توضیح دقیق در مورد نقش سنسورهای هال در موتورهای بدون برس

در حین کارموتور DC بدون برس، کنترل کننده باید موقعیت واقعی روتور را به طور دقیق بشناسد تا تصمیم بگیرد که چگونه جهت فعلی را تغییر داده و موتور را برای ادامه چرخش هدایت کند. این درک از موقعیت روتور فرض کل کنترل رفت و آمد است. سنسور هال مؤلفه اصلی برای دستیابی به این عملکرد است.

 

در مقایسه با موتورهای برس که برای تکمیل تغییر فاز به مخاطبین مکانیکی متکی هستند ، موتورهای بدون برس کاملاً به کنترل الکترونیکی متکی هستند. بنابراین ، صحت تشخیص موقعیت به طور مستقیم بر راه اندازی موتور ، ثبات عملیاتی و راندمان پاسخ تأثیر می گذارد. بدون بازخورد موقعیت قابل اعتماد ، کنترل کننده نمی تواند به درستی سیم پیچ استاتور را انرژی بخشد ، موتور به درستی شروع نمی شود ، یا لرزش ، راندمان پایین و سایر مشکلات در حین کار رخ می دهد.

 

کار سنسور سالن "مشاهده" تغییرات در میدان مغناطیسی روتور در زمان واقعی ، تبدیل آن به سیگنال های دیجیتال و تغذیه مجدد آن به سیستم کنترل است. این سیگنال ها "ساعت" را برای سوئیچینگ فاز به راننده ارائه می دهند ، و اطمینان می دهند که هر جریان فاز در زمان مناسب برای دستیابی به عملکرد صاف و کارآمد بر روی سیم پیچ صحیح عمل می کند.

 

می توان گفت که اگرچه سنسور اثر هال فقط یک مؤلفه کمکی است ، اما موقعیت آن در موتور بدون برس مانند "چشم به مغز" است: هیچ مؤلفه ای را هدایت نمی کند ، اما تعیین می کند که آیا کل سیستم کنترل می تواند "جهت را به وضوح ببیند". در مرحله بعد ، ما نگاهی عمیق تر به اصل کار اثر سالن خواهیم انداخت و می بینیم که چگونه این سنسور کوچک از پایه عملکرد کل سیستم کنترل پشتیبانی می کند.

 

برای درک بهتر نحوه کار سنسورهای هال ، ما باید با یک پدیده بدنی اساسی شروع کنیم - اثر سالن.

 

اثر سالن به این واقعیت اشاره دارد که وقتی جریان از یک هادی یا ماده نیمه هادی عبور می کند و مواد در یک میدان مغناطیسی عمودی قرار دارند ، یک ولتاژ عمود بر میدان جریان و مغناطیسی در داخل مواد ظاهر می شود. این ولتاژ عرضی "ولتاژ سالن" نامیده می شود.

 

ما می توانیم آن را به عنوان فرایندی مانند این تصور کنیم:

1. تصور کنید آب در یک لوله جریان دارد (نمایانگر جریان الکتریکی) است.

2. اگر یک آهنربا را در کنار این لوله آب قرار دهید ، جریان آب تحت تأثیر نیروی مغناطیسی به یک طرف "منحرف می شود".

3. این انحراف باعث ایجاد اختلاف فشار در یک طرف لوله آب خواهد شد.

4. در سیستم های الکترونیکی ، این "اختلاف فشار" خود را به عنوان ولتاژ نشان می دهد.

 

سنسور سالن از این اصل استفاده می کند. این شامل یک عنصر سالن کوچک است. هنگامی که نزدیک به یک میدان مغناطیسی (مانند آهنربا روی روتور موتور) باشد ، عنصر سالن تغییر در میدان مغناطیسی را حس می کند و یک سیگنال ولتاژ مربوطه را خروجی می کند. سپس این سیگنال برای تعیین موقعیت فعلی روتور به کنترلر درایو منتقل می شود.

 

با توجه به سیگنال های مختلف خروجی ، سنسورهای سالن را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

• سنسور سالن آنالوگ: این یک مقدار ولتاژ به طور مداوم در حال تغییر است ، که می تواند به طور دقیق استحکام میدان مغناطیسی را منعکس کند و برای نیازهای با وضوح بالا مانند اندازه گیری موقعیت و تجزیه و تحلیل میدان مغناطیسی مناسب است.
• سنسور سالن دیجیتال: خروجی فقط دو حالت دارد: سطح بالا و سطح پایین. هنگامی که میدان مغناطیسی به یک آستانه خاص می رسد ، باعث تغییر سوئیچ می شود. برای قضاوت در مورد تغییر قطب های مغناطیسی و کنترل تغییر فاز در موتورهای بدون برس مناسب است.

در موتورهای بدون برس ، متداول ترین سنسور دیجیتال هال است که دارای یک ساختار ساده ، پاسخ سریع و سازگاری قوی است. این برای تشخیص زمان واقعی تغییرات قطب روتور بسیار مناسب است و از این طریق به کنترل دقیق رفت و آمد الکترونیکی رسیده است.

 

اکنون که اصل اثر سالن را درک می کنیم ، می توانیم نحوه استفاده از سنسور سالن در موتورهای بدون برس را بررسی کنیم.

 

1. هماهنگی بین سنسور سالن و روتور

در داخل یک موتور DC بدون برس ، روتور معمولاً یک سیلندر با آهنربایی است که دارای قطب های N و S متناوب است. با چرخش موتور ، قطب های مغناطیسی روی روتور به سمت سنسورهای سالن روی استاتور حرکت می کنند.

 

هر وقت یک قطب مغناطیسی از عنصر سالن عبور می کند ، تغییر در میدان مغناطیسی را حس می کند و سیگنال دیجیتالی بالا یا کم ایجاد می کند. این سیگنال به راننده می گوید: "اکنون این قطب n است" یا "اکنون قطب S است." به این ترتیب ، راننده می تواند تعیین کند که روتور به چه موقعیتی چرخانده است ، و تصمیم می گیرد که آیا جهت فعلی را تغییر دهید تا موتور بتواند به راحتی ادامه یابد.

 

ترتیب ترتیب 120 درجه از سه عنصر سالن

به منظور درک دقیق موقعیت روتور ، معمولاً از سه سنسور سالن استفاده می شود ، به طور مساوی روی استاتور نصب می شود و دارای زاویه الکتریکی 120 درجه است. چرا سه؟ از آنجا که سیم پیچ سه فاز برای دستیابی به رفت و آمد مداوم (یعنی کنترل جابجایی شش مرحله ای) به شش ترکیب مختلف هدایت نیاز دارد.

 

هر سنسور سالن سطح بالا یا پایین را خروجی می کند. هنگامی که این سه سنسور با هم ترکیب می شوند ، شش حالت مختلف تشکیل می شوند.

A: 1 1 0 0 0 1

B: 0 1 1 1 0 0

C: 0 0 0 1 1 1

این شش مجموعه از سیگنال ها به صورت چرخه ای تغییر می کنند و به راننده دستور می دهند جهت فعلی را به ترتیب تغییر دهد و موتور را به سمت چرخش مداوم سوق دهد.

 

اگرچه سنسور هال از نظر اندازه کوچک است ، اما تأثیر مهمی در عملکرد موتور بدون برس دارد. روشهای نصب نادرست یا انحراف دقت می تواند منجر به خطاهای رفت و آمد ، شروع ضعیف و حتی پیری موتور شود. در این بخش ، ملاحظات کلیدی را در برنامه های کاربردی عملی از منظر زاویه نصب ، دقت تراز ، ضد دخانیات و دما را معرفی خواهیم کرد.

 

1. مقدمه ای بر زاویه نصب

در موتورهای بدون برس ، زاویه نصب سنسور سالن زمان القاء آن از قطب های مغناطیسی روتور را تعیین می کند ، که مستقیماً بر ریتم رفت و آمد و راندمان موتور تأثیر می گذارد. موارد زیر چندین زاویه آرایش مشترک است:

 

• ترتیب زاویه الکتریکی 120 درجه

این رایج ترین ترتیب است که سه عنصر سالن به طور مساوی با زاویه الکتریکی 120 درجه توزیع می شوند. این برای اکثر موتورهای DC بدون برس سه فاز مناسب است و یک مسابقه طبیعی برای منطق کنترل جابجایی شش مرحله ای است. این ساختار متقارن و کنترل ساده است و پیکربندی استاندارد برای موتورهای صنعتی و مصرف کننده است.

 

• چیدمان زاویه الکتریکی 60 درجه

ترتیب 60 درجه نیز در برخی از سازه های حرکتی خاص استفاده می شود. این ترتیب دارای سیگنال های متراکم تر است و برای استفاده در موقعیت هایی که نیاز به فرکانس پاسخ بالا یا کنترل خوب دارند مناسب است ، اما نیازهای بالاتری در طراحی درایور و سازگاری ضعیف دارد. هنگام استفاده از آن ، باید تأیید کنید که راننده از منطق جابجایی 60 درجه پشتیبانی می کند.

 

• طرح مکانیکی (فیزیکی)

در نصب واقعی ، سنسور سالن با توجه به زاویه فیزیکی مانند زاویه مکانیکی 120 درجه نصب می شود. با این حال ، از آنجا که یک رابطه تبدیل بین زاویه الکتریکی و زاویه مکانیکی (بسته به تعداد جفت قطب) وجود دارد ، باید تعداد جفت قطب موتور در حین نصب در نظر گرفته شود تا به درستی زاویه مکانیکی به زاویه الکتریکی تبدیل شود. به عنوان مثال: در یک موتور قطب {1}} ، زاویه مکانیکی 360 درجه معادل زاویه الکتریکی 720 درجه است.

 

• آرایه چند ساعته (سنجش 360 درجه)

برنامه های پیشرفته ممکن است از چندین عنصر سالن در یک آرایه برای دستیابی به نمونه گیری میدان مغناطیسی متراکم تر برای سیستم های سروو بدون برس یا سیستم های موقعیت یابی دقیق استفاده کنند. این نوع ترتیب می تواند وضوح زاویه ای را بهبود بخشد ، اما ساختار پیچیده است و هزینه آن زیاد است.

 

صرف نظر از انتخاب این ترتیب ، لازم است اطمینان حاصل شود که سیگنال سالن می تواند یک دایره کامل از چرخه حرکت روتور را به طور کامل پوشش دهد و با توالی قدرت سیم پیچ ها مطابقت داشته باشد تا از عملکرد کارآمد موتور اطمینان حاصل شود.

2. اهمیت دقت تراز اثر هال

زاویه نصب عنصر سالن باید با منطق رفت و آمد سیم پیچ هماهنگ شود. اگر انحراف زاویه نصب بسیار بزرگ باشد ، باعث پیشرفت یا تأخیر در تعدیل می شود و باعث ایجاد مشکلات زیر می شود:

• گشتاور حرکتی کاهش می یابد و راندمان پایین تر می شود.
• جریان با خشونت نوسان می کند و گرما افزایش می یابد.
• لکنت یا بی ثباتی در هنگام راه اندازی رخ می دهد.

بنابراین ، در نصب واقعی ، معمولاً لازم است که شکل موج سیگنال را از طریق یک فیکسچر تراز خاص یا اسیلوسکوپ مشاهده کنید و تنظیم دقیق زاویه را انجام دهید تا اطمینان حاصل شود که سه سیگنال سالن یک اختلاف فاز زاویه الکتریکی استاندارد 120 درجه دارند.

 

3. مشکلات ضد تداخل و دما دما

سنسور سالن سیگنال سطح پایین را خروجی می کند ، که به راحتی تحت تأثیر محیط اطراف قرار می گیرد. در سیستم حرکتی نیز برای بهبود قابلیت اطمینان باید به موارد زیر اشاره شود:

• Shielding EMI: خط برق و خط سالن باید به طور جداگانه سیم کشی شوند ، با استفاده از کابل های محافظ و زمینی.
• فیلتر و بافر: مدارهای فیلتر یا تراشه های ضد مداخله را می توان به خط سیگنال اضافه کرد تا باعث کاهش محرک کاذب شود.
• طراحی جبران دما: عناصر سالن را با ضریب رانش دمای پایین انتخاب کنید ، یا تغییرات دما را از طریق نرم افزار جبران کنید تا پایداری در دمای بالا و پایین بهبود یابد.

 

از طریق مقدمه قبلی سنسورهای هال ، می بینیم که سنسورهای هال نقش بسیار مهمی در موتورهای بدون برس DC دارند. دقت و ثبات آن به طور مستقیم بر راندمان جابجایی موتور ، ثبات اجرا و عملکرد کلی کنترل تأثیر می گذارد. بنابراین ، انتخاب یک تولید کننده موتور بدون برس با فناوری بالغ و کیفیت قابل اعتماد از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

 

VSD یک کارخانه با تمرکز بر تحقیق و توسعه و تولید موتورهای با دقت بالا است، و مدتهاست که متعهد به بهینه سازی کنترل سالن و فناوری رفت و آمد الکترونیکی است.محصولات حرکتی DC بدون برس ما ارائه می دهیم به طور گسترده در تجهیزات اتوماسیون ، روبات ها ، قفل درب های هوشمند ، ابزار برق ، تجهیزات پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود.

 

چرا موتور بدون برس VSD را انتخاب کنید

1. از سفارشی سازی عمیق برای رفع نیازهای متنوع پشتیبانی کنید

این که آیا این طرح موقعیت مکانی سنسور سالن ، اندازه موتور ، دامنه ولتاژ یا روش نصب ویژه است ، VSD از خدمات توسعه سفارشی پشتیبانی می کند. ما می توانیم یک راه حل منحصر به فرد موتور بدون برس را بر اساس سناریوی کاربردی خاص مشتری تنظیم کنیم تا از تناسب عملکرد ، نصب آسان و سازگاری سیستم اطمینان حاصل کنیم.

 

2. میلیون ها دلار سرمایه گذاری سالانه تحقیق و توسعه تکامل تکنولوژیکی را هدایت می کند

VSD هر ساله میلیون ها دلار تحقیق و توسعه سرمایه گذاری می کند. ما یک تیم باتجربه از ده ها مهندس داریم و ارشد ترین پرسنل تحقیق و توسعه حداقل ده سال تجربه در شرکت ما دارند. ما به طور فعال تولید هوشمند و طراحی دیجیتال را ارتقا می دهیم تا اطمینان حاصل کنیم که محصولات ما همیشه سطح پیشرو در صنعت را حفظ می کنند.

 

3. آزمایش دقیق کارخانه برای اطمینان از ثبات و قابلیت اطمینان محصول

هر موتور بدون برس VSD که کارخانه را ترک می کند ، یک فرآیند جامع آزمایش ، از جمله کالیبراسیون سیگنال هال ، تشخیص شکل موج جابجایی ، ارزیابی پایداری عملکرد و تست های پیری با دمای بالا و پایین را طی می کند. ما کاملاً معتقدیم که محصولات خوب پایه و اساس همکاری مداوم بین دو طرف است.

 

اگر به دنبال یک محصول موتور بدون برس با عملکرد قابل اعتماد ، سفارشی سازی انعطاف پذیر و پشتیبانی فنی کامل هستید ، لطفاً VSD را انتخاب کنید. ما مشتاقانه منتظر ارائه یک راه حل قدرتمند درایو برای پروژه شما هستیم.