Cara Kerja Motor Brushless DC (BLDC)

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Posting secara komprehensif merinci konsep operasi dasar motor DC brushless yang juga disebut motor BLDC.

Perbedaan Antara Motor DC Brushed dan Brushless

Dalam sikat motor tradisional kami sikat digunakan untuk mengganti rotor penggerak pusat sehubungan dengan stator magnet permanen alat tulis di sekitarnya.



Sikat menjadi keharusan karena rotor dibuat menggunakan elektromagnet yang membutuhkan daya untuk beroperasi tetapi karena juga perlu memutar benda menjadi kikuk dan sikat menjadi satu-satunya alternatif untuk memasok daya ke rotor elektromagnetik yang berputar.

Sebaliknya pada motor Brushless DC atau motor BLDC kita memiliki stator pusat alat tulis dan rotor melingkar di sekitarnya. Stator terdiri dari satu set elektromagnet sementara rotor memiliki magnet permanen yang dipasang di sekelilingnya pada posisi terhitung tertentu.



Menggunakan Sensor Efek Hall

Mekanisme ini juga memiliki sensor efek Hall yang dipasang untuk merasakan posisi rotor dan magnetnya sehubungan dengan elektromagnet stator dan menginformasikan data ke rangkaian sakelar eksternal yang kemudian bertanggung jawab untuk mengaktifkan / menonaktifkan elektromagnet di urutan atau waktu yang benar, yang mempengaruhi gerakan rotasi pada rotor.

Penjelasan di atas dapat dipahami dengan bantuan ilustrasi dasar berikut dan kemudian melalui desain yang rumit pada gambar berikutnya.

Kami telah mempelajari dan mengetahui beberapa hal menarik tentang magnet dan bagaimana perangkat ini berinteraksi.

Kita tahu bahwa Kutub Utara magnet menarik Kutub selatan magnet lain sementara kutub seperti itu menolak.

Bagaimana Magnet Permanen Diposisikan

Pada diagram yang ditunjukkan di atas kita melihat sebuah cakram dengan magnet tertanam di tepinya (ditunjukkan dalam warna merah) yang diposisikan dengan kutub utara menghadap ke luar, dan juga sebuah elektromagnet ditempatkan pada jarak yang sejajar dengan tepi lingkaran cakram yang menghasilkan medan magnet selatan saat diberi energi.

Sekarang dengan asumsi pengaturan diposisikan seperti yang ditunjukkan pada diagram atas pertama dengan elektromagnet dalam keadaan nonaktif.

Dalam posisi ini segera setelah elektromagnet diaktifkan dengan input DC yang sesuai, elektromagnet mencapai dan menghasilkan medan magnet selatan yang mempengaruhi gaya tarik di atas magnet cakram yang pada gilirannya memaksa cakram untuk berputar dengan beberapa torsi sampai magnet permanennya sejajar dengan elektromagnet yang berlawanan dengan garis fluks.

Tindakan di atas menunjukkan format dasar di mana konsep BLDC bekerja.

Bagaimana Motor BLDC Bekerja dengan Sensor Efek Hall

Sekarang mari kita lihat bagaimana sebenarnya konsep di atas diimplementasikan menggunakan sensor efek Hall untuk mempertahankan gerakan terus menerus di atas rotor.

Diagram contoh berikut menjelaskan mekanismenya secara komprehensif:

Pada diagram di atas kita pada dasarnya melihat susunan rotor / stator BLDC langsung, di mana elemen lingkaran luar adalah rotor yang berputar sedangkan elektromagnet pusat menjadi stator tetap.

Rotor dapat dilihat memiliki beberapa magnet permanen yang dipasang di pinggiran yang memiliki kutub selatan sebagai garis fluks yang mempengaruhi, stator pusat adalah elektromagnet kuat yang dirancang untuk menghasilkan kekuatan yang setara dengan fluks magnet Kutub Utara ketika diberi energi dengan DC eksternal.

Kita juga dapat memvisualisasikan sensor hall yang terletak di dekat salah satu sudut pinggiran rotor bagian dalam. Efek hall pada dasarnya merasakan medan magnet dari rotor yang berputar dan memberikan sinyal ke rangkaian kontrol yang bertanggung jawab untuk menyalakan elektromagnet stator.

Mengacu pada posisi atas kita melihat area kosong (yang kosong dari medan magnet apa pun) dari rotor yang bersentuhan erat dengan sensor hall yang menjaganya dalam keadaan OFF.

Pada saat ini, sinyal matikan dari efek hall menginformasikan sirkuit kontrol untuk mengaktifkan elektromagnet, yang secara instan menginduksi efek tarikan pada kutub selatan rotor yang berdiri di sekitar sudut.

Ketika ini terjadi, kutub Selatan turun bergelombang menghasilkan torsi yang dibutuhkan pada rotor dan mencoba untuk menyesuaikan diri dengan kutub utara elektromagnet.

Namun dalam prosesnya, kutub selatan rotor juga menarik dirinya sendiri ke dekat sensor hall (seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah) yang segera mendeteksi ini dan mengaktifkan ON menginformasikan rangkaian kontrol untuk mematikan elektromagnet.

Matikan Waktu Elektromagnet Sangat Penting

Mematikan elektromagnet pada saat yang tepat seperti yang ditandai oleh sensor efek hall melarang gerakan rotor terhenti dan terhambat, alih-alih memungkinkannya untuk melanjutkan gerakan melalui torsi yang dihasilkan sampai posisi sebelumnya mulai terbentuk, dan sampai aula Sensor sekali lagi 'merasakan' area kosong di rotor dan dimatikan karena mengulang siklus.

Toggling sensor hall di atas sesuai dengan berbagai posisi rotor menimbulkan gerakan rotasi kontinu dengan toque yang mungkin berbanding lurus dengan interaksi magnet stator / rotor, dan tentu saja posisi efek hall.

Pembahasan di atas menjelaskan dua magnet yang paling mendasar, mekanisme sensor satu hall.

Untuk mendapatkan torsi yang jauh lebih tinggi, lebih banyak magnet dan set elektromagnet digunakan dalam motor brushless efisiensi tinggi lainnya di mana lebih dari satu sensor efek hall dapat dilihat untuk menerapkan penginderaan ganda magnet rotor sehingga set elektromagnet yang berbeda dapat diaktifkan di urutan yang benar disukai.

Cara Mengontrol Motor BLDC

Sejauh ini kami telah memahami konsep kerja dasar Motor BLDC dan mempelajari bagaimana sensor Hall digunakan untuk mengaktifkan elektromagnet motor melalui sirkuit elektronik eksternal yang terpasang untuk mempertahankan gerakan berputar rotor yang berkelanjutan, pada bagian selanjutnya kita akan mempelajari cara kerja rangkaian driver BLDC untuk mengendalikan motor BLDC.

Metode penerapan elektromagnet stator tetap dan rotor magnet bebas yang berputar memastikan peningkatan efisiensi pada motor BLDC dibandingkan dengan motor sikat tradisional yang memiliki topologi yang berlawanan dan oleh karena itu memerlukan sikat untuk pengoperasian motor. Penggunaan kuas membuat prosedur relatif tidak efisien dalam hal umur panjang, konsumsi dan ukuran.

Kerugian dari BLDC Motor

Meskipun, tipe BLDC mungkin merupakan konsep motor yang paling efisien, namun memiliki satu kekurangan yang signifikan yaitu memerlukan sirkuit elektronik eksternal untuk mengoperasikannya. Namun, dengan munculnya IC modern dan sensor Hall yang sensitif, masalah ini sekarang tampaknya menjadi hal yang sepele jika dibandingkan dengan tingkat efisiensi yang tinggi yang terkait dengan konsep ini.

4 Magnet BLDC Driver Desain

Pada artikel ini kita membahas rangkaian kontrol sederhana dan dasar untuk motor BLDC tipe sensor empat magnet, sensor hall tunggal. Pengoperasian motorik dapat dipahami dengan mengacu pada diagram mekanisme motor berikut:

Gambar di atas menunjukkan susunan motor BLDC dasar yang memiliki dua set magnet permanen di sekeliling rotor eksternal dan dua set elektromagnet pusat (A, B, C, D) sebagai stator.

Untuk memulai dan mempertahankan torsi rotasi baik A, B atau C, elektromagnet D harus dalam keadaan aktif (tidak pernah bersama) tergantung pada posisi kutub utara / selatan magnet rotor sehubungan dengan elektromagnet yang diaktifkan.

Bagaimana Pengemudi Motor BLDC Bekerja

Tepatnya, mari kita asumsikan posisi yang ditunjukkan dalam skenario di atas dengan A dan B dalam keadaan ON sehingga sisi A diberi energi dengan kutub Selatan sedangkan sisi B diberi energi dengan Kutub Utara.

Ini berarti bahwa sisi A akan memberikan efek menarik di atas kutub utara biru kirinya dan efek penolak di kutub selatan sisi kanan stator, demikian pula sisi B akan menarik kutub selatan merah bagian bawah dan memukul mundur utara atas. kutub rotor .... seluruh proses kemudian dapat diasumsikan menggunakan gerakan searah jarum jam yang mengesankan di atas mekanisme rotor.
Mari kita asumsikan juga bahwa dalam situasi di atas sensor Hall dalam keadaan nonaktif karena mungkin perangkat sensor Hall 'kutub selatan diaktifkan'.

Efek di atas akan mencoba untuk menyelaraskan dan memaksa rotor sedemikian rupa sehingga selatan mengunci berhadapan dengan sisi B sedangkan kutub utara dengan sisi A, namun sebelum situasi ini dapat terjadi, sensor Hall dibawa dalam jarak yang dekat dengan menggeser kutub selatan atas rotor, dan ketika ini baru saja melewati sensor Hall, ia dipaksa untuk ON, mengirimkan sinyal positif ke rangkaian kontrol yang terhubung yang langsung merespons dan mematikan elektromagnet A / B, dan menyalakan elektromagnet C / D, pastikan bahwa momen searah jarum jam dari rotor kembali ditegakkan dengan mempertahankan torsi rotasi yang konsisten pada rotor.

Sirkuit Driver BLDC Dasar

Pengalihan elektromagnet yang dijelaskan di atas sebagai respons terhadap sinyal pemicu sensor Hall dapat diimplementasikan dengan sangat sederhana menggunakan ide rangkaian kontrol BLDC langsung berikut.

Rangkaian tidak memerlukan banyak penjelasan karena terlalu mendasar, selama situasi sakelar ON dari sensor Hall, BC547 dan TIP122 yang digabungkan juga AKTIF yang pada gilirannya MENGAKTIFKAN set elektromagnet yang sesuai yang terpasang di kolektornya dan positif , selama periode sakelar MATI dari sensor Hall, pasangan BC547 / TIP122 dimatikan, tetapi transistor TIP122 paling kiri dalam posisi ON mengaktifkan set elektromagnet yang berlawanan.

Situasi berubah secara bergantian, terus menerus selama daya tetap diterapkan dengan menjaga BLDC berputar dengan torsi dan momentum yang diperlukan.




Sepasang: Rangkaian Charger Laptop dari Baterai 12V Berikutnya: Cara Membuat Sirkuit Jammer Sinyal RF yang Kuat