När du behöver bra sätt att kontrollera hastigheten för din borstlösa likströmsmotor har du några bra alternativ.

• PWM-hastighetskontroll

• Spänningsreglering

• Sluten återkoppling

• Sensorlös styrning med hjälp av motelektromotorisk kraft

• PID-kontroll

Många företag väljer dessa metoder eftersom borstlösa likströmsmotorer nu utgör 64.7 % av alla motortyper. Detta område växer snabbt eftersom dessa motorer fungerar bra och folk vill ha mer noggrannhet. Titta på dessa alternativ för att hitta det som fungerar bäst för dig.

Key Takeaways

• PWM-hastighetskontroll låter dig justera hastigheten exakt. Det gör inte motorn svagare. Det hjälper motorn att fungera bättre och hålla längre. Du behöver inte många extra delar.

• Spänningsreglering låter dig ändra hastigheten snabbt. Du gör detta genom att ändra spänningen till motorn. Håll koll på spänningen för att motorn ska fungera bra. Detta förhindrar också att motorn blir för varm.

• Sluten återkopplingsstyrning använder sensorer för att kontrollera hastigheten. Den hjälper motorn att hålla rätt hastighet. Detta fungerar bra även om belastningen ändras. Den ger god noggrannhet och håller saker stabila.

• Sensorlös styrning använder motelektromotorisk kraft för att hitta rotorns position. Detta gör designen enklare och kostar mindre. Det fungerar bra för snabba motorer. Du behöver inga extra sensorer.

• PID-reglering hjälper till att ställa in rätt hastighet. Den korrigerar fel mellan önskad och verklig hastighet. Du måste ställa in PID-inställningarna korrekt. Detta hjälper motorn att arbeta optimalt och förbli stabil.

1. PWM-hastighetskontroll

Hur PWM styr hastigheten

PWM-hastighetsreglering är mycket vanligt för borstlösa likströmsmotorer. PWM står för pulsbreddsmodulering. Denna metod ändrar motorns hastighet genom att ändra hur länge strömmen skickas i varje cykel. Motorn får korta strömutbrott. Om utbrottet varar längre snurrar motorn snabbare. PWM låter dig ändra hastigheten exakt utan att förlora vridmoment.

Många företag gillar PWM eftersom det fungerar bra med borstlösa motorer. Det gör att motorn arbetar bättre och smidigare. Motorn håller också längre. Du behöver inte många extra delar. Detta är bra om du vill ha en liten design eller längre batteritid.

Här är några anledningar till varför PWM-hastighetsreglering är ett bra val för borstlösa likströmsmotorer:

• Den kontrollerar hastigheten bra.

• Det minskar spännings- och strömrippel, så motorn fungerar bättre.

• Du behöver inte många extra delar, vilket underlättar med små konstruktioner.

Tabellen nedan visar de viktigaste fördelarna med PWM-hastighetsreglering för borstlösa likströmsmotorer:

Implementeringstips

Du kan ställa in PWM-hastighetsreglering för din borstlösa likströmsmotor genom att följa dessa steg:

1. Välj en mikrokontroller som är tillräckligt stark. En ARM Cortex M0 eller bättre är bra för svåra hastighetskontrolljobb.

2. Ställ in PWM-signalfrekvensen. De flesta borstlösa motorer fungerar bra vid 20 kHz. Vissa motorer behöver högre frekvens om de har låg induktans.

3. Använd speciella motorstyrenheter med snabba ADC:er och gatedrivare. Dessa hjälper dig att kontrollera hastigheten bättre och få motorn att gå smidigare.

4. Ändra drivfrekvensen mellan 20 kHz och 80 kHz. Högre frekvenser låter dig justera hastigheten mer noggrant men kräver bättre hårdvara.

5. Ställ in styrfrekvensen mellan 1 kHz och 5 kHz. Detta beror på din ADC och styrmetod.

Om du har problem med strömförsörjning eller mikrokontrollerinstallation kan du prova att använda styrenheter som Qorvo PAC5556. Dessa kan göra din hastighetskontroll enklare och mer pålitlig.

PWM-hastighetsreglering fungerar för många användningsområden för borstlösa likströmsmotorer. Denna metod ger dig bra hastighetsreglering och håller motorn igång stabilt. Du kan lita på PWM för hög effektivitet och bra hastighetsreglering i dina borstlösa motorprojekt.

2. Spänningskontrollmetod

Justera spänning för hastighet

Du kan få en borstlös likströmsmotor att gå snabbare genom att höja spänningen. Om du sänker spänningen kommer motorn att sakta ner. Hastigheten ändras eftersom motorns rotation beror på vilken spänning du ger den. Om spänningen sjunker medan motorn arbetar kommer den inte att snurra lika snabbt, även om du använder samma inställningar.

En studie om borstlösa motorer i drönare visade att spänningsfall kan få motorn att snurra med olika hastigheter, även med samma kontroller. Du bör vara uppmärksam på spänningsförändringar, särskilt när motorn arbetar hårt. Den elektroniska hastighetsregulatorn hjälper till att ställa in spänningen och hålla hastigheten stabil. Du kan också använda en mikrokontroller för att skapa en PWM-signal som matchar den spänning du vill ha. Att kontrollera strömmen hjälper till att förhindra att motorn blir för varm, vilket kan ändra hastigheten.

Här är en tabell som visar hur olika delar av systemet kan ändra hastighet när du använder spänningsreglering:

För-och nackdelar

Det finns många fördelar med att använda spänningsreglering för borstlösa likströmsmotorer:

1. Motorn förbrukar mindre energi, så den är effektiv.

2. Motorn håller längre, så den är mer pålitlig.

3. Motorn låter mindre, så den är tystare.

4. Designen är mindre och lättare, så den passar i trånga utrymmen.

5. Motorn kan ändra hastighet snabbt.

6. Motorn har bättre balans mellan hastighet och vridmoment.

7. Motorn kan gå med fler hastigheter.

8. Motorn håller längre, så du sparar pengar.

Men det finns också vissa begränsningar med den här metoden:

• Du behöver en viss hastighet för att avkänning av motelektromagnetiska fält ska fungera.

• Om belastningen ändras plötsligt kan det påverka hur motorn går.

• Om spänningen sjunker kommer motorn att sakta ner och fungera inte lika bra.

Här är en tabell som jämför de viktigaste fördelarna och nackdelarna:

PWM-styrning kan hjälpa dig att få bättre hastighet och vridmoment, men den kan göra motorn varmare och förkorta dess livslängd om den inte konfigureras rätt. Spänningsstyrning är effektiv och hjälper motorn att hålla längre, men du måste vara uppmärksam på spänningsfall och plötsliga förändringar.

Om du vill ha ett enkelt sätt att kontrollera hastigheten för din borstlösa likströmsmotor fungerar spänningsreglering bra. Du kan använda den på många sätt, men kontrollera alltid spänningsförändringar för att hålla motorn igång smidigt.

3. Sluten återkopplingskontroll

Använda sensorer för hastighet

Sluten styrning hjälper din borstlösa likströmsmotor att hålla rätt hastighet. Den här metoden använder sensorer för att övervaka motorn och skicka signaler tillbaka till styrenheten. Hallsensorer och kodare är de vanligaste sensorerna för detta.

• Hallsensorer visar var rotorn befinner sig. Detta hjälper motorn att byta ström vid rätt tidpunkt.

• Kodare ger ännu bättre feedback. De hjälper dig att styra motorn mycket exakt.

• Hallsensorer skickar signaler till styrenheten. Styrenheten använder dessa för att välja hur motorn ska drivas.

• Kodare fungerar bra i servosystem. Använd dem när du behöver mycket exakt hastighetskontroll.

• Halleffektsensorer används i sexstegskommuteringssystem. Dessa system finns ofta i borstlösa likströmsmotorer.

• Kodare är flexibla. Du kan använda dem på många ställen som kräver hög noggrannhet.

Hallpositionssensorer är det bästa valet för sluten hastighetsreglering i borstlösa likströmsmotorer. De kostar mindre och fungerar bra för de flesta jobb. Kodare och resolvrar är också alternativ, men Hallsensorer är enkla och gör ett bra jobb.

Upprätthålla precision

Sluten återkoppling hjälper till att hålla hastigheten stabil och exakt. Styrenheten kontrollerar sensorsignalerna och ändrar motorns effekt efter behov. Detta ger dig bättre kontroll, även om belastningen ändras eller motorn arbetar hårt.

Tabellen nedan visar hur olika PWM-metoder ändrar hastighetsregleringen i borstlösa likströmsmotorer:

Du kan använda en PID-omvandlare för att styra hastigheten. MATLAB-tester visar att sluten styrning håller motorns inström och mot-EMK på bra nivåer. Du kan kontrollera hastighet och vridmoment när saker och ting är stabila eller förändras.

Sluten styrning ger dig hög effektivitet och jämn hastighet. Du kan lita på den här metoden för exakt motorstyrning i många borstlösa likströmsmotorprojekt.

4. Sensorlös styrning med motelektromotorisk kraft

Hur motelektromagnetisk kraft möjliggör hastighetskontroll

Du kan ändra hastigheten på en borstlös likströmsmotor utan sensorer. På detta sätt används motelektromotorisk kraft, kallad mot-EMK. Mot-EMK är en spänning som uppstår i motorlindningarna när rotorn roterar. Du kan använda denna spänning för att veta var rotorn befinner sig. Den hjälper dig också att veta när du ska byta ström i motorn.

Så här fungerar sensorlös styrning med motelektromotorisk kraft:

• Mot-EMF-integrationsmetoden kontrollerar den elektriska mot-EMF-signalen. Den hittar rotorns position.

• Styrenheten tittar på den motsatta elektromagnetiska kraften (EMK) hos den fas som inte är strömförsörjd. Den använder detta för att välja rätt tidpunkt för att slå på strömmen.

• Denna metod fungerar vid olika hastigheter. Arean under mot-EMK-kurvan förblir densamma, även om motorn snurrar snabbare eller långsammare.

För att mäta motelektromotorisk fältkraft kan du använda:

• Komparatorer för att kontrollera spänningsnivåer.

• En virtuell neutralpunkt skapad med motstånd.

• Analog-till-digital-omvandlare (ADC) för digital styrning.

Du behöver snabba ADC:er och komparatorkretsar för bra resultat. När motorn inte rör sig finns det ingen motelektromotorisk kraft. Du måste starta motorn i öppen slinga innan du använder sensorlös styrning.

Fördelar med sensorlösa metoder

Sensorlös styrning ger dig många fördelar för borstlösa likströmsmotorprojekt. Du behöver inga extra sensorer. Detta gör din design enkel och tillförlitlig. Du sparar också pengar och minskar risken för sensorproblem.

Här är en tabell som jämför sensorbaserade och sensorlösa metoder:

Du kommer att se sensorlös styrning användas på många ställen:

• Kylfläktar och HVAC-system använder den för jämn hastighet.

• Drönare och drönare använder den för att spara vikt och få starka motelektromagnetiska signaler.

• Pumpar och kompressorer använder den där sensorer inte får plats.

• Elfordon och elcyklar använder den för hög effektivitet vid hög hastighet.

Sensorlös styrning med motelektromotorisk kraft hjälper dig att få jämn hastighet, lägre kostnader och en enkel design för din borstlösa likströmsmotor.

5. PID-varvtalsregleringsmetoder

PID för stabil hastighet

En PID-regulator hjälper dig att styra hastigheten på din borstlösa likströmsmotor . Den kontrollerar den hastighet du vill ha och den hastighet du får. Om det finns en skillnad ändrar den motorns effekt. Detta hjälper till att korrigera eventuella hastighetsfel. Många fabriker använder den här metoden. Den håller motorn vid rätt hastighet, även om belastningen ändras.

En PID-regulator har tre delar. Proportionalitetsdelen åtgärdar hastighetsfel snabbt. Integraldelen eliminerar små fel som varar länge. Derivatdelen hindrar motorn från att gå över målhastigheten.

PID-reglering gör att motorn går jämnt och stabilt. Den hjälper också till att minska buller och skakningar i din borstlösa motor.

Här är en tabell som visar hur PID-reglering hjälper borstlösa likströmsmotorer att varva:

PID-regulatorer hjälper dig att få bättre hastighet, mindre buller och jämnare motorrörelser.

Tuning tips

Du måste justera din PID-regulator för bästa hastighet. Först, ställ in en rörelsekurva för att observera hur motorn rör sig. Få regulatorn att snabbt flytta motorn till en ny plats. Börja med en liten proportionell förstärkning (Kp). Ställ in integralförstärkningen (Ki) och gränsvärdet (Ilim) till noll. Gör derivatförstärkningen (Kd) fem gånger större än Kp.

Följ dessa steg för att finjustera din PID-regulator:

1. Ställ in rörelsespår för motorkommando, önskad position och verklig position.

2. Få kontrollenheten att göra en stegvis rörelse.

3. Ändra Kp, Kd och Ki baserat på hur motorn beter sig.

4. Se upp för för mycket rörelse eller långsamma rörelser. Ändra förstärkningarna för att åtgärda detta.

Problem kan uppstå om PID-inställningarna är felaktiga, strömmen inte är stabil eller om det finns problem med drivkretsen. Du kan åtgärda dessa genom att ändra PID-inställningarna och kontrollera ström- och drivkretsen.

Här är en snabbguide för finjustering:

• Höj proportionalinställningen för att motorn ska reagera snabbare, men se upp om det rör sig för mycket.

• Använd integralinställningen för att åtgärda små fel och hålla hastigheten nära målet.

• Ändra derivatinställningen för att stoppa för mycket rörelse och hålla motorn stabil.

Du kan använda PID-reglering för många borstlösa likströmsmotorprojekt . Den här metoden hjälper till att hålla hastigheten stabil och gör att din motor fungerar bättre.

Du har lärt dig fem bra sätt att styra hastigheten på borstlösa likströmsmotorer. Varje sätt – PWM, spänningsreglering, återkoppling med återkoppling, sensorlös styrning och PID – hjälper dig att få stabila och exakta resultat. Studier visar att PID kan minska översvängningen från 71 % till nästan ingen. PWM med digitala processorer gör att motorer fungerar bättre. När du väljer ett sätt, titta på dessa viktiga saker:

Om du vill lära dig mer kan du kolla in sensorlösa metoder, avkänning av motelektromagnetiska fält och smarta verktyg som neurala nätverk. Dessa kan hjälpa dina projekt att fungera ännu bättre.

FAQ

Vilket är det enklaste sättet att kontrollera hastigheten på en borstlös likströmsmotor?

Du kan använda PWM-hastighetsreglering. Den fungerar med de flesta regulatorer. Du behöver bara en mikrokontroller och en motordrivare. PWM ger dig smidiga och exakta hastighetsändringar.

Kan man använda spänningsreglering för alla borstlösa likströmsmotorer?

Du kan använda spänningsreglering för många motorer . Vissa motorer behöver en minimihastighet för avkänning av motelektromotorisk fältkraft. Kontrollera alltid din motors datablad innan du väljer spänningsreglering.

Varför behöver man sensorer för sluten styrning?

Sensorer hjälper dig att hålla motorn på rätt hastighet. Hallsensorer och kodare skickar signaler till regulatorn. Du får bättre noggrannhet och stabilitet med sensorer.

Är sensorlös styrning tillförlitlig för högvarviga motorer?

Sensorlös styrning fungerar bra vid höga hastigheter. Du behöver inga extra sensorer. Många drönare och fläktar använder sensorlös styrning för enkel och pålitlig hastighetshantering.

Hur justerar man en PID-regulator för motorhastighet?

Börja med låg proportionell förstärkning. Öka den långsamt. Ställ in integral- och derivataförstärkningarna efter att du testat motorns respons. Var uppmärksam på översvängningar och justera förstärkningarna för att hålla hastigheten stabil.