คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับบทบาทของเซ็นเซอร์ฮอลล์ในมอเตอร์ไร้แปรง

ในระหว่างการดำเนินการของมอเตอร์ DC ไร้แปรงคอนโทรลเลอร์จะต้องทราบตำแหน่งเรียลไทม์ของโรเตอร์อย่างถูกต้องเพื่อตัดสินใจว่าจะสลับทิศทางปัจจุบันและขับมอเตอร์เพื่อหมุนต่อไป การรับรู้ของตำแหน่งโรเตอร์นี้เป็นหลักฐานของการควบคุมการแลกเปลี่ยนทั้งหมด เซ็นเซอร์ฮอลล์เป็นองค์ประกอบสำคัญในการบรรลุฟังก์ชั่นนี้

 

เมื่อเทียบกับมอเตอร์ที่แปรงที่อาศัยการติดต่อทางกลเพื่อเปลี่ยนเฟสให้เสร็จสมบูรณ์มอเตอร์ไร้แปรงพึ่งพาการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด ดังนั้นความแม่นยำของการตรวจจับตำแหน่งโดยตรงส่งผลโดยตรงต่อการเริ่มต้นของมอเตอร์เสถียรภาพการทำงานและประสิทธิภาพการตอบสนอง หากปราศจากข้อเสนอแนะตำแหน่งที่เชื่อถือได้คอนโทรลเลอร์ไม่สามารถเพิ่มพลังให้กับสเตเตอร์ได้อย่างถูกต้องมอเตอร์จะไม่เริ่มต้นอย่างถูกต้องหรือการสั่นสะเทือนประสิทธิภาพต่ำและปัญหาอื่น ๆ จะเกิดขึ้นระหว่างการทำงาน

 

งานของเซ็นเซอร์ฮอลล์คือการ "สังเกต" การเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ในเวลาจริงแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลและป้อนกลับไปยังระบบควบคุม สัญญาณเหล่านี้ให้ "นาฬิกา" สำหรับการสลับเฟสเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละเฟสปัจจุบันดำเนินการกับการคดเคี้ยวที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสมเพื่อให้ได้การทำงานที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพ

 

อาจกล่าวได้ว่าแม้ว่าเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์เป็นเพียงส่วนประกอบเสริมตำแหน่งของมันในมอเตอร์ไร้แปรงนั้นเหมือน "ตาต่อสมอง": มันไม่ได้ขับส่วนประกอบใด ๆ แต่กำหนดว่าระบบควบคุมทั้งหมดสามารถ "ดูทิศทางได้อย่างชัดเจน" ต่อไปเราจะดูหลักการทำงานของเอฟเฟกต์ฮอลล์อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นและดูว่าเซ็นเซอร์ขนาดเล็กนี้รองรับรากฐานการดำเนินงานของระบบควบคุมทั้งหมดได้อย่างไร

 

เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าเซ็นเซอร์ฮอลล์ทำงานอย่างไรเราต้องเริ่มต้นด้วยปรากฏการณ์ทางกายภาพพื้นฐาน - เอฟเฟกต์ฮอลล์

 

เอฟเฟกต์ฮอลล์หมายถึงความจริงที่ว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำหรือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และวัสดุอยู่ในสนามแม่เหล็กแนวตั้งแรงดันไฟฟ้าตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กและสนามแม่เหล็กจะปรากฏภายในวัสดุ แรงดันไฟฟ้าขวางนี้เรียกว่า "ฮอลล์แรงดัน"

 

เราสามารถจินตนาการได้ว่ามันเป็นกระบวนการเช่นนี้:

1. ลองนึกภาพว่ามีน้ำไหลในท่อ (เป็นตัวแทนของกระแสไฟฟ้า);

2. ถ้าคุณใส่แม่เหล็กถัดจากท่อน้ำนี้การไหลของน้ำจะ "เบี่ยงเบน" ไปด้านหนึ่งภายใต้อิทธิพลของแรงแม่เหล็ก;

3. การเบี่ยงเบนนี้จะทำให้เกิดความแตกต่างของแรงดันที่ด้านหนึ่งของท่อน้ำ

4. ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ "ความแตกต่างของความดัน" นี้แสดงให้เห็นว่าตัวเองเป็นแรงดันไฟฟ้า

 

เซ็นเซอร์ฮอลล์ใช้หลักการนี้ มันมีองค์ประกอบห้องโถงขนาดเล็ก เมื่อมันอยู่ใกล้กับสนามแม่เหล็ก (เช่นแม่เหล็กบนใบพัดมอเตอร์) องค์ประกอบฮอลล์จะรู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กและส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน สัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังคอนโทรลเลอร์ไดรฟ์เพื่อกำหนดตำแหน่งปัจจุบันของโรเตอร์

 

ตามสัญญาณเอาท์พุทที่แตกต่างกันเซ็นเซอร์ฮอลล์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท:

• เซ็นเซอร์ฮอลล์อะนาล็อก: มันส่งออกค่าแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องซึ่งสามารถสะท้อนความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กได้อย่างแม่นยำและเหมาะสำหรับความต้องการความละเอียดสูงเช่นการวัดตำแหน่งและการวิเคราะห์สนามแม่เหล็ก
• เซ็นเซอร์ Hall Digital: เอาท์พุทมีเพียงสองสถานะ: ระดับสูงและระดับต่ำ เมื่อสนามแม่เหล็กมาถึงเกณฑ์ที่กำหนดจะทำให้เกิดการสลับ มันเหมาะสำหรับการตัดสินการเปลี่ยนแปลงของเสาแม่เหล็กและการควบคุมการเปลี่ยนเฟสในมอเตอร์ไร้แปรง

ในมอเตอร์ไร้แปรงสิ่งที่ใช้กันมากที่สุดคือเซ็นเซอร์ฮอลล์ดิจิตอลซึ่งมีโครงสร้างที่เรียบง่ายการตอบสนองที่รวดเร็วและการปรับตัวที่แข็งแกร่ง มันเหมาะมากสำหรับการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงขั้วของโรเตอร์แบบเรียลไทม์ซึ่งจะสามารถควบคุมการสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างแม่นยำ

 

ตอนนี้เราเข้าใจหลักการของเอฟเฟกต์ฮอลล์เราสามารถดูได้ว่าเซ็นเซอร์ฮอลล์ใช้ในมอเตอร์ไร้แปรงอย่างไร

 

1. การประสานงานระหว่างเซ็นเซอร์ฮอลล์และโรเตอร์

ภายในมอเตอร์ DC ที่ไม่มีแปรงโรเตอร์มักจะเป็นกระบอกสูบที่มีแม่เหล็กที่มีเสา N และ S สลับกัน เมื่อมอเตอร์หมุนเสาแม่เหล็กบนใบพัดจะเคลื่อนที่ไปทางและห่างจากเซ็นเซอร์ฮอลล์บนสเตเตอร์

 

เมื่อใดก็ตามที่ขั้วแม่เหล็กผ่านองค์ประกอบฮอลล์จะรู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กและสร้างสัญญาณดิจิตอลสูงหรือต่ำ สัญญาณนี้บอกคนขับว่า: "ตอนนี้มันเป็นขั้ว N" หรือ "ตอนนี้มันเป็นขั้วของ S" ด้วยวิธีนี้ผู้ขับขี่สามารถกำหนดตำแหน่งที่โรเตอร์หมุนไปและตัดสินใจว่าจะเปลี่ยนทิศทางปัจจุบันเพื่อให้มอเตอร์ทำงานต่อไปได้อย่างราบรื่น

 

2. 120 องศาการจัดเรียงสามองค์ประกอบฮอลล์

เพื่อให้รู้สึกถึงตำแหน่งของโรเตอร์อย่างถูกต้องมักจะใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์สามตัวติดตั้งอย่างสม่ำเสมอบนสเตเตอร์ด้วยมุมไฟฟ้า 120 องศา ทำไมสามคน? เนื่องจากการคดเคี้ยวสามเฟสต้องใช้ชุดค่าผสมการนำการนำไปใช้หกชุดเพื่อให้บรรลุการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง (นั่นคือการควบคุมการแลกเปลี่ยนหกขั้นตอน)

 

เซ็นเซอร์ฮอลแต่ละตัวส่งออกระดับสูงหรือต่ำ เมื่อเซ็นเซอร์ทั้งสามรวมกันรวมกันหกสถานะที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้น

A: 1 1 0 0 0 1

B: 0 1 1 1 0 0

C: 0 0 0 1 1 1

สัญญาณหกชุดเหล่านี้เปลี่ยนไปเป็นวงจรสั่งให้คนขับสลับทิศทางปัจจุบันตามลำดับขับมอเตอร์ให้หมุนอย่างต่อเนื่อง

 

แม้ว่าเซ็นเซอร์ฮอลล์มีขนาดเล็ก แต่ก็มีผลกระทบสำคัญต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ไร้แปรง วิธีการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องหรือการเบี่ยงเบนความแม่นยำสามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการแลกเปลี่ยนการเริ่มต้นที่ไม่ดีและแม้กระทั่งการเพิ่มอายุมอเตอร์ ในส่วนนี้เราจะแนะนำข้อควรพิจารณาที่สำคัญในการใช้งานจริงจากมุมมองของมุมการติดตั้งความแม่นยำในการจัดตำแหน่งการต่อต้านการแทรกแซงและอุณหภูมิดริฟท์

 

1. บทนำเกี่ยวกับมุมการติดตั้ง

ในมอเตอร์ไร้แปรงมุมการติดตั้งของเซ็นเซอร์ฮอลล์กำหนดเวลาของการเหนี่ยวนำของเสาแม่เหล็กโรเตอร์ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อจังหวะการเปลี่ยนและประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ ต่อไปนี้เป็นมุมการจัดเรียงทั่วไปหลายมุม:

 

• การจัดเรียงมุมไฟฟ้า 120 องศา

นี่คือการจัดเรียงที่พบบ่อยที่สุดโดยมีสามองค์ประกอบฮอลล์กระจายอย่างสม่ำเสมอที่มุมไฟฟ้า 120 องศา มันเหมาะสำหรับมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงสามเฟสส่วนใหญ่และเป็นการจับคู่ที่เป็นธรรมชาติสำหรับตรรกะการควบคุมการค้าหกขั้นตอน มันมีโครงสร้างสมมาตรและการควบคุมที่เรียบง่ายและเป็นมาตรฐานมาตรฐานสำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรมและผู้บริโภค

 

• การจัดเรียงมุมไฟฟ้า 60 องศา

การจัดเรียง 60 องศายังใช้ในโครงสร้างมอเตอร์ที่เฉพาะเจาะจง การจัดเรียงนี้มีสัญญาณที่หนาแน่นและเหมาะสำหรับใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการความถี่ตอบสนองสูงหรือการควบคุมที่ดี แต่มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นในการออกแบบคนขับและความเข้ากันได้ไม่ดี เมื่อใช้งานคุณต้องยืนยันว่าคนขับรองรับตรรกะการแลกเปลี่ยน 60 องศา

 

• เลย์เอาต์เชิงกล (ทางกายภาพ)

ในการติดตั้งจริงเซ็นเซอร์ฮอลล์จะถูกติดตั้งตามมุมทางกายภาพเช่นมุมเชิงกล 120 องศา อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีความสัมพันธ์ระหว่างการแปลงระหว่างมุมไฟฟ้าและมุมกลไก (ขึ้นอยู่กับจำนวนคู่ขั้ว) จำนวนคู่ขั้วของมอเตอร์จะต้องพิจารณาในระหว่างการติดตั้งเพื่อแปลงมุมเชิงกลให้เป็นมุมไฟฟ้าอย่างถูกต้อง ตัวอย่างเช่น: ในมอเตอร์ขั้ว 4- มุมกลไก 360 องศาเท่ากับมุมไฟฟ้า 720 องศา

 

• อาร์เรย์หลายห้อง (360 องศาการตรวจจับ)

แอปพลิเคชั่นขั้นสูงอาจใช้องค์ประกอบฮอลหลายรายการในอาร์เรย์เพื่อให้ได้การสุ่มตัวอย่างสนามแม่เหล็กหนาแน่นสำหรับระบบเซอร์โวไร้แปรงหรือระบบการวางตำแหน่งที่แม่นยำ การจัดเรียงประเภทนี้สามารถปรับปรุงความละเอียดเชิงมุม แต่โครงสร้างมีความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูง

 

ไม่ว่าจะเลือกการจัดเรียงแบบใดก็ตามมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณฮอลล์สามารถครอบคลุมวงจรการเคลื่อนไหวของโรเตอร์เต็มและตรงกับลำดับพลังงานของขดลวดเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของมอเตอร์มีประสิทธิภาพ

2. ความสำคัญของความแม่นยำในการจัดตำแหน่งฮอลล์เอฟเฟกต์

มุมการติดตั้งขององค์ประกอบฮอลล์จะต้องซิงโครไนซ์อย่างเคร่งครัดกับตรรกะการแลกเปลี่ยนของการคดเคี้ยว หากการเบี่ยงเบนมุมการติดตั้งมีขนาดใหญ่เกินไปมันจะทำให้การเปลี่ยนเป็นขั้นสูงหรือล่าช้าทำให้เกิดปัญหาต่อไปนี้:

• แรงบิดของมอเตอร์ลดลงและประสิทธิภาพจะลดลง
• ปัจจุบันมีความผันผวนอย่างรุนแรงและความร้อนเพิ่มขึ้น
• การพูดติดอ่างหรือความไม่แน่นอนเกิดขึ้นในระหว่างการเริ่มต้น

ดังนั้นในการติดตั้งจริงมักจะต้องสังเกตรูปคลื่นสัญญาณผ่านการจัดเรียงการจัดตำแหน่งพิเศษหรือออสซิลโลสโคปและทำการปรับแต่งมุมเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณฮอลล์ทั้งสามแสดงความแตกต่างของเฟสไฟฟ้ามาตรฐาน 120 องศา

 

3. ปัญหาการต่อต้านการแทรกแซงและอุณหภูมิดริฟท์

เซ็นเซอร์ฮอลล์ส่งสัญญาณสัญญาณระดับต่ำซึ่งได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ ในระบบมอเตอร์ควรบันทึกจุดต่อไปนี้เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือ:

• EMI Shielding: สายไฟและเส้นโถงควรมีสายแยกกันโดยใช้สายเคเบิลป้องกันและสายดิน
• การกรองและบัฟเฟอร์: วงจรตัวกรองหรือชิปต่อต้านการแทรกแซงสามารถเพิ่มลงในสายสัญญาณเพื่อลดการทริกเกอร์เท็จ
• การออกแบบการชดเชยอุณหภูมิ: เลือกองค์ประกอบฮอลล์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์ดริฟท์อุณหภูมิต่ำหรือชดเชยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิผ่านซอฟต์แวร์เพื่อปรับปรุงความเสถียรภายใต้อุณหภูมิสูงและต่ำ

 

ผ่านการแนะนำก่อนหน้านี้เกี่ยวกับเซ็นเซอร์ฮอลล์เราจะเห็นว่าเซ็นเซอร์ฮอลล์มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง ความแม่นยำและความเสถียรของมันส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการจ่ายของมอเตอร์การทำงานเสถียรและประสิทธิภาพการควบคุมโดยรวม ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเลือกผู้ผลิตมอเตอร์ไร้แปรงด้วยเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่และคุณภาพที่เชื่อถือได้

 

VSD เป็นโรงงานที่มุ่งเน้นไปที่การวิจัยและพัฒนาและการผลิตมอเตอร์ DC ที่มีความแม่นยำสูงและมีความมุ่งมั่นในการเพิ่มประสิทธิภาพของการควบคุมฮอลล์และเทคโนโลยีการสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์ผลิตภัณฑ์มอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงที่เราให้บริการ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อัตโนมัติหุ่นยนต์ล็อคประตูอัจฉริยะเครื่องมือไฟฟ้าอุปกรณ์การแพทย์และสาขาอื่น ๆ

 

ทำไมต้องเลือกมอเตอร์ vSD brushless

1. สนับสนุนการปรับแต่งอย่างลึกเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย

ไม่ว่าจะเป็นเค้าโครงตำแหน่งของเซ็นเซอร์ฮอลล์ขนาดมอเตอร์ช่วงแรงดันไฟฟ้าหรือวิธีการติดตั้งพิเศษ VSD รองรับบริการพัฒนาที่กำหนดเอง เราสามารถปรับแต่งโซลูชันมอเตอร์แบบพู่กันที่ไม่ซ้ำกันตามสถานการณ์แอปพลิเคชันเฉพาะของลูกค้าเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพการติดตั้งง่ายการติดตั้งและความเข้ากันได้ของระบบ

 

2. หลายล้านดอลลาร์ของการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาขับเคลื่อนวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง

VSD ยังคงลงทุนหลายล้านดอลลาร์ในการวิจัยและพัฒนาทุกปี เรามีทีมวิศวกรที่มีประสบการณ์หลายสิบคนและบุคลากรวิจัยและพัฒนาอาวุโสที่สุดมีประสบการณ์อย่างน้อยสิบปีใน บริษัท ของเรา เราส่งเสริมการผลิตที่ชาญฉลาดและการออกแบบดิจิทัลอย่างแข็งขันเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ของเรารักษาระดับนำในอุตสาหกรรมเสมอ

 

3. การทดสอบจากโรงงานอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความมั่นคงและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์

มอเตอร์ VSD brushless ทุกเครื่องที่ออกจากโรงงานจะต้องผ่านกระบวนการทดสอบที่ครอบคลุมรวมถึงการสอบเทียบสัญญาณฮอลล์การตรวจจับรูปคลื่นการเปลี่ยนการประเมินความมั่นคงในการดำเนินงานและการทดสอบความสูงอุณหภูมิสูงและต่ำ เราเชื่อมั่นว่าผลิตภัณฑ์ที่ดีเป็นพื้นฐานสำหรับความร่วมมืออย่างต่อเนื่องระหว่างทั้งสองฝ่าย

 

หากคุณกำลังมองหาผลิตภัณฑ์มอเตอร์ไร้แปรงที่มีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้การปรับแต่งที่ยืดหยุ่นและการสนับสนุนทางเทคนิคที่สมบูรณ์โปรดเลือก VSD เราหวังว่าจะได้จัดหาโซลูชันไดรฟ์ที่ทรงพลังสำหรับโครงการของคุณ