บล็อก

ป้อนกลับตำแหน่งสำหรับมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน

ตั้งแต่เกิด มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน, เซนเซอร์ Hall Effect เป็นแรงผลักดันหลักในการทำให้เกิดผลย้อนกลับของการสับเปลี่ยน เนื่องจากการควบคุมแบบสามเฟสต้องการเซนเซอร์เพียง 3 ตัวและมีต้นทุนต่อหน่วยต่ำ จึงมักเป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุดสำหรับการย้อนกลับจากมุมมองของต้นทุน BOM เพียงอย่างเดียวเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ที่ฝังอยู่ในสเตเตอร์จะตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ในบริดจ์สามเฟสสามารถเปลี่ยนเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ได้ เอาต์พุตเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ทั้งสามโดยทั่วไปจะระบุว่าเป็นช่อง U, V และ W แม้ว่าฮอลล์ เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์สามารถแก้ปัญหาการเปลี่ยนมอเตอร์ BLDC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยตรงตามข้อกำหนดเพียงครึ่งเดียวของระบบ BLDC

แม้ว่าเซนเซอร์ Hall effect จะช่วยให้คอนโทรลเลอร์สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์ BLDC ได้ แต่การควบคุมของมันก็จำกัดอยู่ที่ความเร็วและทิศทางเท่านั้นในมอเตอร์แบบสามเฟส เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์สามารถให้ตำแหน่งเชิงมุมภายในวงจรไฟฟ้าแต่ละรอบเท่านั้น เมื่อจำนวนขั้วคู่เพิ่มขึ้น จำนวนรอบไฟฟ้าต่อการหมุนเชิงกลก็เช่นกัน และเมื่อการใช้ BLDC เริ่มแพร่หลายมากขึ้น ความจำเป็นในการตรวจจับตำแหน่งที่แม่นยำก็เช่นกัน เพื่อให้แน่ใจว่าโซลูชันมีความแข็งแกร่งและสมบูรณ์ ระบบ BLDC ควรให้ข้อมูลตำแหน่งแบบเรียลไทม์ เพื่อให้ตัวควบคุมสามารถติดตามไม่เพียงแต่ความเร็วและทิศทางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระยะการเดินทางและตำแหน่งเชิงมุมด้วย
เพื่อตอบสนองความต้องการข้อมูลตำแหน่งที่เข้มงวดมากขึ้น วิธีแก้ปัญหาทั่วไปคือการเพิ่มตัวเข้ารหัสแบบโรตารี่ส่วนเพิ่มให้กับมอเตอร์ BLDC โดยทั่วไปแล้ว ตัวเข้ารหัสส่วนเพิ่มจะถูกเพิ่มลงในระบบวนรอบการควบคุมเดียวกัน นอกเหนือจากเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์คือ ใช้สำหรับการย้อนกลับของมอเตอร์ ในขณะที่ตัวเข้ารหัสใช้สำหรับการติดตามตำแหน่ง การหมุน ความเร็ว และทิศทางที่แม่นยำยิ่งขึ้น เนื่องจากเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ Hall ให้ข้อมูลตำแหน่งใหม่เฉพาะในการเปลี่ยนแปลงสถานะของ Hall แต่ละครั้ง ความแม่นยำของมันจึงถึง 6 สถานะสำหรับแต่ละรอบพลังงานเท่านั้น สำหรับ มอเตอร์แบบไบโพลาร์มีเพียง 6 สถานะต่อวัฏจักรทางกล ความต้องการทั้งคู่นั้นชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเข้ารหัสแบบเพิ่มหน่วยที่ให้ความละเอียดใน PPR นับพัน (พัลส์ต่อรอบ) ซึ่งสามารถถอดรหัสเป็นสี่เท่าของจำนวนการเปลี่ยนแปลงสถานะ
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากในปัจจุบันผู้ผลิตมอเตอร์ต้องประกอบทั้งเซนเซอร์ Hall effect และตัวเข้ารหัสแบบเพิ่มหน่วยในมอเตอร์ของพวกเขา ผู้ผลิตตัวเข้ารหัสจำนวนมากจึงเริ่มนำเสนอตัวเข้ารหัสแบบเพิ่มหน่วยที่มีเอาต์พุตแบบสับเปลี่ยน ซึ่งเรามักเรียกง่ายๆ ว่าตัวเข้ารหัสแบบสับเปลี่ยน ตัวเข้ารหัสเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อ ไม่เพียงแต่ให้ช่องสัญญาณ A และ B มุมฉากแบบดั้งเดิมเท่านั้น (และในบางกรณีจะมีช่องสัญญาณพัลส์ดัชนี "ครั้งเดียวต่อเทิร์น" Z) แต่ยังให้สัญญาณการเปลี่ยน U, V และ W มาตรฐานที่จำเป็นสำหรับไดรเวอร์มอเตอร์ BLDC ส่วนใหญ่ ซึ่งจะช่วยประหยัดมอเตอร์ ออกแบบขั้นตอนที่ไม่จำเป็นในการติดตั้งทั้งเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และตัวเข้ารหัสที่เพิ่มขึ้นพร้อมกัน
แม้ว่าข้อดีของวิธีนี้จะชัดเจน แต่ก็มีข้อเสียที่สำคัญ ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ตำแหน่งของโรเตอร์และสเตเตอร์จะต้องถูกควบคุมสำหรับ มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน BLDC เพื่อสับเปลี่ยนอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งหมายความว่าต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าช่องสัญญาณ U/V/W ของตัวเข้ารหัสการสับเปลี่ยนนั้นอยู่ในแนวที่ถูกต้องกับเฟสของมอเตอร์ BLDC