logo-site-sefid
Search
Close this search box.
Notes_230706_235252_f31

اسپید کنترل موتور براشلس

تعريف اسپید کنترل موتور براشلس

قبل از خواندن مقاله اسپید کنترل موتور براشلس بهتر است در نظر داشته باشید مقالاتی که با عنوان ماژول در سایت قرار گرفته اند از مقالات پایه و مقدماتی میباشند که برای مطالعه و یا پژوهش های دانش آموزان و دانشجویان به عنوان قدم اول در نظر گرفته شده اند.

کنترل سرعت موتور بدون جاروبک به تنظیم سرعت چرخش موتور بدون جاروبک اشاره دارد که یک موتور کنترل شده الکترونیکی است که برای کموتاسیون نیازی به برس ندارد. این کنترل معمولاً از طریق استفاده از یک کنترل‌کننده موتور یا درایور به دست می‌آید که از سیگنال‌های ورودی از یک سنسور سرعت یا مکانیسم بازخورد دیگر برای تنظیم توان اعمال شده به سیم‌پیچ‌های موتور استفاده می‌کند. با تغییر توان عرضه شده به موتور، سیستم کنترل سرعت می تواند به طور موثر سرعت چرخش موتور را تنظیم کند و امکان کنترل دقیق و تنظیم در صورت نیاز برای کاربردها و شرایط کاری مختلف را فراهم کند.

درایور یا اسپیک کنترل(کنترل کننده سرعت الکترونیکی برای موتور DC بدون جاروبک) چگونه کار می کند؟ و هنگام انتخاب مناسب چه نکاتی را باید در نظر بگیرید؟

در کنترل سرعت چرخش موتور DC بدون جاروبک (BLDC)، روش‌های مختلفی بسته به مسائلی که باید حل شوند، وجود دارد. مسائل مربوط به کنترل سرعت موتور BLDC بسته به کاربرد فردی متفاوت است. این مقاله نحوه کنترل سرعت چرخش موتورهای بدون جاروبک DC، روش‌های معمول، مزایا و کاربردهای اصلی آنها را مورد بحث قرار می‌دهد.

اصول کنترل سرعت موتور DC بدون جاروبک

کنترل ولتاژ با بازخورد یک روش معمولی برای کنترل

سرعت موتورهای DC است

دو نوع در کنترل ولتاژ درایو موتورهای DC

مسائلی که باید هنگام انجام کنترل سرعت موتور DC از آنها آگاه بود.روش های کنترل با دقت بالا برای رسیدگی به مسائل کنترل سرعت در موتورهای DC

یک موتور DC بدون جاروبک را انتخاب کنید که دارای روش‌های کنترل سرعت مناسب برای مشکل و کاربرد شما باشد

اصول کنترل سرعت موتور DC بدون جاروبک

در یک موتور DC بدون جاروبک، رابطه بین ولتاژ اعمال شده و گشتاور بار، سرعت چرخش را تعیین می کند. این بدان معناست که هنگام استفاده از موتور، می توانید با تغییر ولتاژ اعمال شده، سرعت چرخش موتور را کنترل کنید.

هر موتور DC بدون جاروبک دارای یک مدار محرک برای چرخاندن موتور است و سرعت موتور DC بدون جاروبک با کنترل مدار درایو تغییر می‌کند.

کنترل ولتاژ با بازخورد یک روش معمولی برای کنترل سرعت موتورهای DC است.

روش کنترل ولتاژ به طور گسترده ای برای کنترل سرعت موتورهای DC استفاده می شود.

از نظر شماتیک، کنترل ولتاژ یک موتور DC از یک مدار محرک موتور، یک کنترل کننده و یک سنسور سرعت تشکیل شده است. سیگنال سنسور سرعت به کنترل کننده برگشت داده می شود تا سرعت موتور را با سرعت هدف (مرجع) یا نزدیک به آن کنترل کند.

نمودار شماتیک کنترل سرعت موتور DC توسط کنترل ولتاژ

بازخورد سرعت از سروو FG یا تشخیص دهنده سرعت اعمال می شود. هر دو کنترل بازخورد را با محاسبه تفاوت بین سرعت اندازه گیری شده توسط سنسور و سرعت هدف انجام می دهند.

PLL یک روش کنترل فیدبک فاز معمولی است. PLL مخفف Phase Locked Loop است. ولتاژ اعمال شده را با ارزیابی اختلاف فاز بین سیگنال پالس موقعیت شناسایی شده توسط سنسور و سیگنال پالس موقعیت هدف تعیین می کند

دلیل اینکه کنترل توسط سخت افزار هم از بازخورد سرعت و هم از بازخورد فاز استفاده می کند این است که انحراف باقیمانده هنوز با بازخورد سرعت به تنهایی بسیار زیاد است. بنابراین، بازخورد فاز برای کاهش انحراف باقیمانده گنجانده شده است.

سیگنال‌های بازخورد سرعت/فیدبک فاز توسط فیلتر حلقه به ولتاژ آنالوگ تبدیل می‌شوند و ولتاژ به روش PWM یا PAM به موتور اعمال می‌شود. فیلتر حلقه نیز وظیفه تعیین مشخصات کنترلی را بر عهده دارد و ویژگی ها توسط قطعات سخت افزاری که مدار فیلتر را تشکیل می دهند مانند مقاومت ها و خازن ها تنظیم می شوند. بنابراین، ویژگی های کنترل ثابت هستند و باید از قبل به درستی با محصولی که از موتور استفاده می کند تنظیم شود.

این روش کنترل را می توان فقط برای برنامه هایی که متغیر کنترل شده از پیش تعیین شده است استفاده کرد. از آنجایی که این روش با هزینه نسبتاً کم قابل اجرا است، در اکثر محصولات موجود در بازار که متغیر کنترل شده را به صورت جداگانه تنظیم نمی کنند، از آن استفاده می شود.

برنامه های کاربردی

دستگاه هایی که با سرعت ثابت کار می کنند مانند دستگاه فتوکپی و غیره.

بلوک دیاگرام کنترل PLL با سروو FG یا تشخیص دهنده سرعت

کنترل سرعت توسط نرم افزار

در کنترل سرعت توسط نرم افزار، کنترلر پیکربندی شده با میکرو کامپیوتر، کنترل PID را انجام می دهد. PID مخفف Proportional، Integral و Differential است. این سه عنصر کنترل – تفاوت بین سرعت واقعی و سرعت هدف، انتگرال و دیفرانسیل آن را بازخورد می دهد. انتگرال مربوط به اختلاف موقعیت (اختلاف فاز) است و در کاهش انحراف باقیمانده نقش دارد. دیفرانسیل با اختلاف شتاب مطابقت دارد و برای بهبود پاسخگویی کار می کند. استفاده از یک میکرو کامپیوتر به این معنی است که ویژگی های کنترل متغیر است. بنابراین، می‌توانید آنها را روی هر دستگاهی که از موتور استفاده می‌کند، تنظیم کنید.

موتوری با این روش به دلیل استفاده از میکروکامپیوتر هزینه نسبتاً بالایی دارد. با این حال، در سال‌های اخیر، میکروکامپیوترهای ارزان قیمت به طور گسترده در دسترس قرار گرفته‌اند و بسیاری از موتورها از این روش استفاده می‌کنند.

برنامه های کاربردی

دستگاه هایی که به تنظیمات پارامتر بیشتری نیاز دارند. ربات ها و غیره

بلوک دیاگرام کنترل PID

یک موتور DC بدون جاروبک را انتخاب کنید که دارای روش‌های کنترل سرعت مناسب برای مشکل و کاربرد شما باشدهمانطور که بحث شد، روش های کنترل سرعت متنوعی برای موتورهای DC بدون جاروبک وجود دارد. با در نظر گرفتن الزامات عملکرد سرعت (حداکثر/حداقل، تغییرات، دقت و غیره)، بارها، شرایط محیطی و هزینه موتور، موتوری با روش‌های کنترل سرعت مناسب انتخاب کنید.

نحوه كاركرد

کنترل سرعت موتور بدون جاروبک با استفاده از ترکیبی از سنسورها، مدارهای کنترل الکترونیکی و تکنیک‌های مدولاسیون عرض پالس (PWM) کار می‌کند. در اینجا توضیح ساده ای از نحوه عملکرد آن وجود دارد:

1. سنسورها: موتورهای براشلس معمولاً دارای حسگرهایی مانند سنسورهای اثر هال یا رمزگذار هستند. این سنسورها بازخورد موقعیت چرخشی موتور را به مدار کنترل ارائه می دهند.

2. مدار کنترل: یک کنترل کننده الکترونیکی بازخورد سنسورها را دریافت می کند و سرعت و موقعیت موتور را محاسبه می کند. سپس این اطلاعات را با سرعت مورد نظر کاربر مقایسه می کند.

3. تکنیک PWM: مدولاسیون عرض پالس برای کنترل برق عرضه شده به موتور استفاده می شود. کنترل کننده زمان روشن و خاموش شدن برق عرضه شده به موتور را در پالس های سریع تنظیم می کند. متوسط ولتاژ اعمال شده به موتور متناسب با چرخه وظیفه سیگنال PWM است.

4. Commutation: کنترل کننده زمان و ترتیب صحیح پالس های قدرت را برای انرژی دادن به سیم پیچ های موتور تعیین می کند. این فرآیند که به عنوان کموتاسیون شناخته می شود، میدان های مغناطیسی موتور را تغییر می دهد و باعث چرخش روتور می شود.

5. تنظیم سرعت: مدار کنترل به طور مداوم سیگنال PWM را بر اساس بازخورد سنسورها تنظیم می کند تا سرعت مورد نظر را حفظ کند. می تواند چرخه وظیفه سیگنال PWM را برای افزایش یا کاهش متوسط ولتاژ عرضه شده به موتور افزایش یا کاهش دهد.

با تنظیم مداوم سیگنال PWM و ترتیب کموتاسیون، سیستم کنترل سرعت موتور بدون جاروبک می تواند سرعت موتور را به دقت تنظیم کند. علاوه بر این، الگوریتم‌های کنترل پیشرفته و سیستم‌های بازخورد می‌توانند کنترل سرعت را بهبود ببخشند و عملکرد و کارایی را بهبود بخشند.

انواع مختلف اسپید کنترل موتور براشلس

انواع مختلفی از روش های کنترل سرعت موتور بدون جاروبک وجود دارد، از جمله:

1. کنترل بدون سنسور: در این روش، سرعت و موقعیت موتور بر اساس بازخورد نیروی الکتروموتور عقب (EMF) تخمین زده می شود. برای تشخیص سرعت و موقعیت به هیچ سنسور فیزیکی نیازی ندارد که اجرای آن را مقرون به صرفه و ساده تر می کند. با این حال، ممکن است به اندازه روش های دیگر دقیق یا قابل اعتماد نباشد.

2. کنترل سنسور اثر هال: در این روش از سنسورهای اثر هال برای تشخیص موقعیت روتور و ارائه بازخورد به کنترلر استفاده می شود. سپس کنترل کننده جریان های فاز را متناسب با آن تنظیم می کند تا سرعت موتور را کنترل کند. این روش کنترل دقیق سرعت را فراهم می کند اما به سنسورهای اضافی نیاز دارد که هزینه و پیچیدگی را افزایش می دهد.

3. کنترل رمزگذار: انکودرها حسگرهای موقعیت پیچیده تری هستند که بازخورد دقیقی در مورد موقعیت و سرعت روتور ارائه می دهند. کنترلر از این بازخورد برای تنظیم جریان فاز و کنترل سرعت موتور استفاده می کند. کنترل رمزگذار دقت و وضوح کنترل بالاتری را ارائه می دهد و آن را برای برنامه هایی که نیاز به کنترل دقیق سرعت دارند مناسب می کند.

4. کنترل میدان گرا (FOC): FOC یک استراتژی کنترلی محبوب برای موتورهای براشلس است. این شامل کنترل گشتاور و شار موتور به طور جداگانه است که امکان کنترل مستقل سرعت و گشتاور را فراهم می کند. FOC از کنترل بدون حسگر یا حسگرهایی مانند سنسورهای جلوه هال یا رمزگذارها برای ارائه بازخورد موقعیت برای کنترل دقیق استفاده می کند. FOC بازده موتور بهتر، موج گشتاور کمتر و عملکرد دینامیکی بهبود یافته را ارائه می دهد.

5. کنترل مستقیم گشتاور (DTC): DTC یکی دیگر از استراتژی های کنترل پیشرفته است که کنترل دقیق گشتاور را فراهم می کند. مستقیماً گشتاور موتور را بر اساس اطلاعات شار استاتور و موقعیت روتور محاسبه و کنترل می کند. DTC پاسخ سریع و دقیق گشتاور، عملکرد دینامیکی بالا را ارائه می دهد و نیاز به حلقه های کنترل جریان را از بین می برد.

اینها برخی از روش های متداول کنترل سرعت موتور بدون جاروبک هستند که هر کدام بسته به نیازهای کاربردی خاص مزایا و معایب خود را دارند.

برخي از اسپید کنترل موتور براشلس

کنترل کننده ترایبر بدون جاروبک درایور موتور BLDC 12-36V 15A 500W میت کنترل سرعت هال

40A ESC، 40A کنترل کننده سرعت براشلس ESC با محافظ خاموش شدن ولتاژ پایین لوازم جانبی ارتقاء قطعات هلیکوپتر پهپاد RC (مشکی)

تی موتور F1507. 1 استوک (1 x موتور 1 x ساتز شرابن). 24#AWG 100mm. Leerlaufstrom (10V) 0,6A. مکس استروم (60Sek.).

ماژول کنترل سرعت قابل تنظیم برد موتور هال موتور بدون برس 24 ولت DC

برد درایو داخلی موتور بدون جاروبک ژاپنی (nidec) Dc12v با بازخورد رمزگذار 100 خطی

AMEWI Brushless Motor Außenläufer / 061-830107

Pichler Brushless Motor BOOST 60 Hersteller Nr. C3171

Pulsar – Brushless Motor Pulsar Micro 1510 2000KV

T-Motor MN3110 – 26 470kv Tiger bürstenloser Motor 3S-6S 80g Quad Hexa Multicopt

نمونه كدنويسي اسپید کنترل موتور براشلس با آردوينو

در اینجا نمونه ای از کد آردوینو برای کنترل سرعت موتور براشلس با استفاده از تکنیک PWM (مدولاسیون عرض پالس) آورده شده است:

// پایه هایی را برای کنترل موتور براشلس تعریف کنیدconst int motorPin = 9; // پین کنترل موتورconst int enablePin = 10; // فعال کردن پین برای موتور// متغیرهای کنترل سرعت موتور را تعریف کنیدسرعت int = 0; // سرعت موتور (0-255)شتاب درونی = 5; // نرخ شتابvoid setup() { // پایه های موتور را به عنوان خروجی راه اندازی کنید pinMode (motorPin، OUTPUT)؛ pinMode (enablePin، OUTPUT)؛}حلقه خالی() { // سرعت موتور را به تدریج تا حداکثر افزایش دهید در حالی که (سرعت < 255) { analogWrite (motorPin، سرعت)؛ // سرعت موتور را تنظیم کنید سرعت += شتاب. // سرعت را به تدریج افزایش دهید تاخیر (50); // تاخیر برای شتاب صاف } // سرعت موتور را به تدریج به حداقل کاهش دهید در حالی که (سرعت > 0) { analogWrite (motorPin، سرعت)؛ // سرعت موتور را تنظیم کنید سرعت -= شتاب؛ // سرعت را به تدریج کاهش دهید تاخیر (50); // تاخیر برای کند شدن صاف } // قبل از شروع مجدد حلقه، مدتی صبر کنید تاخیر (1000);}

در این کد، motorPin پین متصل به ورودی سیگنال کنترل کننده موتور است که با استفاده از PWM سرعت موتور را کنترل می کند. EnablePin پین متصل به پین فعال کنترل کننده موتور است.متغیر سرعت نشان دهنده سرعت فعلی موتور است که از 0 تا 255 متغیر است. متغیر شتاب تعیین می کند که سرعت با چه سرعتی افزایش یا کاهش یابد.در تابع setup() پین های موتور به عنوان خروجی مقداردهی اولیه می شوند.در تابع loop() سرعت موتور با استفاده از تابع analogWrite() در ترکیب با دستور سرعت += شتاب به تدریج از 0 به 255 افزایش می یابد. تأخیر (50) برای ایجاد یک شتاب صاف اضافه می شود.هنگامی که سرعت به 255 رسید، سرعت موتور با استفاده از عبارت speed -= شتاب به تدریج از 255 به 0 کاهش می یابد. مجدداً تأخیر (50) برای کاهش آرام اضافه می شود.پس از رسیدن سرعت موتور به 0، برنامه به مدت 1 ثانیه (تاخیر (1000)) قبل از شروع مجدد حلقه منتظر می ماند.توجه: برای کنترل سرعت، مطمئن شوید که پین سیگنال کنترل کننده موتور را به یک پایه مجهز به PWM آردوینو وصل کنید.

١٠ تا پروژه آردوينو با استفاده از اسپید کنترل موتور براشلس

در اینجا 10 پروژه آردوینو وجود دارد که از کنترل سرعت موتور بدون جاروبک استفاده می کنند:

1. کوادکوپتر: پهپاد خود را با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون براش بسازید تا سرعت هر موتور را کنترل کنید.

2. اسکیت بورد برقی: با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون جاروبک، یک اسکیت بورد برقی ایجاد کنید تا سرعت و جهت موتور را کنترل کنید.

3. ماشین RC: یک ماشین RC را با جایگزینی موتور برس شده آن با موتور براشلس اصلاح کنید و سرعت آن را با استفاده از آردوینو کنترل کنید.

4. ماشین CNC: یک دستگاه CNC با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون جاروبک بسازید تا حرکت و سرعت ابزار برش را کنترل کنید.

5. بازوی رباتیک: یک بازوی رباتیک با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون برس بسازید تا حرکت و سرعت هر مفصل را کنترل کنید.

6. حکاکی لیزری: با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون برس برای کنترل حرکت و سرعت سر لیزر، یک حکاکی لیزری ایجاد کنید.

7. چاپگر سه بعدی: یک چاپگر سه بعدی با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون جاروبک بسازید تا حرکت و سرعت اکسترودر را کنترل کنید.

8. دوچرخه برقی: یک دوچرخه معمولی را با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور براشلس برای کنترل سرعت و قدرت موتور به دوچرخه برقی تبدیل کنید.

9. توربین بادی: با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون جاروبک، یک توربین بادی در مقیاس کوچک بسازید تا کارایی ژنراتور را بهینه کنید.

10. ردیاب خورشیدی: یک ردیاب خورشیدی با استفاده از آردوینو و کنترل سرعت موتور بدون جاروبک برای جهت دهی پانل های خورشیدی به سمت خورشید برای حداکثر کارایی ایجاد کنید.

این پروژه ها تطبیق پذیری و کاربردهای استفاده از کنترل سرعت موتور بدون جاروبک را با آردوینو نشان می دهد. به یاد داشته باشید که هنگام کار با موتورها و تجهیزات پرسرعت همیشه اقدامات احتیاطی را رعایت کنید.

سوالات پیشنهادات و یا انتقادات خود را میتوانید در قسمت نظرات با ما به اشتراک بگذارید

رضا قنبری
متخصص آموزش رباتیک

رضا قنبری هستم متخصص آموزش رباتیک با بیش از 10 سال سابقه فعالیت در ایران

این مطلب را به اشتراک بگذارید

دسته بندی نشده

اسپید کنترل موتور براشلس

تعريف اسپید کنترل موتور براشلس قبل از خواندن مقاله اسپید کنترل موتور براشلس بهتر است در نظر داشته باشید مقالاتی که با عنوان ماژول در

دسته بندی نشده

شیلد VS1053

شیلد VS1053 پخش فایل های صوتی قبل از خواندن مقاله شیلد پخش فایل های صوتی VS1053 بهتر است در نظر داشته باشید مقالاتی که با

دسته بندی نشده

شیلد Ethernet W5100

تعريف شیلد Ethernet W5100 قبل از خواندن مقاله شیلد Ethernet W5100 بهتر است در نظر داشته باشید مقالاتی که با عنوان ماژول در سایت قرار

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *