Princíp jednosmerných motorov

Princíp riadenia bezkomutátorového jednosmerného motora je nasledovný: Aby sa motor otáčal, riadiaca jednotka musí najprv určiť polohu rotora motora na základe Hallovho-senzora. Potom podľa statorových vinutí určí poradie, v ktorom sú výkonové tranzistory v meniči zapnuté (alebo vypnuté). Tranzistory AH, BH a CH (nazývané výkonové tranzistory horného ramena) a tranzistory AL, BL a CL (nazývané výkonové tranzistory spodného ramena) v striedači sekvenčne prechádzajú prúdom cez cievky motora a generujú otáčajúce sa magnetické pole v smere hodinových ručičiek (alebo proti-v smere hodinových ručičiek). Toto magnetické pole interaguje s magnetmi rotora, čo spôsobuje, že sa motor otáča v smere hodinových ručičiek/proti-v smere hodinových ručičiek. Keď sa rotor motora otočí do polohy, v ktorej Hallov-senzor sníma ďalšiu sadu signálov, riadiaca jednotka zapne ďalšiu sadu výkonových tranzistorov. Tento cyklus pokračuje a umožňuje otáčanie motora v rovnakom smere, kým sa riadiaca jednotka nerozhodne zastaviť rotor motora, kedy sa výkonové tranzistory vypnú (alebo sa zapnú iba výkonové tranzistory spodného ramena). Na zmenu smeru rotora sa výkonové tranzistory zapínajú v opačnom poradí.

Základnú schému spínania výkonových tranzistorov možno znázorniť nasledovne: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Je však absolútne zakázané meniť ich ako AH, AL, BH, BL, alebo CH, CL. Okrem toho, pretože elektronické súčiastky majú vždy dobu odozvy spínania, musí spínacia doba výkonových tranzistorov túto dobu odozvy brať do úvahy. V opačnom prípade, ak horné rameno (alebo dolné rameno) nie je úplne zatvorené pred otvorením dolného ramena (alebo horného ramena), dôjde ku skratu, ktorý spôsobí vyhorenie výkonového tranzistora.

Keď sa motor začne otáčať, riadiaca jednotka porovná (alebo pomocou softvéru vypočíta) príkaz (zložený z rýchlosti nastavenej vodičom a rýchlosti zrýchlenia/spomalenia) s rýchlosťou zmeny signálu Hall{0}}senzora, aby určila, ktorá skupina spínačov (AH, BL, AH, CL, BH, CL alebo ...) by mala byť zapnutá a na ako dlho. Ak je rýchlosť nedostatočná, čas zapnutia- je dlhší; ak je rýchlosť nadmerná, čas zapnutia- je kratší. Túto časť operácie má na starosti PWM. PWM (Pulse Width Modulation) určuje rýchlosť motora a generovanie takejto PWM je kľúčom k dosiahnutiu presnej regulácie rýchlosti.

Riadenie vysokej{0}}rýchlosti musí zvážiť, či je rozlíšenie hodín systému dostatočné na zvládnutie času spracovania softvérových pokynov. Okrem toho, spôsob, akým sa pristupujú k zmenám signálu Hallovho{2}senzora, tiež ovplyvňuje výkon procesora, presnosť a výkon v-reálnom čase. Pri nízkej{5}}rýchlosti, najmä pri nízkych-štartoch, sa signál Hallovho-senzora mení pomalšie. Preto sa metóda získavania signálu, časovanie spracovania a vhodná konfigurácia riadiacich parametrov na základe charakteristík motora stávajú kľúčovými. Alternatívne môže byť spätná väzba rýchlosti upravená tak, aby sa ako referencia použila zmena snímača, čím sa zvýši rozlíšenie signálu pre lepšie ovládanie. Hladký chod motora a dobrá odozva závisia aj od vhodnosti PID regulácie. Ako už bolo spomenuté, bezkomutátorové jednosmerné motory používajú riadenie s uzavretou slučkou; preto signál spätnej väzby informuje riadiacu jednotku o tom, ako ďaleko sú otáčky motora od cieľových otáčok-toto je chyba. Poznanie chyby si vyžaduje kompenzáciu, ktorú možno dosiahnuť tradičnými metódami inžinierskeho riadenia, ako je PID riadenie. Stav a prostredie pod kontrolou sú však v skutočnosti zložité a premenlivé. Ak sa vyžaduje robustná a trvalá kontrola, faktory, ktoré je potrebné zvážiť, sú pravdepodobne mimo úplnej kontroly tradičnej technickej kontroly. Preto sa do dôležitých teórií inteligentného PID riadenia začlení aj fuzzy riadenie, expertné systémy a neurónové siete.