Išsamus salės jutiklių vaidmens paaiškinimas be šepetėlių variklių

Eksploatuojant Bestelies DC variklis, Valdiklis turi tiksliai žinoti rotoriaus realaus laiko padėtį, kad nuspręstų, kaip perjungti srovę kryptį ir vartoti variklį, kad būtų galima tęsti sukimąsi. Šis rotoriaus padėties suvokimas yra visos komutacijos valdymo prielaida. „Hall" jutiklis yra pagrindinis komponentas, norint pasiekti šią funkciją.

 

Palyginti su šepečių varikliais, kurie, norėdami baigti fazės pokyčius, priklauso nuo mechaninių kontaktų, be šepetėlių varikliai visiškai priklauso nuo elektroninės valdymo. Todėl padėties aptikimo tikslumas tiesiogiai veikia variklio paleidimą, stabilumą ir atsako efektyvumą. Neturėdamas patikimų atsiliepimų apie padėtį, valdiklis negali teisingai pagyvinti statoriaus apviją, variklis neveiks tinkamai, arba vibracija, mažas efektyvumas ir kitos problemos atsiras veikimo metu.

 

„Hall" jutiklio užduotis yra „stebėti" rotoriaus magnetinio lauko pokyčius realiuoju laiku, paversti jį skaitmeniniais signalais ir grąžinti į valdymo sistemą. Šie signalai suteikia vairuotojui „laikrodį" fazių perjungimui, užtikrinant, kad kiekviena fazės srovė veiktų tinkamu apvija tinkamu laiku, kad būtų pasiektas sklandus ir efektyvus veikimas.

 

Galima sakyti, kad nors „Hall Effect" jutiklis yra tik pagalbinis komponentas, jo padėtis be šepetėlių variklio yra tarsi „akys į smegenis": jis neveda jokių komponentų, tačiau nustato, ar visa valdymo sistema gali „aiškiai pamatyti kryptį". Toliau mes giliau pažvelgsime į Hallo efekto veikimo principą ir pažiūrėsime, kaip šis mažas jutiklis palaiko visos valdymo sistemos veikimo pagrindą.

 

Norėdami geriau suprasti, kaip veikia salės jutikliai, turime pradėti nuo pagrindinio fizinio reiškinio - salės efekto.

 

Salės efektas reiškia, kad srovė praeina per laidininką ar puslaidininkinę medžiagą ir medžiagą vertikaliame magnetiniame lauke, medžiagos viduje atsiras įtampa, statmena dabartiniam ir magnetiniam laukui. Ši skersinė įtampa vadinama „salės įtampa".

 

Galime tai įsivaizduoti kaip tokį procesą:

1. Įsivaizduokite, kad vamzdyje teka vanduo (vaizduojantis elektros srovę);

2. Jei šalia šio vandens vamzdžio įdėsite magnetą, vandens srautas bus „nukreiptas" į vieną pusę, veikiant magnetinei jėgai;

3. Šis nuokrypis sukels slėgio skirtumą vienoje vandens vamzdžio pusėje;

4. Elektroninėse sistemose šis „slėgio skirtumas" pasireiškia kaip įtampa.

 

Salės jutiklis naudoja šį principą. Jame yra mažas salės elementas. Kai jis yra arti magnetinio lauko (pvz., Magnetas ant variklio rotoriaus), salės elementas pajus magnetinio lauko pokyčius ir išves atitinkamą įtampos signalą. Tada šis signalas perduodamas į pavaros valdiklį, kad būtų nustatyta dabartinė rotoriaus padėtis.

 

Pagal skirtingus išvesties signalus salės jutiklius galima suskirstyti į dvi kategorijas:

• „Analog Hall" jutiklis: Jis išveda nuolat kintančią įtampos vertę, kuri gali tiksliai atspindėti magnetinio lauko stiprumą ir yra tinkamas aukštos skiriamosios gebos reikalavimams, tokiems kaip padėties matavimas ir magnetinio lauko analizė.
• „Digital Hall" jutiklis: Išėjime yra tik dvi būsenos: aukštas ir žemas lygis. Kai magnetinis laukas pasiekia tam tikrą slenkstį, jis suaktyvina perjungimą. Jis tinka vertinti magnetinių polių pokyčius ir kontroliuojant fazių pokyčius be šepetėlių variklių.

Varikliuose be šepetėlių dažniausiai naudojamas „Digital Hall" jutiklis, turintis paprastą struktūrą, greitą atsaką ir stiprų pritaikomumą. Tai labai tinka realiuoju laiku aptikti rotoriaus poliaus pokyčius, taip pasiekiant tikslią elektroninę komutimo kontrolę.

 

Dabar, kai suprantame „Hall Effect" principą, galime pažvelgti, kaip salės jutiklis naudojamas be šepetėlių varikliuose.

 

1. Salės jutiklio ir rotoriaus koordinavimas

Viduje be šepetėlių nuolatinės srovės variklio rotorius paprastai yra cilindras su magnete, kuriame yra kintami N ir S poliai. Varikliui pasisukant, rotoriaus magnetiniai stulpai juda į statoriaus salės jutiklius ir toliau nuo jo.

 

Kai magnetinis polis praeina per salės elementą, jis jaučia magnetinio lauko pokyčius ir sukuria aukštą ar žemą skaitmeninį signalą. Šis signalas nurodo vairuotojui: „Dabar tai yra n polis" arba „dabar tai yra S polis". Tokiu būdu vairuotojas gali nustatyti, į kurią padėtį rotorius sukosi, ir nuspręsti, ar perjungti dabartinę kryptį, kad variklis galėtų toliau sklandžiai veikti.

 

2. 120 laipsnių trijų salės elementų išdėstymas

Norint tiksliai pajusti rotoriaus padėtį, paprastai naudojami trys salės jutikliai, tolygiai montuojami ant statoriaus, su 120 laipsnių elektriniu kampu. Kodėl trys? Kadangi norint pasiekti nuolatinį komunikaciją (tai yra, šešių žingsnių komutavimo kontrolė), norint pasiekti trijų fazių apviją, reikia šešių skirtingų laidumo derinių.

 

Kiekvienas salės jutiklis išeina aukštą ar žemą lygį. Kai trys jutikliai derinami kartu, susidaro šešios skirtingos būsenos.

A: 1 1 0 0 0 1

B: 0 1 1 1 0 0

C: 0 0 0 1 1 1

Šie šeši signalų rinkiniai keičiasi cikliškai, nurodydami vairuotojui iš eilės perjungti srovės kryptį, varo variklį nuolat sukasi.

 

Nors salės jutiklis yra nedidelio dydžio, jis daro lemiamą poveikį be šepetėlių variklio veikimui. Neteisingi montavimo metodai ar tikslumo nuokrypiai gali sukelti komutacijos klaidas, prastą paleidimą ir net pagreitintą variklio senėjimą. Šiame skyriuje pateiksime pagrindinius praktinius taikymo sritis iš montavimo kampo perspektyvų, suderinimo tikslumo, anti-interferencijos ir temperatūros dreifo.

 

1. Įvadas į diegimo kampą

Varikliuose be šepetėlių salės jutiklio montavimo kampas nustato rotoriaus magnetinių polių indukcijos laiką, o tai daro tiesioginę įtaką komutacijos ritmui ir variklio veikimo efektyvumui. Toliau pateikiami keli bendrieji išdėstymo kampai:

 

• 120 laipsnių elektros kampo išdėstymas

Tai yra labiausiai paplitęs išdėstymas, kai trys salės elementai tolygiai paskirstomi 120 laipsnių elektriniu kampu. Jis tinka daugumai trijų fazių be šepetėlių DC variklių ir yra natūralus šešių pakopų komutavimo valdymo logikos atitikimas. Jis turi simetrišką struktūrą ir paprastą valdymą ir yra standartinė pramoninių ir vartotojų variklių konfigūracija.

 

• 60 laipsnių elektros kampo išdėstymas

60 laipsnių išdėstymas taip pat naudojamas kai kuriose konkrečiose motorinėse struktūrose. Šis išdėstymas turi tankesnius signalus ir yra tinkamas naudoti tokiose situacijose, kurioms reikalingas didelis atsako dažnis ar smulkus valdymas, tačiau jis turi didesnius vairuotojo projektavimo ir blogo suderinamumo reikalavimus. Kai naudojate jį, turite patvirtinti, kad vairuotojas palaiko 60 laipsnių komutacijos logiką.

 

• Mechaninis (fizinis) išdėstymas

Faktiškai montuojant salės jutiklį montuojamas pagal fizinį kampą, pavyzdžiui, 120 laipsnių mechaninį kampą. Tačiau kadangi tarp elektrinio kampo ir mechaninio kampo yra konversijos ryšys (atsižvelgiant į polių porų skaičių), montavimo metu reikia apsvarstyti poliaus porų skaičių, kad mechaninis kampą būtų galima paversti elektriniu kampu. Pvz.: 4- pole varikliui 360 laipsnių mechaninis kampas yra lygi 720 laipsnių elektriniam kampui.

 

• Kelių vietų masyvas (360 laipsnių jutimas)

Išplėstinės programos gali naudoti kelis salės elementus masyve, kad būtų pasiektas tankesnio magnetinio lauko mėginių ėmimas, skirtas šepetėliams be šepetėlių servo sistemų ar tikslios padėties nustatymo sistemoms. Šis išdėstymas gali pagerinti kampinę skiriamąją gebą, tačiau struktūra yra sudėtinga, o išlaidos yra didelės.

 

Nepaisant to, kuris išdėstymas pasirinktas, būtina užtikrinti, kad salės signalas galėtų visiškai uždengti visą rotoriaus judesio ciklo ratą ir atitikti apvijų įjungimo seką, kad būtų užtikrintas efektyvus variklio veikimas.

2. Salės efekto suderinimo tikslumo svarba

Salės elemento montavimo kampas turi būti griežtai sinchronizuotas su apvijos komutacijos logika. Jei montavimo kampo nuokrypis yra per didelis, tai sukels komutaciją pažengusį ar atidėtą, sukeldamas šias problemas:

• Variklio sukimo momentas mažėja, o efektyvumas tampa mažesnis;
• Dabartinė svyruoja žiauriai, o šiluma didėja;
• Stendo metu kyla mikčiojimas ar nestabilumas.

Todėl realiai montuojant paprastai reikia stebėti signalo bangos formą per specialų suderinimo armatūrą ar osciloskopą ir atlikti kampo derinimą, kad būtų užtikrinta, jog trys salės signalai pasižymi standartiniu 120 laipsnių elektrinio kampo fazės skirtumu.

 

3. Anti-interferencijos ir temperatūros dreifo problemos

„Hall" jutiklis išveda žemo lygio signalą, kurį lengvai veikia aplinkinė aplinka. Motorinėje sistemoje taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos taškus, siekiant pagerinti patikimumą:

• EMI ekranavimas: elektros linija ir salės linija turėtų būti sujungta atskirai, naudojant ekranuotus kabelius ir įžemintą;
• Filtravimas ir buferis: filtro grandinės arba anti-interferencijos lustai gali būti pridedami prie signalo linijos, kad būtų sumažintas klaidingas suaktyvinimas;
• Temperatūros kompensavimo projektavimas: Pasirinkite salės elementus, kurių temperatūra yra žema, arba kompensuokite temperatūros pokyčius per programinę įrangą, kad pagerintumėte stabilumą esant aukštai ir žemai temperatūrai.

 

Ankstesniame „Hall" jutiklių įvade matome, kad salės jutikliai vaidina ypač svarbų vaidmenį be šepetėlių DC varikliuose. Jo tikslumas ir stabilumas tiesiogiai veikia variklio komutacijos efektyvumą, stabilumą ir bendrą kontrolės veikimą. Todėl ypač svarbu pasirinkti variklių gamintoją be šepetėlių, turinčių brandžią technologiją ir patikimą kokybę.

 

VSD yra gamykla, kurioje pagrindinis dėmesys, ir ilgą laiką buvo įsipareigojęs optimizuoti „Hall Control" ir elektroninės komisijos technologiją.Mes pateikiami „DC Motor Products" be šepetėlių yra plačiai naudojami automatizavimo įrangoje, robotuose, intelektualiose durų spynose, elektriniuose įrankiuose, medicinos įrangoje ir kitose laukuose.

 

Kodėl verta rinktis VSD be teptuko variklį

1. Palaikykite gilų pritaikymą, kad patenkintumėte įvairius poreikius

Nesvarbu, ar tai „Hall" jutiklio, variklio dydžio, įtampos diapazono ar specialiojo montavimo metodo vietos išdėstymas, VSD palaiko pritaikytas kūrimo paslaugas. Mes galime pritaikyti unikalų variklinį sprendimą be šepetėlių, remdamiesi konkrečiu kliento programos scenarijumi, kad užtikrintume tinkamumą, lengvai diegti ir suderinamumą su sistema.

 

2. Milijonai dolerių metinių mokslinių tyrimų ir plėtros investavimo skatina nuolatinę technologinę evoliuciją

VSD ir toliau kasmet investuoja milijonus dolerių į mokslinius tyrimus ir plėtrą. Mes turime patyrusią dešimčių inžinierių komandą, o vyriausias MTTP personalas turi bent dešimt metų patirties mūsų įmonėje. Mes aktyviai reklamuojame intelektualią gamybą ir skaitmeninį dizainą, kad užtikrintume, jog mūsų produktai visada išlaiko pagrindinį pramonės lygį.

 

3. Griežtas gamyklos bandymas, siekiant užtikrinti produkto stabilumą ir patikimumą

Kiekvienas VSD be šepetėlių variklis, kuris palieka gamyklą, bus atliktas išsamų bandymo procesą, įskaitant salės signalo kalibravimą, komutacijos bangos formos aptikimą, operacijos stabilumo vertinimą ir aukštos bei žemos temperatūros senėjimo testus. Mes tvirtai tikime, kad geri produktai yra nuolatinio abiejų šalių bendradarbiavimo pagrindas.

 

Jei ieškote variklio be šepetėlių, turinčių patikimą našumą, lankstų pritaikymą ir visišką techninę pagalbą, pasirinkite VSD. Mes tikimės pateikti galingą jūsų projekto sprendimą.