Управление бесколлекторным двигателем с датчиками Холла (Sensored brushless motors)
Мы уже ознакомились с устройством бесколлекторного двигателя и теперь разберемся, как ним управлять.
Мостовая схема ключей
Диаграмма включения ключей
Таблица включения ключей в зависимости от сигналов датчиков Холла:
Анимированная демонстрация работы 4 полюсного двигателя:
ШИМ (PWM), частота, переходные процессы
Некоторые микроконтроллеры могут аппаратно формировать ШИМ сигнал на нескольких своих выводах. Можно формировать ШИМ для каждого из ключей программно. В этом случае схему можно упростить, и не использовать логических элементов. Частота ШИМ сигнала обычно бывает от 4 до 80 килогерц.
Во время включения и выключения ключей происходят переходные процессы, вследствие чего на ключах выделяется дополнительное тепло. Чем выше частота ШИМ сигнала, тем больше количество переходных процессов за единицу времени, и тем выше потери на ключах. Слишком малая частота может быть не эффективной или не обеспечивать необходимой плавности регулирования.
В случае с двигателями без датчиков, которые будут рассматриваться в следующих статьях, выбор частоты ШИМ сигнала играет очень важную роль.
Потери на ключах
P — теряемая мощность, которая выделяется в виде тепла R — прямое сопротивление открытого ключа I — ток, протекаемый через ключ.
Очевидно, что чем меньше сопротивление ключей, тем меньше потери на ключах. Уменьшение сопротивления ключей ведет к повышению общего КПД и уменьшению тепловыделения на ключах.
Уровень потерь на ключах имеет квадратичную зависимость от тока. Уменьшить ток, сохранив при этом общую мощность, можно повысив напряжение питания двигателя. В качестве примера рассмотрим два варианта:
1. Питание: 50В, ток: 100А, сопротивление ключей: 0,001 Ом. Потери на ключах = 0,001 * 100 2 = 10 Вт
2. Питание: 100В, ток: 50А, сопротивление ключей: 0,001 Ом. Потери на ключах = 0,001 * 50 2 = 2,5 Вт
Т.е. снизив ток вдвое потери на ключах падают в 4 раза.
Угол опережения фаз (timing)
Чтобы компенсировать эту задержку управляющий сигнал на ключи подают с опережением. Опережение управляющего сигнала выражают в угле опережения. Угол опережения может быть от 0 до 30 градусов. Речь идет об электрических градусах (см. Бесколлекторные двигатели постоянного тока. Устройство бесколлекторного двигателя). Угол опережения может отличаться для каждой модели двигателя. Точность установки угла опережения сильно влияет на работу высоко-оборотистых двигателей. На малых скоростях точность установки угла опережения не столь критична.
Настройка угла опережения (timing) выполняется либо перемещением датчиков (некоторые двигатели оборудованы специальным приспособлением) либо корректируется программно средствами регулятора. Если двигатель имеет реверсивный режим (должен обеспечивать вращение в обе стороны), разумнее прибегнуть к программному методу.
Для лучшего понимания смысла угла опережения можно провести аналогию с двигателем внутреннего сгорания, где после подачи искры проходит некоторое время до воспламенения топлива. За это время вал двигателя успевает провернуться на некоторый угол. Для компенсации такой задержки устанавливают угол опережения зажигания.
Датчик холла мотор колесо
Комплектующие
Сопоставление текущей и средней скоростей
Показано с 1 по 24 из 39 (всего 2 страниц)
Электровелосипеды все чаще можно встретить на наших дорогах и это неудивительно, ведь они обладают многими уникальными характеристиками.
Среди достоинств электровелосипедов можно отметить:
· Экономические и энергетические затраты на перевозку одного человека значительно ниже, как у какого-либо другого транспорта, в том числе общественного
· Возможность передвигаться с необходимой скоростью в городском цикле и за пределами города
· Электровелосипед, как и его предшественника, легко можно хранить в любой квартире
· Батареи заряжать можно от обычной бытовой электросети
· Даже если батареи разрядились, можно доехать в необходимое место при помощи педалей
· Не требует специальной подготовки для передвижения даже на большие расстояния.
Как и любая техника, электровелосипед требует определенного ухода. Все что необходимо для обслуживания и ремонта – запчасти и комплектующие для электровелосипеда сегодня очень легко приобрести с помощью интернет магазинов, которые предлагают удобные системы поиска всего необходимого.
Какой бы качественной не была техника, но рано или поздно запчасти приходится покупать каждому велосипедисту. Сломался Ваш электровелосипед, либо Вы хотите его усовершенствовать, без качественных комплектующих не обойтись. Интернет магазины предлагают возможность приобрести любые велозапчасти, которые необходимы для ремонта. Например, если необходимо датчик холла купить, выбрать нужную модель с помощью систем поиска виртуального магазина очень легко.
Специализированные интернет ресурсы предлагают любые запасные части для велосипедов – от рамы до руля, от цепей до педалей, от покрышек до седел, также очень легко подобрать необходимый преобразователь напряжения для электровелосипеда. При необходимости, менеджеры помогут подобрать именно те комплектующие и велозапчасти, которые оптимально соответствуют Вашей модели. Если необходимо приобрести купить преобразователь напряжения, но Вы не знаете, какой необходим именно на ту модель, которую Вы используете — Вам всегда подскажут наилучшие решения.
Помните, что многие элементы элетровелосипеда не выходят внезапно из строя. Например, датчики Холла проявляют нарушения в работе постепенно: в работе двигателя возникают перебои, частота которых становится все более регулярной. Выбирая необходимую запчасть, помните, что на датчик холла цена в интернете является более доступной, а качественные его характеристики обладают необходимой высотой.
Купить комплектующие для электровелосипеда в Украине, цена преобразователь напряжения, датчик холла фото, продажа, отзывы, фото
Что такое датчики Холла, и для чего они нужны в электровелосипедах
Датчик Холла представляет собой датчик магнитного поля. Свое название он получил благодаря принципу своей работы – эффекту Холла.
В 1879 году Эффект Холла был открыт Эдвином Холлом в тонких пластинах золота. Эффект заключается в формировании поперечной разности потенциалов в проводнике с током, помещенным в магнитное поле. Изобретение было впервые использовано в лабораториях для изготовления датчиков измерения тока или интенсивности магнитных полей, поскольку приборы для измерения этих параметров были очень дорогими и довольно габаритными. Однако практичное применение
данный эффект нашел только недавно, когда уже стали доступными полупроводниковые технологии, которые позволяли создавать недорогие твердотельные датчики. Датчики Холла используются в системах, где возможна трансформация контролируемой величины в изменение магнитного поля, которое можно проверить датчиком Холла. К этим величинам можно отнести переменный/постоянный ток, давление, напряжение, вибрация скорость и т.д. Эффект Холла подходит для построения датчиков положения, которые применяются в транспорте, включительно и электрическом.
В большинстве случаев датчики Холла представляют собой небольшой прибор с тремя выводами: одним аналоговым или цифровым выводом и двумя выводами питания.
Поскольку выходной сигнал датчиков Холла пропорционнален индукции магнитного поля, а не скорости его изменения, это создает их серьезное преимущество сравнительно с аналогичными по своему назначению индуктивными датчиками.
В зависимости от вида передаточной функции датчики Холла бывают линейными (аналоговыми) и цифровыми. Аналоговые датчики преобразуют индукцию магнитного поля в напряжении, знак и величина которого зависят от полярности и силы поля. Цифровые датчики работают как управляемые магнитным полем коммутаторы, которые активизируют свой выход при одном его уровне и отключают при другом.
По реакциям на магнитное поле датчики Холла разделяются на биполярные, однополярные и униполярные. Биполярные датчики Холла, какими являются и датчики SS41, применяемые в велосипедных мотор-колесах, реагируют на смену знака магнитного поля, активизируясь при положительном знаке и отключаясь при отрицательном. Униполярные датчики измеряют поля только одной полярности, как правило положительной, а однополярные датчики – любой полярности.
Датчики могут отличатся между собой за техникой выходного каскада. Она может быть однотактной, когда выходной ток протекает только в одном направлении), двухтактной – выходной ток может протекать в любом из направлений.
Магнитное поле формируется постоянными магнитами или же электромагнитами, при этом изменение напряженности поля достигается благодаря перемещению магнита, изменения тока электромагнита, внесения магнитного материала между датчиком и магнитом.
Основными преимуществами датчиков является их быстродействие (до 100 кГц) и отсутствие механических движущихся частей. Датчики Холла используются там, где необходимы высокая точность данных. Они очень надежны и довольно долговечны. Для точного повторения параметров датчиков одной серии в процессе производства используется лазерная копирование элементов схем, что позволяет получать идентичные параметры при каждом последующем выпуске партии датчиков и, соответственно, производить их замену в случае выхода из строя без последующих подстроек.
Датчики Холла идеальны для построения импульсных датчиков скорости и дискретных датчиков положения в устройствах промышленного или же бытового назначении. Датчики Холла получили широкое распространение также и в электродвигателях. В электрических велосипедах датчики Холла исполняют функцию контроля частоты вращения мотор-колеса, отслеживания положения ротора, контроля напряжения электрического тока, а также используются в качестве фиксаторов угла поворота движущейся части ручки акселератора. Магнитная система обеспечивает изменение выходного напряжения.
В ручку акселератора электрического велосипеда встроен один датчик Холла SS49Е, а в мотор-колесе используются три цифровых (пороговых) датчика одного типа — SS41.
SS41 – цифровой биполярный датчик положения с логическим выходом. SS49Е – линейный датчик магнитного пола (датчик положения). Датчики серии SS41 и SS49Е выполнены с использованием миниатюрных корпусов размером всего лишь 4х3х1,5 мм.
Датчик SS49Е имеет параметричный линейный выход. Линейный датчик SS49Е характеризуется высокой нагрузочной способностью, линейной характеристикой преобразования в рабочем диапазоне магнитных полей, довольно широким диапазоном рабочих температур и питающих напряжений, долговременной стабильностью параметров и малым током потребления. Его подключение очень простое – подал питание, снял сигнал. Питание датчикам серии SS41 и SS49Е необходимо биполярное, тогда на южный полюс магнита датчики будет реагировать положительным уровнем на выходе, на северный полюс – отрицательным, на отсутствие поля – нулевым.
Питание датчики SS41 и SS49Е принимают в довольно широком диапазоне. Для SS41 характерны показатели от 4,5 до 24 V. а для SS49Е – от 2,7 до 6,5V.
Три датчика SS41, которые закрепляются в пазах статора двигателя и выступают в роли датчика положения ротора (ДПР), обеспечивая доступ данной цифровой информации к контроллеру. Воспринимая информацию от датчиков Холла о положении ротора, контроллер подает импульсы напряжения на обмотки статора, тем самым обеспечивая его вращение. При повороте ручки акселератора датчик Холла формирует управляющий сигнал для контроллера, на основании которого в последующем обеспечивается движение мотор-колеса с определенной частотой.
Датчики в мотор-клесах последовательно и четко срабатывают – как только один выключается, включается другой. Между сменой полярности на одном датчике, ровно 1/6 периода до переключения другого.
Датчики SS41, SS49Е имеют защиту от неправильного подключения.
К сожалению, датчики Холла могут выходить из строя в случае резких перепадов электрического напряжения, механических повреждений, перегрева электродвигателя, попадание воды внутрь ручки акселератора или мотор колеса, вследствие нарушения герметичности их корпуса. Выход из строя датчиков Холла — одна из главных причин возможной поломки мотор-колеса или ручки газа. Определить вышли ли из строя датчики Холла можно воспользовавшись вольтметром.
Как правило, при выходе из строя даже одного из трех датчиков мотор-колесо перестает вращаться при включении электропитания, и просто подергивается на месте. Для устранения поломки неисправный датчик нужно заменить.
Характеристики датчиков Холла, применяемых в электрических велосипедах
Автор Тема: Как проверить датчики Холла не разбирая мотор. (Прочитано 8344 раз)
« : 10 Ноя 2012 в 12:10:20 »
FAS_r7 писал, что для проверки рабороспособности датчиков Холла можно: «Подать питание, а между общим (минус) и выходом подключаем тестер в режиме «прозвонка диодов» (красным проводом тестера на выход датчика), и смотрим. У датчиков выход с ОК, т.е. при отрывании выходного транзика тестером прекрасно видно напряжение насыщения этого транзика, оно где-то от 0,2 до 0,6В.»
Вроде все сделал по инструкции, но показаний на мультиметре никаких не появилось — показывает на дисплее единицу и все, ничего не меняется. Что то делаю не правильно похоже. Или все 3 датчика вышли из строя?
Подробно как делал:
С блока питания подал 5В на красный и черный провода от датчиков.
Затем перевел мультиметр в режим прозвонки диодов и красный провод мультиметра соединил с желтым проводом, одним из трех проводов датчиков холла (зеленый, синий и желтый), а черный провод мультиметра соединил с черным проводом от датчиков Холла ( «-» питания).
На дисплее все это время отображалась единичка. Стал медленно вращать мотор-колесо, сделал полный оборот, но показания мультиметра не изменились. Проделал тоже самое с синим и зеленым проводами — никаких изменений.
Что сделал не так?
Может мультиметр в режим прозвонки диодов не правильно перевел? Или на обмотки мотора нужно было тоже подать питание?
Мультиметр использовал PMM-1000. Подключал как показано на картинке: перевел ручку в положение 1. В разъем 2 подключил черный провод, в разъем 3 подключил красный провод.
Подскажите как правильно проверять работоспособность этих датчиков.
Датчик холла для мотор-колеса вращения педалей
Датчик холла (pedal assist)
Цена на сайте указана за комплект: датчик холла вместе с кольцом с магнитами.
Датчик холла для мотор колеса (pedal assist) вращения педалей в комплекте с пластиковым кольцом с 5-тью неодимовыми магнитами, обеспечивают считывание и передачу электронных сигналов крутящего момента педалей к контроллеру электровелосипеда, при движении электро велосипеда в режиме помощи двигателю путем вращения педалей ногами, или еще его называют pedal assist или pass режим.
При таком комбинированном движении на электро велосипеде в режиме pedal assist или pass режим происходит подключение электродвигателя при вращении педалей и осуществляется движение электровелосипеда за счет одновременной работы двигателя и за счет вращения педалей.
При этом, чем быстрее вращаются педали ногами, тем большую мощность выдает мотор колесо и тем быстрее оно вращается.
Кроме того, скорость вращения мотор колеса при вращении педалей с указанным датчиком холла, можно дополнительно регулировать путем переключения кнопок регулировки мощности двигателя на 3- х скоростном пульте контроля и управления. расположенным на левой ручке руля электровелосипеда.
Одна из наших покупательниц метко окрестила такой pass режим одним русским словом — догонялка.
Датчик холла крепится неподвижно к раме электровелосипеда в районе каретки, а кольцо с магнитами на оси каретки педалей.
При вращении педалей, ось каретки вместе с кольцом с магнитами приводится в движение, при этом поступает соответствующий сигнал на датчик холла и далее на контроллер и мотор-колесо, в результате начинается вращаение мотор колеса.
Рабочее растояние между неподвижным датчиком холла и боковой плоскостью вращающегося кольца с магнитами должно быть не более 2-3мм.