Aplicação de osciloscópio na indústria de motores sem escova DC
Nos últimos anos, os motores sem escova têm sido amplamente utilizados em indústrias de controle de alta precisão, como controle médico, industrial, eletrônicos de consumo e eletrônicos automotivos. O desempenho dos motores sem escovas depende amplamente do acionador do motor, do estágio de desenvolvimento e de como os engenheiros podem usar rapidamente o osciloscópio. Análise conveniente e realista do sinal do motorista? Este artigo introduz principalmente o teste típico e a análise de caso do osciloscópio de escavação digital ZDS4054Plus para o driver do motor.
Em primeiro lugar, introdução de motor brushless DC
Com o desenvolvimento da eletrônica de potência e o surgimento de novos materiais magnéticos permanentes, os motores CC sem escova foram desenvolvidos rapidamente. Os motores CC sem escova realizaram a comutação de motores através de dispositivos eletrônicos, substituindo as tradicionais escovas mecânicas e comutadores. Consiste em um corpo de motor e um motorista e é um produto mecatrônico típico. Os enrolamentos do estator do motor são feitos principalmente em uma conexão estrela trifásica simétrica, que é muito semelhante ao motor assíncrono trifásico. Um ímã permanente magnetizado é aderido ao rotor do motor, e um sensor de posição é montado no motor para detectar a polaridade do rotor do motor. O driver é composto de dispositivos eletrônicos de potência e circuitos integrados e funciona como: receber sinais de partida, parada e de freio do motor para controlar partida, parada e freio do motor; receber sinais do sensor de posição e sinais de avanço e reverso para controlar o inverso As pontes de alimentação dos transformadores são ligadas e desligadas para gerar torque contínuo; o comando de velocidade e o sinal de feedback de velocidade são aceitos para controlar e ajustar a velocidade; fornecendo proteção e exibição. Motores sem escovas são amplamente utilizados em controle médico, industrial, eletrônicos de consumo, ferramentas elétricas, veículos elétricos e outros campos devido ao seu baixo ruído, longa vida, alta velocidade, tamanho pequeno, bom desempenho dinâmico, grande torque de saída e design simples.
Como mostrado na figura acima, o MCU envia apenas seis sinais PWM através do registro de configuração. A tensão máxima é de apenas 5V. Não pode dirigir diretamente o motor. Em vez disso, ele controla o tubo de potência para operar o motor. O circuito do motorista é geralmente composto de múltiplos MOSFETs. O eixo de acionamento e o tubo de potência do eixo motor são formados. A comutação do motor sem escovas é que a comutação é realizada pela detecção da posição do rotor. O método de direção sensorial é detectar a posição do rotor usando o sensor Hall. O método de condução não indutivo é para detectar e calcular a corrente durante a rotação do motor sem escovas. Os parâmetros como tensão e variação de tensão e a posição do rotor são estimados e, em seguida, a comutação é executada.
Princípio da comutação
O motor brushless é equipado internamente com um sensor Hall, que pode fornecer um sinal de saída de 1 ou 0 de acordo com diferentes distribuições de direção de campo magnético em diferentes posições do rotor, e os três sensores são instalados uniformemente e ocorrem 6 vezes em uma tomada elétrica. ângulo de 360 graus. O nível de inclinação é de 60 graus de ângulo elétrico de cada vez, e a posição do rotor é medida de acordo com a codificação de sinal dos três sensores. Este é o modo de drive senso comumente usado. Além disso, o método de condução não-indutivo é para detectar e calcular os parâmetros como corrente e tensão durante a rotação do motor sem escovas, e para estimar a posição do rotor, e então realizar a comutação.
Princípio de funcionamento do circuito de condução
Como mostrado na figura acima, o MCU envia apenas seis sinais PWM através do registro de configuração. A tensão máxima é de apenas 5V. Não pode dirigir diretamente o motor. Em vez disso, ele controla o tubo de potência para operar o motor. O circuito do motorista é geralmente composto de múltiplos MOSFETs. O eixo de acionamento e o tubo de potência do eixo motor são formados. A comutação do motor sem escovas é que a comutação é realizada pela detecção da posição do rotor. O método de direção sensorial é detectar a posição do rotor usando o sensor Hall. O método de condução não indutivo é para detectar e calcular a corrente durante a rotação do motor sem escovas. Os parâmetros como tensão e variação de tensão e a posição do rotor são estimados e, em seguida, a comutação é executada.
O motor brushless é equipado internamente com um sensor Hall, que pode fornecer um sinal de saída de 1 ou 0 de acordo com diferentes distribuições de direção de campo magnético em diferentes posições do rotor, e os três sensores são instalados uniformemente e ocorrem 6 vezes em uma tomada elétrica. ângulo de 360 graus. O nível de inclinação é de 60 graus de ângulo elétrico de cada vez, e a posição do rotor é medida de acordo com a codificação de sinal dos três sensores. Este é o modo de drive senso comumente usado. Além disso, o método de condução não-indutivo é para detectar e calcular os parâmetros como corrente e tensão durante a rotação do motor sem escovas, e para estimar a posição do rotor, e então realizar a comutação.
Princípio de funcionamento do circuito de condução
Na figura, Q1 a Q6 são FETs de energia. Quando a fase AB é necessária para ser ligada, apenas os tubos Q1 e Q4 precisam ser ligados, e os outros tubos são mantidos desligados. Neste momento, o caminho de fluxo da corrente é: positivo → Q1 → bobina A → enrolamento B → Q4 → negativo. O MCU dá ao gate de Q1 um sinal PWM, e o gate de Q4 é um sinal normalmente aberto, então você pode controlar a tensão efetiva do motor de acionamento controlando o ciclo de serviço do sinal PWM na entrada Q1. O mesmo vale para a outra comutação de cinco etapas.
Como mostrado na figura acima, depois de capturar a forma de onda por um longo tempo, como analisar o sinal do inversor PWM ou o sinal anormal? Além disso, na aplicação servo industrial, sob diferentes condições de trabalho, ao comutar diferentes cargas, correspondendo a diferentes tempos. A forma de onda do driver muda ou um sinal anormal, toda a carga é comutada para um processo estável por um longo tempo, e o Os detalhes da forma de onda precisam ser visualizados em uma grande profundidade de memória. Para a situação acima, o osciloscópio da série ZDS4000 suporta dual ZOOM, garantindo grande profundidade de memória. O modo de zoom permite definir os coeficientes das duas janelas de zoom e usar a função de etiqueta inteligente para marcar qualquer sinal de interesse. Na figura, para o sinal do inversor PWM, a forma de onda na base de tempo principal é amplificada em duas janelas ZOOM respectivamente, ZOOM1 é o sinal de ciclo PWM e ZOOM2 é a forma de onda de oscilação de um determinado pico de PWM. Sob a garantia de grande profundidade de armazenamento, a taxa de amostragem é de 50MSa / s, para garantir a autenticidade dos detalhes da forma de onda. Ao mesmo tempo, com a função de etiquetagem inteligente, como criar uma etiqueta na base de tempo principal, você pode encontrar rapidamente os pontos de etiqueta em ZOOM1 e ZOOM2, você pode ver o ponto de etiqueta em ZOOM1 - o terceiro pico de PWM, que pode ser visto em ZOOM2. A oscilação e amplitude do pico.
resumo
O osciloscópio de perfuração digital da série ZDS4000, com 512 M de armazenamento profundo, modo ZOOM duplo, acionamento por modelo, filtragem de hardware FIR e calibração inteligente, pode analisar rápida e realisticamente a forma de onda anormal do driver de motor sem escova, que é a forma de onda da indústria de motores sem escova. A depuração fornece a solução perfeita!
