BLDC Hall Sensor: Cara Ia Berfungsi, Jenis & Panduan Penyelesaian Masalah

Apakah Pengesan Dewan dalam Motor BLDC

Tarik penutup hujung dari kebanyakan motor DC tanpa berus dan anda akan dapati tiga komponen kecil berkumpul berhampiran belitan, setiap satu tidak lebih besar daripada sebutir beras. Itu adalah penderia Hall, dan tanpanya - atau pengganti seperti penderiaan EMF belakang - motor tidak mempunyai cara untuk mengetahui cara untuk menolak.

Sensor Hall mengesan medan magnet menggunakan kesan Hall: apabila medan magnet melepasi serenjang dengan elemen pembawa arus, ia menolak pembawa cas ke satu sisi, menghasilkan voltan yang boleh diukur. Dalam motor BLDC, tiga daripada penderia ini terletak pada pemegun berhampiran hujung bukan pemacu, diletakkan supaya magnet kekal pemutar melepasinya apabila aci berpusing. Setiap sensor bertukar tinggi atau rendah bergantung pada sama ada kutub utara atau selatan berdekatan, dan gabungan ketiga-tiga isyarat memberitahu pengawal dengan tepat di mana pemutar duduk pada bila-bila masa — walaupun ketika motor tidak bergerak.

Cara Penderia Dewan Memacu Pergantian

Motor BLDC tiga fasa memerlukan arus belitannya ditukar dalam urutan yang betul untuk memastikan pemutar berputar — satu proses yang dipanggil komutasi. Penderia dewan menjadikannya mungkin dengan memberi pengawal bacaan langsung kedudukan rotor, dan bukannya memaksanya untuk membuat kesimpulan kedudukan secara tidak langsung.

Dengan tiga penderia dijarakkan di sekeliling stator, magnet rotor menghasilkan satu daripada enam kemungkinan kombinasi tinggi/rendah semasa ia melalui revolusi elektrik penuh. Setiap gabungan sepadan dengan sektor 60° tertentu, dan pengawal menggunakan jadual carian untuk memutuskan yang mana dua daripada tiga fasa harus ditenagakan untuk sektor tersebut. Apabila pemutar bergerak ke sektor seterusnya, corak Hall berubah, pengawal bertukar kepada pasangan penggulungan seterusnya, dan medan magnet berputar terus menarik pemutar ke hadapan — enam langkah diskret bagi setiap kitaran elektrik, yang dikenali sebagai trapezoid atau pergantian enam langkah.

Inilah sebabnya mengapa penderia Hall paling penting dalam keadaan terhenti dan kelajuan rendah. Pengawal yang bergantung pada belakang-EMF tidak mempunyai apa-apa untuk dibaca sehingga motor sudah berputar cukup pantas untuk menjana isyarat yang boleh digunakan; motor yang dilengkapi Dewan melaporkan kedudukannya dari saat kuasa digunakan, itulah sebabnya reka bentuk penderia bermula dengan bersih di bawah beban tanpa meneka gelung terbuka.

Jenis Penderia Kesan Dewan

Tidak semua penderia Hall berkelakuan dengan cara yang sama, dan perbezaan itu penting apabila menentukan atau menyelesaikan masalah motor.

• Penderia unipolar digital hidupkan apabila salah satu kutub magnet melintas berdekatan dan matikan sebaik sahaja medan itu hilang. Mereka mudah dan murah tetapi kurang biasa dalam pertukaran BLDC kerana mereka tidak membezakan kekutuban kutub dengan bersih.
• Penderia bipolar digital (melekat). hidupkan dengan kehadiran satu tiang dan matikan hanya apabila tiang bertentangan tiba — menahan keadaan mereka di antara. Tingkah laku selak ini memberikan peralihan yang bersih dan boleh diulang dan merupakan pilihan standard untuk penukaran BLDC.
• Penderia analog (linear). mengeluarkan voltan yang berkadar dengan kekuatan medan dan bukannya isyarat hidup/mati yang mudah. Ia kurang kerap digunakan untuk pertukaran asas tetapi muncul dalam aplikasi yang memerlukan peleraian kedudukan yang lebih halus melalui interpolasi.

Kriteria Pemilihan Utama

Memilih penderia Hall — atau menilai penderia yang telah dibina ke dalam motor — bergantung kepada segelintir parameter yang secara langsung mempengaruhi ketepatan pertukaran dan kecekapan motor.

Pecahan teknikal yang lebih mendalam bagi parameter ini, termasuk cara nilai BOP dan BRP dibaca daripada lembaran data, tersedia dalam ini Panduan pemilihan sensor kesan dewan daripada Portescap .

Kawalan BLDC Sensored vs Sensorless

Penderia dewan bukan satu-satunya cara untuk menukar motor BLDC, dan alternatif — tanpa sensor, kawalan berasaskan EMF belakang — menukar satu set kekuatan dengan yang lain.

Motor penderia memberikan tork permulaan yang boleh dipercayai di bawah beban, kerana kedudukan diketahui walaupun pada RPM sifar, dan ia tahan dengan baik dalam aplikasi dengan permulaan, hentian atau perubahan arah yang kerap. Kosnya ialah pendawaian tambahan - biasanya abah-abah lima wayar - dan satu lagi komponen yang boleh gagal akibat haba, getaran atau penyambung yang buruk. Kawalan tanpa sensor menghapuskan pendawaian itu dan titik kegagalan yang berkaitan sepenuhnya, tetapi ia tidak dapat menentukan kedudukan rotor sehingga motor sudah berputar cukup pantas untuk menjana EMF belakang yang boleh dikesan, yang bermaksud tanjakan permulaan gelung terbuka sebelum kawalan gelung tertutup mengambil alih.

Untuk motor yang berjalan secara berterusan pada kelajuan sederhana hingga tinggi — kipas, pam, pendorong dron — reka bentuk tanpa sensor selalunya merupakan pilihan yang lebih praktikal. Untuk apa sahaja yang memerlukan tork yang boleh dipercayai dari permulaan berdiri — lif pacuan terus, kedudukan gaya servo, motor hab e-basikal yang menarik diri dari perhentian di atas bukit — Penderia Hall kekal sebagai taruhan yang lebih selamat. Pertukaran ini diterokai dengan lebih mendalam dalam perbandingan ini tanpa penderia berbanding kawalan motor tanpa berus penderia kesan Hall , dan gambaran keseluruhan ini tentang bagaimana pengawal motor BLDC mengendalikan pertukaran secara lebih meluas .

Mendiagnosis Kerosakan Sensor Dewan Biasa

Motor yang tersentak, terhenti semasa dimulakan atau berjalan ke satu arah sahaja sebelum memotong menunjukkan simptom klasik masalah penderia Hall dan bukannya kerosakan penggulungan.

• Isyarat hilang pada satu saluran: penderia tunggal yang gagal menghasilkan gabungan keadaan yang tidak sah, yang kebanyakan pengawal akan membenderakan sebagai kesalahan dan bukannya cuba menukar secara tidak betul.
• Putaran kasar atau tersentak pada kelajuan rendah: selalunya menunjuk kepada penderia yang tidak sejajar atau yang hanyut daripada kedudukan sudut yang betul berbanding dengan magnet pemutar.
• Motor berputar ke arah yang salah atau berhenti serta-merta: boleh menunjukkan dua wayar Hall ditukar semasa pembaikan, atau penderia berwayar ke rujukan fasa yang salah.
• Potongan terputus-putus di bawah getaran: tanda kuat sambungan pateri retak atau penyambung berfungsi longgar dan bukannya penderia yang gagal itu sendiri.

Multimeter pada bekalan 5V sensor dan pin tanah mengesahkan kuasa mencapai papan sensor; memeriksa setiap wayar isyarat terhadap tanah sambil memutar perlahan aci dengan tangan harus menunjukkan peralihan bersih antara tinggi dan rendah apabila setiap tiang magnet berlalu. Isyarat yang tidak pernah berubah, atau yang berkelip-kelip tidak menentu, menunjuk kepada sensor atau pendawaiannya dan bukannya pengawal.

Memadankan Output Penderia Dewan dengan Pengawal Motor Anda

Motor yang dilengkapi Dewan hanyalah separuh daripada persamaan — pengawal di hujung abah lima wayar itu perlu membaca tahap logik yang sama dan mengharapkan susunan penderia yang sama.

Sebelum memasangkan motor dan pengawal, sahkan voltan bekalan Hall sepadan dengan apa yang dikeluarkan oleh pengawal — logik 5V dan 3.3V tidak boleh ditukar ganti tanpa pengalih tahap — dan antara muka penderia kedudukan pengawal dikonfigurasikan untuk input Hall dan bukannya isyarat pengekod atau penyelesai. Pengawal yang menyokong pelbagai kaedah penderiaan menawarkan fleksibiliti di sini; yang Pengawal motor BLDC siri R2 keserasian tinggi , sebagai contoh, berfungsi dengan kedua-dua motor penderia kesan Hall dan tanpa penderia, yang memudahkan pertukaran antara jenis motor tanpa menukar perkakasan. Untuk panduan tentang memadankan model pengawal khusus dengan spesifikasi motor yang dilengkapi Hall, ini rujukan berpasangan pengawal dan motor berjalan melalui parameter yang perlu diselaraskan. yang penuh Barisan pengawal motor BLDC meliputi julat kelas voltan dan arus untuk motor dengan saiz yang berbeza.