AB-018 Conduite brushless longue durée Vibration Motors, Microdrive de précision
introduction
Pendant longtemps, tous les moteurs entraînés par alimentations en courant continu invoquaient sur l'utilisation de brosses métalliques ou de carbone pour fournir une alimentation électrique aux composants internes du moteur. Pendant ce temps, dans la conception des moteurs plus grands, il a également été possible depuis plus de 100 ans pour créer un moteur rotatif sans utiliser des brosses, en utilisant une alimentation en courant alternatif.
En utilisant la même conception que les moteurs à courant alternatif traditionnel 3 phases, le problème avec l'utilisation de « moteurs sans balais » alimentés à partir d'une source de courant continu, n'a pas été le moteur lui-même, mais le conducteur. Ce ne fut que le traitement numérique du signal et des circuits hautement intégrés sont arrivés, que les moteurs sans balais d'entraînement alimenté par une source de courant continu est devenu possible.
Ces moteurs sans balais ont tendance à être plus efficaces, mais le principal avantage est la durée de vie prolongée. Cela signifie qu'ils sont très populaires dans les produits qui nécessitent une rotation prolongée ou constante. Dans le passé, les moteurs sans balais à courant continu ont été utilisés des dispositifs tels que les magnétoscopes, les imprimantes et les lecteurs de disque dur.
« » Brossé moteurs à courant continu sont plus fréquentes, au point où nous avons souvent ne dit pas qu'ils sont brossées et au lieu simplement les appeler « les moteurs de vibration ». ou quelque chose de similaire. En fait, si un moteur ne dit pas spécifiquement qu'il est sans balai, vous pouvez supposer qu'il est brossé, mais pour vous assurer que vous pouvez toujours vérifier la fiche produit.
moteurs à balais fonctionnent en appliquant un courant aux enroulements d'induit à l'intérieur du moteur. Comme les enroulements sont à l'intérieur d'un champ magnétique (produit par l'aimant Strontium / Fer indiqué dans le schéma ci-dessous) provoque le courant de l'arbre en rotation. Pour que l'arbre de continuer à tourner dans le même sens, le courant doit être inversée périodiquement à mesure que les bobines passent à travers le champ magnétique. Sans être renversé l'arbre tournerait seulement à mi-chemin une direction, puis arrêter.
Inconvénients de Brushed Vibration Motors
Peut également produire un arc électrique des interférences radio, mais avec des circuits / composants supplémentaires, cela peut être supprimé.
Comment Brushless Motors Vibration travail
moteurs vibrants Brushless à surmonter ces problèmes discutés ci-dessus à l'aide de bobines stationnaires appelé un stator (par opposition à une armature). Au lieu de la mettre en restant aimant (comme dans les moteurs à balais), dans la conception sans balai, l'aimant est fixé à l'arbre et donc tourne. La puissance est appliquée à une bobine à la fois selon un motif spécifique. L'interaction entre le champ magnétique fixe mais champ tournant de l'aimant, et le champ magnétique stationnaire mais en faisant varier des enroulements, les forces qui provoque sont convertis dans la rotation de l'arbre.
Maintenant, les bobines restent stationnaires, donc il n'y a pas besoin pour le ou les brosses commutateur.
Cela signifie que les moteurs de vibrations sans balais ne souffrent pas des mêmes problèmes d'usure mécanique comme un moteur brossé, ce qui se traduit par une durée de vie beaucoup plus longue. Cette période de fonctionnement prolongée rend idéal pour les applications nécessitant une utilisation continue, comme certains ont trouvé dans le domaine de l'aide mécanique ou l'utilisation à long service fiable en alertant tactile militaire ou industrielle.
En outre, l'effet d'un arc électrique est retiré et donc ils sont sûrs d'être utilisé dans des environnements explosifs et ne pas interférer avec les signaux radio. Cela signifie qu'ils peuvent être utilisés dans les équipements ATEX conformes.
Toutefois, cela se fait au prix d'une exigence de conception supplémentaire. Afin de pouvoir être commuté à la bobine correcte au bon moment, la position de l'arbre doit être déterminée et des signaux transmis aux enroulements de stator appropriés. Par conséquent, les moteurs vibrants sans balais exigent un circuit intégré de commande supplémentaire (IC) afin d'assurer leur fonctionnement correct.
Conduire une brushless moteur de vibration
Certains moteurs sans balais ont un pilote spécial IC déjà construit à l'intérieur du châssis, tandis que certains ne le font pas et nécessitent donc un circuit externe pour entraîner le moteur.
Il est généralement possible de dire s'il y a un pilote intégré par le nombre de conducteurs de connexion. moteurs vibrants brushless qui ont conduit 3 nécessitent un conducteur externe, tandis que ceux avec 2 fils simples nécessitent une alimentation en courant continu (+ et -, la tension nominale) pour entraîner le conducteur interne IC.
Nous examinerons la façon de conduire chaque type à son tour.
Brushless Motors Vibration avec pilote intégré
Celui-ci est certainement le plus facile des deux. alimenter simplement le moteur avec une tension continue entre la limite inférieure de tension certifiée début et la limite supérieure de la tension de fonctionnement maximum pour faire vibrer le moteur. Le diagramme ci-dessus est explosée de notre moteur de vibration de pièces 910-101 sans balais et vous pouvez voir le pilote IC à côté des câbles de connexion.
Il se comporte un peu comme un moteur de vibration brossé normal de sorte qu'il ya d'autres sujets de l'électronique que vous voulez explorer. Par exemple:
Il y a une différence notable, cependant. Étant donné que les pattes de connexion fournissent la puissance au circuit intégré d'attaque, il est possible d'utiliser un signal PWM pour commander les moteurs. Au lieu de cela cela entraînera la puce de changer de façon répétée sur et en dehors, le rendant incapable de mesurer correctement la position du moteur et entraîner l'arbre efficacement.
L'autre chose à noter est que le moteur sans balais avec chauffeur intégré ne peut pas être entraîné en sens inverse. Raccordement du moteur ramène à l'avant (à savoir la connexion de la tension négative au rouge (+) du plomb et une tension positive au noir (-) de plomb) peut endommager le conducteur IC!
Brushless Motors Vibration Sensorless
Toutefois, en raison de la faible inductance de moteurs plus petits, et donc de faibles pointes de fcem, il est difficile de mesurer de manière fiable FCEM. Nous avons lutté pour obtenir des kits de dev moteur sans balais de Atmel et ST pour conduire notre moteur correctement 912-101, donc nous avons tourné notre attention au conducteur dédiés circuits intégrés. (Il est d'assurer la compatibilité avec ces kits de développement de pilotes et autant de pilotes dédiés circuits intégrés que possible, que nous développons une version de capteur du moteur 912-101).
De nombreux sans balais circuits de commande de moteur à courant continu ont capteur et les modes qui, sans capteur prendre soin de toute la position de mesure et de contrôle de puissance pour vous. Il suffit de connecter le moteur aux broches appropriées avec le circuit externe suggéré.
Sur la base de cette approche, nous avons recommander un circuit de pilote que nous avons utilisé avec succès avec notre moteur de vibration sans balais 912-101 capteur.
Le DRV11873 et le Conseil d'évaluation M10-400
La meilleure façon de conduire l'un de nos moteurs sans balais est d'utiliser le contrôleur Precision ™ M10-400. Il est une carte d'évaluation sur la base des DRV11873 de Texas Instruments, une puce pilote BLDC sans capteur. Il a remplacé notre précédente configuration de test du TDF5140A (ci-dessous) en raison de sa facilité d'utilisation et de performance.
Le M10-400 est rempli avec tous les composants et les circuits nécessaires pour entraîner un moteur delta de la plaie sans ajustement, il suffit de connecter une source d'alimentation 5 V et le générateur PWM de bord fonctionne avec la puce pour entraîner le moteur. Pour conduire une étoile moteur de blessure, le réseau de résistance peut être retiré et le port COM est accessible par la borne à vis. Voir la discussion sur la plaie delta et étoile moteurs enroulés dans la section TDF5140A pour plus d'informations à ce sujet.
Pour le développement ultérieur, il est possible de connecter un PWM et l'accès externe toutes les broches d'E / S via les points de test SMD et cavaliers. Pour plus d'informations sur la M10-400 et DRV11873, visitez la page du produit pour télécharger la fiche technique et mode d'emploi. La vidéo ci-dessous montre comment il est facile de se lever et courir avec des moteurs sans balais:
Le moteur Vibration brushless TDF5140A Chip pilote Sensorless
Cette puce intégrée produite par NDX Semiconductors, anciennement Philips Semiconductors, est ce que nous avons utilisé précédemment pour effectuer nos tests en interne de 912-101. Il a un certain nombre de caractéristiques principales qui ont de grands avantages:
En ce qui concerne le dernier point, nous n'avons en fait de faire une légère modification à travailler avec le 912-101. Les moteurs brushless sont disponibles en étoile ou enroulements delta (de WYE). Le TDF IC est doté d'un capteur de retour de la FEM qui est basé sur 4 points de mesure, une pour chaque enroulement et un point central (connu sous le nom « point étoile »). Cependant, le 912-101 a un enroulement en triangle donc nous n'avons pas de connexion pour le point central de mesure. Au lieu de cela, nous devons simuler le point étoile des autres câbles de connexion.
Le circuit de capteur est en fait assez simple. Nous prenons chacun des fils moteurs et connecter une 110 kOhms en série. Toutes les résistances sont alors reliées entre elles, et par la suite reliées à MOT0 (broche 17, entrée à partir du point neutre des enroulements du moteur). Voir la section supérieure droite du schéma ci-dessous:
Les broches Vp et VMOT sont la tension d'alimentation de l'électronique à puce et la tension d'alimentation pour le moteur, respectivement. Nous les avons reliés entre eux pour simplifier le circuit, mais il est également possible de contrôler l'électronique et de la puissance du moteur séparément. Vp doit se situer entre 4V et 18V, et VMOT doit être comprise entre 1,7V et 20V. Lorsqu'il est connecté ensemble la tension minimale appliquée est donc 4V.
Téléchargez ici la fiche complète:
Ce circuit de commande nécessite l'utilisation d'un signal continu analogique variable pour faire varier la vitesse du moteur - cela ne peut pas être fait avec PWM non filtrée.
Conclusion
Nous avons discuté des inconvénients des moteurs de vibration « brossées » normales. Ceux-ci comprennent ne pas être adapté à la vie de service et de formation d'arc, à la fois en raison des balais en métaux précieux internes. Il y a une autre façon de construire un moteur à courant continu à l'aide d'enroulements fixes et un aimant mobile. Ces moteurs de vibration « brushless » sont de longue durée et de supprimer le risque d'arc électrique, les rendant aptes à un équipement conforme ATEX.
En conséquence, ils deviennent très populaires pour de nombreuses applications différentes, notamment celles qui nécessitent un fonctionnement constant à proximité ou sont difficiles à desservir.
Cependant, ils nécessitent également un circuit intégré de commande qui permet de mesurer la position de l'arbre du moteur et de la puissance des bobines en conséquence. Certains moteurs de vibration sans balais ont déjà un pilote IC intégré dans le carter du moteur, comme notre moteur de vibration de pièces 910-101 sans balais, mais certains nécessitent un pilote externe.
Un exemple de circuit a été montré pour le conducteur NDX Semiconductor TDF5140A IC, qui peut être utilisé efficacement avec des moteurs comme notre 912-101 type ERM moteur de vibration sans balais.