücüde bu tür dedektörler bulunmuyorsa, bağlı olmayan stator bobinlerinde meydana gelen arka EMF dikkate alınır. Esasen bir donanım-yazılım kompleksi olan kontrolör bu değişiklikleri izler ve anahtarlama sırasını belirler.

Üç fazlı fırçasız DC motor

Çoğu veritabanı üç aşamalı tasarımla uygulanır. Böyle bir sürücüyü kontrol etmek için kontrol cihazında bir DC-üç fazlı darbe dönüştürücü bulunur (bkz. Şekil 7).

Böyle bir valf motorunun nasıl çalıştığını açıklamak için, Şekil 7 ile birlikte, sürücünün çalışmasının tüm aşamalarını sırasıyla gösteren Şekil 4'ü dikkate almalısınız. Bunları yazalım:

1. “A” bobinlerine pozitif bir impuls uygulanırken, “B” bobinine negatif bir impuls uygulanır ve bunun sonucunda armatür hareket eder. Sensörler hareketini kaydedecek ve bir sonraki geçiş için bir sinyal gönderecek.
2. Bobin "A" kapatılır ve pozitif bir darbe "C"ye gider ("B" değişmeden kalır), ardından bir sonraki darbe grubuna bir sinyal gönderilir.
3. “C” pozitif, “A” negatiftir.
4. Olumlu ve olumsuz dürtüleri alan bir çift “B” ve “A” çalışır.
5. “B”ye pozitif bir darbe, “C”ye ise negatif bir darbe yeniden uygulanır.
6. “A” bobinleri açılır (+ beslenir) ve “C” üzerindeki negatif darbe tekrarlanır. Daha sonra döngü tekrarlanır.

Kontrolün görünen basitliğinde pek çok zorluk var. Bir sonraki darbe serisini üretmek için yalnızca armatürün konumunu izlemek değil, aynı zamanda bobinlerdeki akımı ayarlayarak dönüş hızını da kontrol etmek gerekir. Ayrıca hızlanma ve frenleme için en uygun parametreleri seçmelisiniz. Kontrolörün, çalışmasını kontrol etmenizi sağlayan bir ünite ile donatılması gerektiğini de hatırlamakta fayda var. Böyle çok işlevli bir cihazın görünümü Şekil 8'de görülebilir.

Avantajlar ve dezavantajlar

Elektrikli fırçasız motorun birçok avantajı vardır:

• Hizmet ömrü, geleneksel toplayıcı analoglarından önemli ölçüde daha uzundur.
• Yüksek verim.
• Maksimum dönüş hızını hızlı bir şekilde ayarlayın.
• CD'den daha güçlüdür.
• Çalışma sırasında kıvılcım çıkmaması, sürücünün yangın tehlikesi olan koşullarda kullanılmasına olanak tanır.
• Ek soğutma gerekmez.
• Kullanımı kolay.

Şimdi eksilerine bakalım. Veritabanlarının kullanımını sınırlayan önemli bir dezavantaj, nispeten yüksek maliyetleridir (sürücü fiyatı dahil). Rahatsızlıklar arasında, örneğin işlevselliğini kontrol etmek için kısa süreli etkinleştirme için bile veritabanını sürücü olmadan kullanamamak yer alıyor. Özellikle geri sarma gerekiyorsa sorunlu onarımlar.

Çeşitli makineler ve otomatik mekanizmalarla dolu dünyamızda bisikletler inatla popülerliğini kaybetmiyor. Yeniden yapılıyor, modernize ediliyor ve inanılmaz şekil ve boyutlarda yeni modeller yaratılıyor. Ancak aynı iki tekerleğe dayanıyorlar. Ve bugün normal bir bisikleti elektrikli bisiklete dönüştürmeyi öneriyoruz.
Bu tür modeller internette geniş çapta tartışılmaktadır. Onları çevreleyen tartışmalar azalmaz çünkü tadilatlar bazen arabalardan daha pahalıya mal olur. Ancak videonun yazarı cazibe veya çarpıcı tasarım için çabalamadı. Tam tersine, elektrikli bisiklet modeline bütçeye uygun bir model denilebilir. Tüm parçalar Çin sitelerinden veya yerel çevrimiçi mağazalardan satın alınabilir. Bisikletin kendisi aşırı yüklenmemiş ve modifikasyon sayesinde oldukça modern görünüyor. Sıradan bir ev atölyesinde yapılabilir. Buna değer mi ve yeniden bir “bisiklet” bulmak için uğraşmaya değer mi? Hadi birlikte öğrenelim.

Malzemeler:

• Normal bisiklet;
• . Elbette bir DC motor alıp onu kullanarak kontrol edebilirsiniz;
• Kurşun-asit akü GP1272 F2 – 2 adet;
• Metal plaka (tercihen paslanmaz çelik veya alüminyum);
• Aerosol araba boyası;
• Cıvatalar, vidalar, somunlar, rondelalar;
• Kontak gruplarını bağlamak için terminallerle kablolama;
• Yalıtım bandı;
• Sıkı anodize gergi yayı;
• Küçük raflara sahip güçlü döngü;
• Kelepçeler ve contalar için metal plakalar;
• 15x15 mm profil borunun bir bölümü, uzunluğu - yaklaşık 50 cm;
• Çift bant.

• Matkap veya tornavida;
• Bulgarca (açılı taşlama makinesi);
• Kaynak invertörü;
• Öğütücüler için matkaplar, kesme ve taşlama diskleri;
• Açık uçlu ve altıgen anahtar seti;
• Tellerdeki terminalleri sıkmak için sıyırıcı;
• Tornavida, pense, boya bıçağı ve kurşun kalemle şerit metre.

Elektrikli bisiklet montajı

Birinci adım - süspansiyonda elektrikli bir tahrik yapmak

İkinci adım - elektrik devresini bağlayın

Üçüncü adım - sürüş modülünü bisiklet şasisine takın

Dördüncü adım - kolun hazırlanması

Beşinci adım - bisiklete elektrik tesisatı takın

Yayınlanma tarihi: 04/11/2014

Regülatör devresi

Devre geleneksel olarak iki kısma ayrılmıştır: soldaki mantık mikrodenetleyicidir, sağdaki ise güç kısmıdır. Güç bölümü, farklı güçteki motorlarla veya farklı besleme voltajıyla çalışacak şekilde değiştirilebilir.

Denetleyici – ATMEGA168. Gurmeler bunun yeterli olacağını söyleyebilir ATMEGA88, A AT90PWM3- "en azından Feng Shui'ye göre" olurdu. Az önce ilk regülatörü “Feng Shui'ye göre” yaptım. Kullanma imkanınız varsa AT90PWM3– en uygun seçim bu olacaktır. Ancak fikirlerim için 8 kilobaytlık bellek kesinlikle yeterli değildi. Bu yüzden bir mikrodenetleyici kullandım ATMEGA168.

Bu devre bir test tezgahı olarak tasarlandı. Fırçasız motorların çeşitli "kalibreleriyle" çalışmak için evrensel, özelleştirilebilir bir denetleyici oluşturması gerekiyordu: hem sensörlü hem de konum sensörsüz. Bu yazıda Hall sensörlü ve Hall sensörsüz fırçasız motorların kontrolü için kontrolör ürün yazılımının devresini ve çalışma prensibini anlatacağım.

Beslenme

Devrenin güç kaynağı ayrıdır. Anahtar sürücüler 10V'tan 20V'a kadar güç gerektirdiğinden 12V güç kullanılır. Mikrodenetleyici, bir mikro devre üzerine monte edilmiş bir DC-DC dönüştürücü aracılığıyla çalıştırılır. Çıkış voltajı 5V olan doğrusal bir dengeleyici kullanabilirsiniz. VD voltajının 12V ve daha yüksek olabileceği ve anahtar sürücünün ve tuşların kendi yetenekleriyle sınırlı olduğu varsayılmaktadır.

PWM ve tuşlar için sinyaller

Çıkışta OC0B(PD5) mikrodenetleyici U1 PWM sinyali üretilir. Anahtarlara gidiyor JP2, JP3. Bu anahtarlarla tuşlara (üst, alt veya tüm tuşlara) PWM uygulama seçeneğini seçebilirsiniz. Diyagramda bir anahtar var JP2üst tuşlara PWM sinyali sağlayacak konuma ayarlayın. Anahtar JP3şemada alt tuşlara PWM sinyali beslemesini devre dışı bırakacak konuma ayarlanmıştır. Üst ve alt anahtarlardaki PWM'yi kapatırsak, çıkışta kalıcı bir "tam hız ileri" elde edeceğimizi, bunun da motoru veya regülatörü çöpe atabileceğini tahmin etmek zor değil. Bu nedenle değiştirirken başınızı açmayı unutmayın. Bu tür deneylere ihtiyacınız yoksa ve hangi anahtarlara PWM uygulayacağınızı ve hangilerine uygulamayacağınızı biliyorsanız, anahtar yapmayın. PWM anahtarlandıktan sonra sinyal “&” mantık elemanlarının girişlerine gider ( U2, U3). Aynı mantık mikrodenetleyici pinlerinden 6 sinyal alır PB0..PB5 6 tuş için kontrol sinyalleridir. Böylece mantıksal kapılar ( U2, U3) kontrol sinyallerinin üzerine bir PWM sinyali ekleyin. PWM'yi yalnızca alt tuşlara uygulayacağınızdan eminseniz, o zaman gereksiz öğeler ( U2) devreden çıkarılabilir ve mikrodenetleyiciden gelen ilgili sinyaller anahtar sürücülere sağlanabilir. Onlar. Sinyaller, üst tuşların sürücülerine doğrudan mikrodenetleyiciden, alt tuşların sürücülerine ise mantık elemanları aracılığıyla gidecektir.

Geri bildirim (motor faz voltajının izlenmesi)

Motor faz gerilimi K,V,sen dirençli bölücüler aracılığıyla W – (R17,R25), V – (R18, R24), U – (R19, R23) denetleyici girişine varmak ADC0(PC0), ADC1(PC1), ADC2(PC2). Bu pinler karşılaştırıcı girişleri olarak kullanılır. (Açıklanan örnekte AVR444.pdfşirketten Atmel Karşılaştırıcı kullanmazlar, ancak bir ADC kullanarak voltajı ölçerler. ADC dönüşüm süresinin yüksek hızlı motorları sürmek için uygun olmaması nedeniyle bu yöntemi terk ettim. Dirençli bölücüler, mikrodenetleyici girişine sağlanan voltajın izin verilen değeri aşmayacağı şekilde seçilir. Bu durumda 10K ve 5K dirençleri 3'e bölünür. Motora 12V güç verirken. Mikrodenetleyiciye verilecektir 12V*5K/(10K+5K) = 4V. Karşılaştırıcı için referans voltajı (giriş AIN1) motor besleme voltajının yarısından bir bölücü ( R5, R6, R7, R8). Lütfen dirençlerin ( R5, R6) nominal değerde ( ile aynıdır) R17,R25), (R18, R24),(R19, ​​​​R23). Daha sonra voltaj bir bölücü tarafından yarıya indirilir R7, R8, ardından bacağa gider AIN1 Mikrodenetleyicinin dahili karşılaştırıcısı. Anahtar JP1 referans voltajını dirençler tarafından üretilen “orta nokta” voltajına değiştirmenizi sağlar ( R20, R21, R22). Bu deneyler için yapıldı ve kendini haklı çıkarmadı. Gerekli değilse, JP1, R20, R21, R22 planın dışında tutulabilir.

Salon sensörleri

Kontrolör evrensel olduğundan, sensörlü bir motor kullanılması durumunda Hall sensörlerinden sinyal alması gerekir. Hall sensörlerinin ayrık tipte olduğu varsayılmaktadır. SS41. Ayrı çıkışlı diğer sensör türlerini kullanmak da mümkündür. Üç sensörden gelen sinyaller dirençler aracılığıyla alınır R11, R12, R13 anahtarlara JP4, JP5, JP6. Dirençler R16, R15, R14 pull-up dirençleri olarak görev yapar. C7, C8, C9– filtre kapasitörleri. Anahtarlar JP4, JP5, JP6 Motora geri bildirim türü seçilir. Anahtarların konumunu değiştirmenin yanı sıra regülatörün yazılım ayarlarında uygun motor tipini de belirtmelisiniz ( Sensörsüz veya Sensörlü).

Analog Sinyal Ölçümleri

Girişte ADC5(PC5) bir bölücü aracılığıyla R5, R6 Motor besleme gerilimi sağlanır. Bu voltaj bir mikrodenetleyici tarafından kontrol edilir.

Girişte ADC3(PC3) Akım sensöründen bir analog sinyal alınır. Akım sensörü ACS756SA. Bu Hall etkisine dayalı bir akım sensörüdür. Bu sensörün avantajı şönt kullanmamasıdır, yani sıfıra yakın bir iç dirence sahiptir, dolayısıyla üzerinde ısı oluşumu yoktur. Ayrıca sensör çıkışı 5V dahilinde analog olduğundan herhangi bir dönüşüm olmadan mikrodenetleyicinin ADC girişine beslenmesi devreyi basitleştirir. Daha geniş akım ölçüm aralığına sahip bir sensöre ihtiyacınız varsa devreyi hiçbir şekilde değiştirmeden mevcut sensörü yenisiyle değiştirmeniz yeterlidir.

Daha sonra amplifikasyon ve eşleştirme devresi ile birlikte bir şant kullanmak istiyorsanız lütfen bunu yapın.

Sinyallerin ayarlanması

Potansiyometreden motor devrini ayarlama sinyali RV1 girişe girer ADC4(PC4). Dirençlere dikkat edin R9– Potansiyometreye giden kablonun kopması durumunda sinyali yönlendirir.

Ayrıca giriş var R.C. Uzaktan kumandalı modellerde yaygın olarak kullanılan sinyal. Kontrol girişinin seçimi ve kalibrasyonu, kontrol cihazının yazılım ayarlarında gerçekleştirilir.

UART arayüzü

Sinyaller Teksas, RX denetleyiciyi yapılandırmak ve denetleyicinin durumu - motor hızı, akım, besleme voltajı vb. - hakkında bilgi sağlamak için kullanılır. Denetleyiciyi yapılandırmak için, kullanarak bilgisayarınızın USB bağlantı noktasına bağlayabilirsiniz. Yapılandırma herhangi bir terminal programı aracılığıyla gerçekleştirilir. Örneğin: Hiperterminal veya Macun .

Diğer

Ayrıca ters kontaklar da var - mikrodenetleyici çıkışı PD3. Motoru çalıştırmadan önce bu kontakları kapatırsanız motor ters yönde dönecektir.

Çıkışa regülatörün durumunu gösteren bir LED bağlanır PD4.

Güç kısmı

Kullanılan anahtar sürücüler IR2101. Bu sürücünün bir avantajı var; düşük fiyat. Güçlü tuşlar için düşük akımlı sistemlere uygundur IR2101 zayıf olacak. Bir sürücü iki “N” kanallı MOSFET transistörünü (üst ve alt) kontrol eder. Bu tür üç mikro devreye ihtiyacımız var.

Motorun maksimum akımına ve besleme voltajına bağlı olarak anahtarlar seçilmelidir (anahtarların ve sürücülerin seçimine ayrı bir makale ayrılacaktır). Diyagram şunu gösterir: IR540, aslında kullanıldı K3069. K3069 60V voltaj ve 75A akım için tasarlanmıştır. Bu açıkça çok fazla, ama onları büyük miktarlarda bedavaya aldım (size aynı mutluluğu diliyorum).

Kapasitör C19 besleme aküsüne paralel olarak açılır. Kapasitesi ne kadar büyük olursa o kadar iyidir. Bu kapasitör, pili akım dalgalanmalarından ve tuşları önemli voltaj düşüşlerinden korur. Bu kapasitörün yokluğunda en azından tuşlarda sorun yaşamanız garanti edilir. Pili doğrudan bilgisayara bağlarsanız VD– bir kıvılcım sıçrayabilir. Kıvılcım durdurma direnci R32 Güç piline bağlandığında kullanılır. Hemen bağlanıyoruz” – "Piller, sonra servis yapın" + " iletişime geçmek Kıvılcım önleyici. Akım dirençten akar ve kapasitörü sorunsuz bir şekilde şarj eder C19. Birkaç saniye sonra pil kontağını VD. 12V güç kaynağı ile Antispark yapamazsınız.

Firmware yetenekleri

• sensörlü ve sensörsüz motorları kontrol etme yeteneği;
• sensörsüz bir motor için üç tür başlatma vardır: başlangıç ​​​​konumunu belirlemeden; başlangıç ​​​​pozisyonunun belirlenmesi ile; kombine;
• sensörsüz bir motor için faz ilerleme açısının 1 derecelik artışlarla ayarlanması;
• iki ana girişten birini kullanma yeteneği: 1-analog, 2-RC;
• giriş sinyallerinin kalibrasyonu;
• motor geri vitesi;
• denetleyicinin UART bağlantı noktası üzerinden ayarlanması ve çalışma sırasında denetleyiciden veri alınması (rpm, akım, akü voltajı);
• PWM frekansı 16,32 KHz.
• motoru çalıştırmak için PWM sinyal seviyesinin ayarlanması;
• Akü voltajı kontrolü. İki eşik: limit ve kesme. Akü voltajı sınır eşiğe düştüğünde motor devri düşer. Kesme eşiğinin altına düştüğünde tam durma meydana gelir;
• motor akımı kontrolü. İki eşik: sınırlama ve kesme;
• ayarlanabilir kontrol sinyali sönümleyici;
• Anahtarlar için ölü zamanın ayarlanması

Regülatörün çalışması

Dahil etme

Regülatörün ve motorun besleme voltajı ayrıdır, bu nedenle şu soru ortaya çıkabilir: voltajın hangi sırayla uygulanacağı. Regülatör devresine voltaj uygulamanızı öneririm. Daha sonra motor besleme voltajını bağlayın. Diğer sıralarda herhangi bir sorun olmamasına rağmen. Buna göre aynı anda voltaj uygulanırken herhangi bir sorun yaşanmadı.

Motor açıldıktan sonra 1 kısa sinyal verir (ses kapatılmazsa), LED yanar ve sürekli yanar. Regülatör çalışmaya hazırdır.

Motoru çalıştırmak için komut sinyalinin değerinin arttırılması gerekir. Ana potansiyometre kullanılırsa, komut voltajı yaklaşık 0,14 V'a ulaştığında motor çalışacaktır. Gerekirse giriş sinyalini kalibre edebilirsiniz, bu da kontrol voltajının daha erken aralıklarını kullanmanıza olanak tanır. Varsayılan sinyal sönümleyici yapılandırılmıştır. Ayarlanan sinyalde keskin bir sıçrama ile motor devri sorunsuz bir şekilde artacaktır. Damper asimetrik bir özelliğe sahiptir. Hız sıfırlaması gecikmeden gerçekleşir. Gerektiğinde damper ayarlanabilir veya tamamen kapatılabilir.

Öğle yemeği

Sensörsüz motor, ayarlarda ayarlanan marş voltajı seviyesiyle çalıştırılır. Çalıştırma anında gaz kelebeği çubuğunun konumu önemli değildir. Çalıştırma denemesi başarısız olursa, çalıştırma denemesi motor normal şekilde dönmeye başlayıncaya kadar tekrarlanır. Eğer motor 2-3 saniye içerisinde çalışmazsa denemeyi bırakıp gazı kesip regülatör ayarına geçmelisiniz.

Motor durduğunda veya rotor mekanik olarak sıkıştığında koruma tetiklenir ve regülatör motoru yeniden başlatmaya çalışır.

Motorun Hall sensörleriyle çalıştırılması da motor çalıştırma ayarları kullanılarak gerçekleştirilir. Onlar. Motoru sensörlerle çalıştırmak için tam gaz verirseniz, regülatör çalıştırma ayarlarında belirtilen voltajı sağlayacaktır. Ve ancak motor dönmeye başladıktan sonra tam voltaj uygulanacaktır. Bu tür motorlar öncelikle çekiş motorları olarak kullanıldığından, bu bir sensör motoru için alışılmadık bir durumdur ve bu durumda kalkışta maksimum torka ulaşmak zor olabilir. Ancak bu regülatör, motorun mekanik sıkışmasından dolayı motoru ve regülatörü arıza yapmaktan koruyan bir özelliğe sahiptir.

Çalışma sırasında regülatör, UART portu üzerinden motor hızı, akım, akü voltajı hakkında verileri aşağıdaki formatta sağlar:

E: minimum akü voltajı: maksimum akü voltajı: maksimum akım: motor devri (rpm) A: mevcut akü voltajı: mevcut akım: mevcut motor devri (rpm)

Veriler yaklaşık 1 saniyelik aralıklarla sağlanır. 9600 numaralı bağlantı noktasında aktarım hızı.

Regülatör ayarı

Denetleyiciyi yapılandırmak için bilgisayara . 9600 numaralı bağlantı noktasında aktarım hızı.

Potansiyometre ayar sinyali sıfırdan büyük olduğunda, kontrol cihazı açıldığında kontrol cihazı ayar moduna geçer. Onlar. Regülatörü ayar moduna geçirmek için ayar potansiyometresinin düğmesini çevirin ve ardından regülatörü açın. Terminalde “ sembolü şeklinde bir bilgi istemi görünecektir. > “. Bundan sonra komutları girebilirsiniz.

Denetleyici aşağıdaki komutları kabul eder (ayarlar ve komutlar kümesi farklı donanım yazılımı sürümlerinde farklılık gösterebilir):

H– komutların bir listesini görüntüleyin;
? – ayarların çıktısı;
C– sürüş sinyalinin kalibrasyonu;
D– ayarları fabrika ayarlarına sıfırlayın.

takım " ? ” terminalde mevcut tüm ayarların bir listesini ve bunların anlamlarını görüntüler. Örneğin:

Motor.tipi=0 motor.mıknatıslar=12 motor.açı=7 motor.başlatma.tipi=0 motor.başlatma.zamanı=10 pwm=32 pwm.başlatma=15 pwm.dak=10 gerilim.limit=128 gerilim.kesme =120 current.limit=200 current.cutoff=250 system.sound=1 system.input=0 system.damper=10 system.deadtime=1

Aşağıdaki formatta bir komut kullanarak istediğiniz ayarı değiştirebilirsiniz:

<настройка>=<значение>

Örneğin:

pwm.start=15

Komut doğru verildiyse ayar uygulanıp kaydedilecektir. Mevcut ayarları değiştirdikten sonra “Komutla” kontrol edebilirsiniz. ? “.

Analog sinyallerin (voltaj, akım) ölçümleri bir ADC mikro denetleyici kullanılarak gerçekleştirilir. ADC 8 bit modunda çalışır. Kabul edilebilir bir analog sinyal dönüştürme hızı sağlamak için ölçüm doğruluğu kasıtlı olarak azaltılır. Buna göre, kontrolör tüm analog değerleri 8 bitlik bir sayı biçiminde çıkarır, yani. 0'dan 255'e kadar.

Ayarların amacı:

Ayarların listesi, açıklamaları:

* – 8 bitlik analogdan dijitale dönüştürücünün sayısal değeri.
Formül kullanılarak hesaplanır: ADC = (U*R6/(R5+R6))*255/5
Nerede: sen– Volt cinsinden voltaj; R5, R6– Ohm cinsinden bölücü dirençlerin direnci.

Bu makalede, elektrikli fırçasız bir motorun evde geri sarılması işlemi ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. İlk bakışta bu süreç zahmetli ve zaman alıcı görünebilir, ancak anlarsanız motoru geri sarmak tek başına bir saatten fazla sürmez.
Motor geri sarmaya yakalandı

Malzemeler:
- Tel (0,3 mm)
- Vernik
- Isıyla büzüşen (2 mm ve 5 mm)

Aletler:
- Makas
- Kablo kesiciler
- Havya
- Lehim ve asit
- Zımpara kağıdı (iğne dosyası)
- Çakmak

Adım 1. Motorun ve kablonun hazırlanması.

Kilit rondelasını motor milinden çıkarın ve statoru çıkarın.

Bir tel iki uçlu 4 dişe sarıldığından ve yalnızca 12 diş olduğundan, yaklaşık 2,5 metre uzunluğunda üç çift tele ihtiyacımız var. Son diş için yeterli sayıda dönüşe sahip olmamaktansa yedek parçaya sahip olmak daha iyidir.

Adım 2: Stator dişlerinin sarılması.

Sarma, tel sayısına bağlı olarak üç aşamaya ayrılacaktır. Kablo terminallerine dolanmayı önlemek için bunları elektrik bandı parçalarıyla veya üzerinde yazı bulunan yapışkan bantla işaretleyebilirsiniz.

Sarılmış her dişin ayrı fotoğraflarını kasıtlı olarak eklemiyorum - renk şemaları çok daha fazlasını anlatacak ve gösterecektir.

Tel #1:

Sarma şeması

Tel #2:

Sarma şeması

Tel #3:

Sarma şeması

Adım 3. Sargı kablolarının bağlanması.

Bağlantı şeması