כאשר אתם זקוקים לדרכים טובות לשליטה במהירות של מנוע DC ללא מברשות, יש לכם כמה אפשרויות מוצקות.

• בקרת מהירות PWM

• בקרת מתח

• משוב בלולאה סגורה

• בקרה ללא חיישנים באמצעות EMF אחורי

• בקרת PID

חברות רבות בוחרות בשיטות אלו מכיוון שמנועי DC ללא מברשות מהווים כיום 64.7% מכלל סוגי המנועים. תחום זה צומח במהירות מכיוון שמנועים אלו פועלים היטב ואנשים רוצים דיוק רב יותר. עיינו באפשרויות אלו כדי למצוא מה עובד הכי טוב עבורכם.

המנות העיקריות

• בקרת מהירות PWM מאפשרת לך לשנות את המהירות במדויק. זה לא מחליש את המנוע. זה עוזר למנוע לעבוד טוב יותר ולהחזיק מעמד זמן רב יותר. אינך זקוק לחלקים נוספים רבים.

• בקרת מתח מאפשרת לך לשנות את המהירות במהירות. אתה עושה זאת על ידי שינוי המתח למנוע. שים לב למתח כדי לשמור על תפקוד תקין של המנוע. זה גם מונע מהמנוע להתחמם יתר על המידה.

• בקרת משוב בלולאה סגורה משתמשת בחיישנים כדי לבדוק את המהירות. היא עוזרת למנוע לשמור על המהירות הנכונה. זה עובד היטב גם אם העומס משתנה. זה מספק דיוק טוב ושומר על יציבות.

• בקרה ללא חיישנים משתמשת בקרינת אלקטרומגנטית אחורית כדי למצוא את מיקום הרוטור. זה הופך את התכנון לקל יותר ועולה פחות. זה עובד היטב עבור מנועים מהירים. אינך זקוק לחיישנים נוספים.

• בקרת PID מסייעת לקבוע את המהירות הנכונה. היא מתקנת טעויות בין המהירות הרצויה למהירות האמיתית. עליך להגדיר את הגדרות ה-PID בצורה נכונה. זה עוזר למנוע לעבוד בצורה הטובה ביותר ולהישאר יציב.

1. בקרת מהירות PWM

כיצד PWM שולט במהירות

בקרת מהירות PWM נפוצה מאוד עבור מנועי DC ללא מברשות. PWM פירושו אפנון רוחב פולס. שיטה זו משנה את מהירות המנוע על ידי שינוי משך הזמן בו נשלח הכוח בכל מחזור. המנוע מקבל פרצי חשמל קצרים. אם הפרץ נמשך זמן רב יותר, המנוע מסתובב מהר יותר. PWM מאפשר לך לשנות את המהירות במדויק מבלי לאבד מומנט.

חברות רבות אוהבות PWM מכיוון שהוא עובד היטב עם מנועים ללא מברשות. זה גורם למנוע לעבוד טוב יותר וחלק יותר. המנוע גם מחזיק מעמד זמן רב יותר. אינך זקוק לחלקים נוספים רבים. זה עוזר אם אתה רוצה עיצוב קטן או חיי סוללה ארוכים יותר.

הנה כמה סיבות מדוע בקרת מהירות PWM היא בחירה טובה עבור מנועי DC ללא מברשות:

• זה שולט היטב במהירות.

• זה מוריד את אדוות המתח והזרם, כך שהמנוע עובד טוב יותר.

• אינך זקוק להרבה חלקים נוספים, מה שעוזר עם עיצובים קטנים.

הטבלה שלהלן מציגה את היתרונות העיקריים של בקרת מהירות PWM עבור מנועי DC ללא מברשות:

טיפים ליישום

ניתן להגדיר בקרת מהירות PWM עבור מנוע DC ללא מברשות על ידי ביצוע השלבים הבאים:

1. בחרו מיקרו-בקר חזק מספיק. ARM Cortex M0 או בקר טוב יותר מתאים למשימות בקרת מהירות קשות.

2. הגדר את תדר אות ה-PWM. רוב המנועים ללא מברשות פועלים היטב ב-20 קילוהרץ. חלק מהמנועים זקוקים לתדר גבוה יותר אם יש להם השראות נמוכה.

3. השתמש בבקרי מנוע מיוחדים עם ADCs מהירים ודוחפי שער. אלה עוזרים לך לשלוט טוב יותר במהירות ולגרום למנוע לפעול בצורה חלקה יותר.

4. שנה את תדר ההפעלה בין 20 קילוהרץ ל-80 קילוהרץ. תדרים גבוהים יותר מאפשרים לך להתאים את המהירות בצורה מדויקת יותר אך דורשים חומרה טובה יותר.

5. הגדר את תדר הבקרה בין 1 קילוהרץ ל-5 קילוהרץ. זה תלוי ב-ADC שלך ובשיטת הבקרה.

אם אתם מתקשים עם אספקת החשמל או הגדרת המיקרו-בקר, נסו להשתמש בבקרים כמו Qorvo PAC5556. אלה יכולים להפוך את בקרת המהירות שלכם לקלה ואמינה יותר.

בקרת מהירות PWM מתאימה לשימושים רבים של מנועי DC ללא מברשות. שיטה זו מעניקה לכם בקרת מהירות טובה ושומרת על המנוע פועל בצורה יציבה. אתם יכולים לסמוך על PWM ליעילות גבוהה ובקרת מהירות טובה בפרויקטים שלכם של מנועים ללא מברשות.

2. שיטת בקרת מתח

התאמת מתח למהירות

ניתן לגרום למנוע DC ללא מברשות לפעול מהר יותר על ידי העלאת המתח. אם תורידו את המתח, המנוע יאט. המהירות משתנה מכיוון שסיבוב המנוע תלוי במתח שאתם נותנים לו. אם המתח יורד בזמן שהמנוע פועל, הוא לא יסתובב באותה מהירות, גם אם תשתמשו באותן הגדרות.

מחקר על מנועים ללא מברשות בכטמ"מים מצא כי ירידות מתח יכולות לגרום למנוע להסתובב במהירויות שונות, אפילו עם אותן בקרות. יש לשים לב לשינויי מתח, במיוחד כאשר המנוע עובד קשה. בקר המהירות האלקטרוני מסייע בקביעת המתח ושומר על מהירות קבועה. ניתן גם להשתמש במיקרו-בקר כדי ליצור אות PWM התואם את המתח הרצוי. בדיקת הזרם מסייעת למנוע התחממות יתר של המנוע, מה שעלול לשנות את המהירות.

הנה טבלה המציגה כיצד חלקים שונים במערכת יכולים לשנות מהירות בעת שימוש בבקרת מתח:

יתרונות וחסרונות

ישנם דברים טובים רבים בשימוש בבקרת מתח עבור מנועי DC ללא מברשות:

1. המנוע צורך פחות אנרגיה, ולכן הוא יעיל יותר.

2. המנוע מחזיק מעמד זמן רב יותר, ולכן הוא אמין יותר.

3. המנוע משמיע פחות רעש, ולכן הוא שקט יותר.

4. העיצוב קטן וקל יותר, כך שהוא מתאים למקומות צרים.

5. המנוע יכול לשנות מהירות במהירות.

6. למנוע יש איזון טוב יותר בין מהירות ומומנט.

7. המנוע יכול לפעול במהירויות רבות יותר.

8. המנוע מחזיק מעמד זמן רב יותר, כך שאתם חוסכים כסף.

אבל יש גם כמה מגבלות לשיטה הזו:

• אתה צריך מהירות מסוימת כדי שחישת EMF אחורית תפעל.

• אם העומס משתנה פתאום, הדבר יכול להשפיע על אופן פעולת המנוע.

• אם המתח יורד, המנוע יאט ולא יעבוד כמו שצריך.

הנה טבלה המשווה את היתרונות והמגבלות העיקריים:

בקרת PWM יכולה לעזור לך להשיג מהירות ומומנט טובים יותר, אך היא עלולה לגרום למנוע להתחמם ולקצר את חייו אם לא מוגדרת נכון. בקרת מתח יעילה ועוזרת למנוע להחזיק מעמד זמן רב יותר, אך עליך לשים לב לירידות מתח ושינויים פתאומיים.

אם אתם רוצים דרך קלה לשלוט במהירות של מנוע DC ללא מברשות שלכם, בקרת מתח עובדת היטב. ניתן להשתמש בה בדרכים רבות, אך תמיד בדקו שינויים במתח כדי לשמור על פעולת המנוע בצורה חלקה.

3. בקרת משוב בלולאה סגורה

שימוש בחיישנים לבדיקת מהירות

בקרת לולאה סגורה עוזרת למנוע DC ללא מברשות שלך להישאר במהירות הנכונה. שיטה זו משתמשת בחיישנים כדי לעקוב אחר המנוע ולשלוח אותות בחזרה לבקר. חיישני הול ומקודדים הם החיישנים הנפוצים ביותר לכך.

• חיישני הול אומרים לך היכן נמצא הרוטור. זה עוזר למנוע להחליף חשמל בזמן הנכון.

• אנקודרים נותנים משוב אפילו טוב יותר. הם עוזרים לך לשלוט במנוע בצורה מדויקת מאוד.

• חיישני הול שולחים אותות לבקר. הבקר משתמש בהם כדי לבחור כיצד להפעיל את המנוע.

• אנקודרים עובדים היטב במערכות סרוו. השתמשו בהם כשאתם זקוקים לבקרת מהירות מדויקת מאוד.

• חיישני אפקט הול משמשים במערכות קומוטציה בעלות שישה שלבים. מערכות אלו נמצאות לרוב במנועי DC ללא מברשות.

• מקודדים הם גמישים. ניתן להשתמש בהם במקומות רבים הדורשים דיוק גבוה.

חיישני מיקום הול ​​הם הבחירה הטובה ביותר לבקרת מהירות בלולאה סגורה במנועי DC ללא מברשות. הם זולים יותר ועובדים היטב עבור רוב המשימות. מקודדים ורזולוורים גם הם אפשרויות, אך חיישני הול פשוטים ועושים עבודה טובה.

שמירה על דיוק

משוב בלולאה סגורה מסייע לשמור על מהירות קבועה ומדויקת. הבקר בודק את אותות החיישן ומשנה את עוצמת המנוע לפי הצורך. זה נותן לך שליטה טובה יותר, גם אם העומס משתנה או שהמנוע עובד קשה.

הטבלה שלהלן מציגה כיצד שיטות PWM שונות משנות את בקרת המהירות במנועי DC ללא מברשות:

ניתן להשתמש בממיר PID כדי לשלוט במהירות. בדיקות MATLAB מראות שבקרה בלולאה סגורה שומרת על זרם הכניסה וה-EMF האחורי של המנוע ברמות טובות. ניתן לבדוק את המהירות והמומנט כאשר הדברים יציבים או משתנים.

בקרת לולאה סגורה מעניקה לכם יעילות גבוהה ומהירות קבועה. ניתן לסמוך על שיטה זו לבקרת מנוע מדויקת בפרויקטים רבים של מנועי DC ללא מברשות.

4. בקרה ללא חיישנים עם קרינת אלקטרומגנטית אחורית

כיצד EMF אחורי מאפשר בקרת מהירות

ניתן לשנות את מהירות מנוע DC ללא מברשות ללא חיישנים. בדרך זו משתמשים בכוח אלקטרו-מניע אחורי, הנקרא EMF אחורי. EMF אחורי הוא מתח המופיע בסלילי המנוע כאשר הרוטור מסתובב. ניתן להשתמש במתח זה כדי לדעת היכן הרוטור נמצא. זה גם עוזר לך לדעת מתי להחליף את הזרם במנוע.

כך פועלת בקרה ללא חיישנים עם EMF אחורי:

• שיטת האינטגרציה של EMF אחורי בודקת את אות ה-EFM החשמלי האחורי. היא מוצאת את מיקום הרוטור.

• הבקר בוחן את ה-EMF האחורי של הפאזה שאינה מחוברת לאנרגיה. הוא משתמש בזה כדי לבחור את הזמן הנכון להחלפת הזרם.

• שיטה זו פועלת במהירויות שונות. השטח מתחת לעקומת ה-EMF האחורי נשאר זהה, גם אם המנוע מסתובב מהר יותר או לאט יותר.

כדי למדוד EMF אחורי, ניתן להשתמש ב:

• משווים לבדיקת רמות מתח.

• נקודה ניטרלית וירטואלית העשויה מנגדים.

• ממירים אנלוגיים לדיגיטליים (ADC) לבקרה דיגיטלית.

אתם זקוקים לממירי ADC מהירים ומעגלי השוואה לקבלת תוצאות טובות. כאשר המנוע אינו נע, אין EMF אחורי. עליכם להפעיל את המנוע בלולאה פתוחה לפני השימוש בבקרה ללא חיישנים.

יתרונות השיטות ללא חיישנים

בקרה ללא חיישנים מעניקה לכם יתרונות רבים לפרויקטים של מנועי DC ללא מברשות. אינכם זקוקים לחיישנים נוספים. זה הופך את התכנון שלכם לפשוט ואמין. אתם גם חוסכים כסף ומקטינים את הסיכוי לבעיות בחיישנים.

הנה טבלה המשווה בין שיטות מבוססות חיישנים ושיטות ללא חיישנים:

תראו בקרה ללא חיישנים בשימוש במקומות רבים:

• מאווררי קירור ומערכות HVAC משתמשים בו למהירות קבועה.

• רחפנים וכלי טיס בלתי מאוישים משתמשים בו כדי לחסוך במשקל ולקבל אותות EMF חזקים בחזרה.

• משאבות ומדחסים משתמשים בו במקומות בהם חיישנים אינם יכולים להתאים.

• כלי רכב חשמליים ואופניים חשמליים משתמשים בו ליעילות גבוהה במהירות גבוהה.

בקרה ללא חיישנים עם EMF אחורי עוזרת לך להשיג מהירות קבועה, עלויות נמוכות יותר ועיצוב פשוט למנוע DC ללא מברשות שלך.

5. שיטות בקרת מהירות PID

PID למהירות יציבה

בקר PID עוזר לך לשלוט במהירות של מנוע DC ללא מברשות . הוא בודק את המהירות הרצויה ואת המהירות שאתה מקבל. אם יש הבדל, הוא משנה את הספק המנוע. זה עוזר לתקן כל שגיאה במהירות. מפעלים רבים משתמשים בשיטה זו. זה שומר על המנוע במהירות הנכונה, גם אם העומס משתנה.

לבקר PID שלושה חלקים. החלק הפרופורציונלי מתקן שגיאות מהירות במהירות. החלק האינטגרלי מסיר שגיאות קטנות שנמשכות זמן רב. החלק הנגזר מונע מהמנוע לחרוג ממהירות היעד.

בקרת PID גורמת למנוע לפעול בצורה חלקה ויציבה. היא גם מסייעת להפחית רעשים ורעידות במנוע ללא מברשות.

הנה טבלה המציגה כיצד בקרת PID מסייעת למהירות מנוע DC ללא מברשות:

בקרי PID עוזרים לך להשיג מהירות טובה יותר, פחות רעש ותנועת מנוע חלקה יותר.

טיפים לכוונון

עליך לכוון את בקר ה-PID שלך למהירות הטובה ביותר. ראשית, הגדר מעקב תנועה כדי לצפות כיצד המנוע נע. תן לבקר להזיז את המנוע לנקודה חדשה במהירות. התחל עם הגבר פרופורציונלי קטן (Kp). קבע את ההגבר האינטגרלי (Ki) ואת הגבול (Ilim) לאפס. הפוך את ההגבר הנגזרת (Kd) לגדול פי חמישה מ-Kp.

בצע את השלבים הבאים כדי לכוונן את בקר ה-PID שלך:

1. הגדר מעקב תנועה עבור פקודת מנוע, מיקום רצוי ומיקום אמיתי.

2. גרמו לבקר לבצע תנועת צעד.

3. שנה את Kp, Kd ו-Ki בהתאם לאופן פעולת המנוע.

4. שימו לב לתנועה רבה מדי או תנועות איטיות. שנו את הרווחים כדי לתקן זאת.

בעיות יכולות להתרחש אם הגדרות ה-PID שגויות, החשמל אינו יציב, או שיש בעיות במעגל ההינע. ניתן לתקן בעיות אלה על ידי שינוי הגדרות ה-PID ובדיקת מעגל ההינע וההינע.

הנה מדריך מהיר לכוונון:

• הגבירו את ההגדרה הפרופורציונלית כדי לגרום למנוע להגיב מהר יותר, אך שימו לב לתנועה רבה מדי.

• השתמש בהגדרה האינטגרלית כדי לתקן שגיאות קטנות ולשמור על מהירות קרובה ליעד.

• שנה את הגדרת הנגזרת כדי לעצור תנועה רבה מדי ולשמור על יציבות המנוע.

ניתן להשתמש בבקרת PID עבור פרויקטים רבים של מנועי DC ללא מברשות . שיטה זו מסייעת לשמור על מהירות יציבה וגורמת למנוע לעבוד טוב יותר.

למדתם חמש דרכים טובות לשלוט במהירות מנוע DC ללא מברשות. כל דרך - PWM, בקרת מתח, משוב בלולאה סגורה, בקרה ללא חיישנים ו-PID - עוזרת לכם לקבל תוצאות יציבות ומדויקות. מחקרים מראים ש-PID יכול להפחית את שיעור ההחרגה מ-71% לכמעט אפס. PWM עם מעבדים דיגיטליים גורם למנועים לעבוד טוב יותר. בבחירת דרך, שימו לב לדברים החשובים הבאים:

אם אתם רוצים ללמוד עוד, בדקו שיטות ללא חיישנים, חישת קרינת אלקטרומגנטית אחורית וכלים חכמים כמו רשתות עצביות. אלה יכולים לעזור לפרויקטים שלכם לעבוד אפילו טוב יותר.

שאלות נפוצות

מהי הדרך הקלה ביותר לשלוט במהירות מנוע DC ללא מברשות?

ניתן להשתמש בבקרת מהירות PWM. זה עובד עם רוב הבקרים. אתם צריכים רק מיקרו-בקר ודוחף מנוע. PWM מספק לכם שינויי מהירות חלקים ומדויקים.

האם ניתן להשתמש בבקרת מתח עבור כל מנועי DC ללא מברשות?

ניתן להשתמש בבקרת מתח עבור מנועים רבים . חלק מהמנועים דורשים מהירות מינימלית לצורך חישת EMF אחורי. יש לבדוק תמיד את גיליון הנתונים של המנוע לפני בחירת בקרת מתח.

למה צריך חיישנים לבקרה בלולאה סגורה?

חיישנים עוזרים לך לשמור על המנוע במהירות הנכונה. חיישני הול ומקודדים שולחים אותות לבקר. עם חיישנים מקבלים דיוק ויציבות טובים יותר.

האם בקרה ללא חיישנים אמינה עבור מנועים במהירות גבוהה?

בקרה ללא חיישנים עובדת היטב במהירויות גבוהות. אינך זקוק לחיישנים נוספים. רחפנים ומאווררים רבים משתמשים בבקרה ללא חיישנים לניהול מהירות פשוט ואמין.

איך מכוונים בקר PID למהירות המנוע?

התחל עם הגבר פרופורציונלי נמוך. הגדל אותו לאט. הגדר הגבר אינטגרלי ונגזרתי לאחר בדיקת תגובת המנוע. שים לב לחריגה (overshoot) והתאם את ההגברים כדי לשמור על מהירות קבועה.