Контроллер управления двигателем: Универсальные контроллеры двигателя — A-Z Low Voltage Products navigation

Содержание

Контроллеры управления бесколлекторными электроприводами постоянного тока компании Apex Microtechnology

Введение

Электроприводы с цифровым микропроцессорным управлением применяются не только в станкостроении, роботизированных отраслях, но и в бытовой, медицинской технике, в автомобилестроении. Причина широкого использования электроприводов объясняется многими факторами. Во-первых, применение алгоритмов, запрограммированных на конкретные операции, позволяет значительно повысить производительность конечных устройств. Во-вторых, гибкость, достигаемая посредством изменения программы управления либо сменой датчиков. В-третьих, качество управления объектом улучшается, поскольку современные контроллеры управления позволяют реализовывать такие алгоритмы, как фаззи-логика, скользящие режимы. Точность и диапазон регулирования электроприводом повышается.

Развитие цифрового регулируемого электропривода обязано появлению силовой полупроводниковой техники. Появление контроллеров управления электроприводами позволило создавать преобразователи частоты для асинхронных электродвигателей, электроприводов с вентильными и вентильно-индукторными электродвигателями.

Кроме того, использование контроллеров позволяет значительно сократить затраты на электроэнергию.

Как вариант реализации управления электроприводом компания APEX Microtechnology предлагает использовать контроллеры управления серии BCxx, возможность применения которых в целях управления бесколлекторными электроприводами постоянного тока будет рассматриваться в данной статье. Компания APEX Microtechnology представляет уникальные решения для управления 3-фазными бесколлекторными электроприводами постоянного тока. Компанией выпускается три изделия данной категории (см. таблицу). Семейство устройств BC — контроллеров управления бесколлекторными электроприводами постоянного тока — обеспечивает полностью интегрированное решение 2- и 4-квадрантного управления. Мощности конечных устройств на базе данного контроллера (при их компактном размере) могут достигать 8,5 кВт.

 

Описание контроллера управления

Контроллер управления бесколлекторными электроприводами постоянного тока BCxx (xx — значение выходного постоянного тока в амперах) обеспечивает необходимые функции управления 3-фазными ДПТ в замкнутых или разомкнутых системах (рис. 1). Контроллеры серии BC имеют 3-фазную мостовую схему с 2- или 4-квадрантной системой управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и выбираемой коммутацией 60° или 120°. BCxx способны управлять двигателями мощностью до 4,5 кВт.

Рис. 1.

Контроллеры обеспечивают управление электроприводом, генерацию сигнала ШИМ, управление коммутацией, усиление рассогласования и контроль токового считывания обмотки двигателя.

Контроллер может осуществлять 4-квадрантное управление ШИМ для приложений, обеспечивающих продолжительный переход через нулевую скорость электродвигателя или 2-квадрантное управление ШИМ, которое благодаря своей экономичности больше подходит для реализации однонаправленного вращения. Однако во втором режиме существует возможность изменения направления движения ротора путем использования входа, обеспечивающего реверс. Таким образом, возможна реализация работы со сложными алгоритмами замедления даже при использовании 2-квадрантного управления.

 

2- и 4-квадрантное управление ШИМ

BCxx может быть сконфигурирован с помощью входной логики и действовать как контроллер управления, реализующий как 2-квадрантное, так и 4-квадрантное управление сигналом ШИМ. При 2-квадрантном управлении происходит захват одной фазы двигателя, при этом сигнал ШИМ запитывает положительной полярностью одну фазовую обмотку электродвигателя. При 4-квадрантном управлении ШИМ коммутируется две фазы двигателя. 4-квадрантное управление сигналами ШИМ имеет более широкое применение по сравнению с 2-квадрантным, особенно в таких случаях, как позиционное управление, фазовая синхронизация, скоростное управление, управление по сложному алгоритму.

 

Схемы защиты контроллера управления

Контроллер имеет четыре схемы защиты, необходимые для его надежной работы при различного рода нежелательных ситуациях:

  • схема обнаружения пикового значения тока, которая запрограммирована на значение датчика тока, размещенного между ДМОП-источниками и обратным выходом высокого напряжения;
  • схема защиты от перегрева, функции которой заключаются в прерывании работы контроллера управления при перегреве и возобновлении ее только после достаточного охлаждения до рабочей температуры;
  • схема защиты от сверхтоков, прекращающая работу контроллера управления при превышении тока силового источника напряжения примерно в 1,5 раза пикового значения тока;
  • обрыв цепи при обесточивании контроллера.

 

Пример схемной реализации на основе контроллера BC20

Ранее было оговорено, что в зависимости от вида управления ШИМ могут быть реализованы различные схемы управления электроприводом. Ниже приводится пример использования контроллера при реализации скоростного управления электроприводом в замкнутой системе, сигналы ШИМ которого использует 4-квадрантный режим управления.

Рассмотрим подробнее работу схемы (рис. 2).

Рис. 2.

Номинальное рабочее напряжение микросхемы, подаваемое на вход Vcc, составляет 15 В. На вход OE должен быть подан логически активный сигнал для разрешения работы контроллера. В начале статьи оговаривалось, что скоростной режим управления двигателем рационально реализовывать при 4-квадрантном режиме управления, чтобы обеспечивать возможность остановки ротора электропривода. Поэтому на вход 2Q, который указывает режим управления сигналами ШИМ, подается логически пассивный сигнал, то есть реализуется 4-квадрантный режим. Вход управления реверсом REV при 4-квадрантном режиме остается пассивным. Угол коммутации фаз двигателя задается логически активным сигналом, подаваемым на вход 120. В данном случае шаг ротора при каждой коммутации будет равен 120°. Выход FAULT микросхемы сообщает о нарушении работы схемы подключенным к нему световым индикатором.

Сигналы с датчиков Холла, установленных на двигателе, подаются на входы контроллера HS1 — HS3. За изменением уровня сигнала датчиков Холла следит выход SSC. Важно правильно подключить датчики Холла к выводам микросхемы, иначе ротор двигателя может либо двигаться в обратном направлении, либо сильно колебаться, либо вообще не двигаться. На вход REF_IN подается аналоговый управляющий сигнал, а на вход FB — сигнал с тахогенератора. С выхода MOTOR_I на вход TORQ подается аналоговое напряжение, пропорциональное току электродвигателя. Тем самым эти выводы, соединенные между собой через резистор, образуют замкнутый контур тока. Резистор стабилизирует коэффициент передачи. С выходов OUT1 — OUT3 происходит управление фазовыми обмотками двигателя. Входы-выходы S1 — S3 необходимы для замыкания рабочего контура двигателя и отслеживания значения тока при защите контроллера от сверхтоков.

Для работы схем защиты используется вход HVRTN. Питание электродвигателя осуществляется через вход HV.

 

Преимущества гибридного исполнения

Контроллеры управления серии BCxx выполнены по гибридной технологии, которая позволяет относительно быстро создавать электронные устройства, выполняющие достаточно сложные функции. С использованием гибридной технологии созданы и другие продукты, такие, как ШИМ-усилители и линейные операционные усилители.

Использование уникальных технологий способствует созданию качественных продуктов. Гибридная технология сборки значительно увеличивает рассеиваемую мощность устройств при их компактном размере. Например, контроллер управления BC20 с габаритными размерами 112x51x12 мм (рис.3) обладает внутренней рассеиваемой мощностью 480 Вт, что позволяет ему управлять двигателями мощностью до 4,5 кВт.

Технологии производства компании Apex повышают надежность создаваемых устройств, которые могут работать в жестких условиях окружающей среды. Гибридная технология сборки устройств  значительно  повысила диапазон рабочих температур (-40…+85 °С).

Рис. 3.

 

Заключение

Изделия на базе контроллера управления бесколлекторным электроприводом постоянного тока BCxx могут применяться в самом широком спектре высокопроизводительного промышленного автоматизированного оборудования, такого, как автоматические производственные линии, удаленные системы управления, роботы-манипуляторы и другие прецизионные устройства с электроприводом.

Также хотелось бы добавить, что компоненты компании Apex являются высокофункциональными устройствами, обладают уникальными техническими характеристиками и разработаны для применений в жестких условиях внешней среды. Многие из компонентов Apex дают возможность найти решение там, где другие варианты либо дорогостоящи и экономически нецелесообразны, либо вообще невозможны.

Компания Apex Microtechnology предлагает решения, упрощающие проектирование устройств и одновременно повышающие их надежность. Использование ее контроллеров существенно облегчает реализацию системы управления электроприводом и позволяет значительно снизить количество компонентов в схеме, тем самым сократив время разработки и тестирования.

Литература
  1. PWM amplifiers, power amplifiers, motion control. Power Integrated circuit data book. Volume 11. Apex Microtechnology.

Многофункциональный контроллер для двигателя постоянного тока. Схема

Представленное устройство предназначено для управления двигателем постоянного тока, позволяющее ему вращаться в обоих направлениях с регулируемой скоростью. Контроллер оснащен функцией плавного пуска с остановкой: через концевые выключатели, по истечении заданного времени или в случае перегрузки.

Рекомендация: благодаря своей функциональности контроллер может выступать в качестве, например, контроллера привода ворот, жалюзи и подобных устройств.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Устройство управляется по одному каналу (входу). В нейтральном состоянии (двигатель остановлен) на управляющем входе присутствует напряжение 2,5 В. Подключение этого входа на землю приводит к тому, что двигатель начинается вращаться в одном направлении, а подключение входа к +5 В вызывает вращение в противоположном направлении. Таким образом, для управления можно использовать переключатель.

Скорость вращения двигателя пропорциональна изменению напряжения на управляющем входе от нейтрального положения. Поэтому, вместо переключателя можно использовать потенциометр и плавно регулировать скорость вращения в обоих направлениях.

Это также может быть ползунковый потенциометр — в среднем положении двигатель не вращается, а перемещение ползуна в одну или другую сторону вызовет вращение двигателя в одном или другом направлении соответственно.

Еще более интересным решением может быть использование потенциометрического джойстика. Тогда скорость будет пропорциональна отклонению ручки джойстика.

Есть еще один способ управления устройством. Сигнал на управляющий вход может быть подан, например, от контроллера PLC (программируемый логический контроллер). Популярный в автоматизации стандарт сигнала 0…10 В можно уменьшить резистивным делителем до напряжения 0…5 В.

Контроллер не допускает резкого изменения направления вращения двигателя. Если сигнал на входе управления резко изменяется, вынудив двигатель изменить вращение в противоположном направлении, система сначала отключит питание двигателя примерно на 2 секунды, чтобы двигатель (и механизм привода) мог полностью остановиться. После такой короткой паузы двигатель начинает вращаться с функцией плавного пуска в обратном направлении.

Если концевой выключатель, предназначенный для этого направления вращения, замкнется во время работы двигателя, двигатель будет немедленно остановлен. Для срабатывания концевого выключателя достаточно короткого импульса. В этом состоянии контроллер препятствует работе двигателя в этом направлении, но позволяет работать в противоположном направлении.

Hantek 2000 — осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Контроллер также имеет режим таймера, в котором после каждого запуска двигатель измеряет время работы, и если оно превышает установленное значение, двигатель останавливается. Повторное включение в любом направлении будет возможно только после перевода управляющего входа в нейтральное положение. Время работы устанавливается потенциометром с надписью «TIME». Функцию таймера можно отключить, установив потенциометр в положение максимального сопротивления.

Устройство также имеет функцию отключения при перегрузке. Если ток, потребляемый двигателем, значительно превышает установленное значение (потенциометр «RANGE»), он будет остановлен. Это особенно полезно в чрезвычайных ситуациях, таких как повреждение или блокировка приводного механизма. Заблокированный двигатель будет выключен, что позволит уменьшить возможные повреждения. Как и в режиме таймера, повторное включение (в любом направлении) будет возможно только после перевода управляющего входа в нейтральное положение.

Функцию контроля перегрузки можно отключить, установив потенциометр в положение максимального сопротивления.

Принципиальная схема контроллера показана ниже.

Основой схемы является микроконтроллер Attiny24. Исполнительный каскад реализован с помощью двух реле (которые отвечают за изменение поляризации напряжения на выводах двигателя) и силового транзистора, который подает питание. Полевой транзистор (IRL3705) управляется с помощью ШИМ сигнала. Таким образом, регулируя средний ток, протекающий через обмотку двигателя, обеспечивается регулировка скорости вращения двигателя и функция плавного пуска.

Важно, чтобы полевой транзистор был типа «Logic Level Compatible», потому что он управляется непосредственно с вывода микроконтроллера.

Резистор R17, включенный в цепь истока транзистора — шунт для измерения тока. Он должен иметь сопротивление 0,1 Ом. Диапазон ограничения по току зависит от значения сопротивления этого резистора. В прототипе был использован кусок проволоки диаметром 1 мм. (ограничение примерно с 8 А)

Все входы защищены простыми RC-фильтрами, которые устраняют помехи и защищают от повреждений. Разъем REG является управляющим входом устройства, который имеет дополнительный делитель напряжения, устанавливающий напряжение нейтрали на уровне 2,5 В. Смежные клеммы имеют заземление и +5 В, поэтому вы можете напрямую подключить потенциометр и другие элементы управления.

Разъем EXT используется для подключения двух концевых датчиков. Отключение должно произойти при коротком замыкании на SA1 или SA2 на минус.

Элементы IC1 (7812) и IC2 (7805)должны быть установлены на радиатор через изолирующие прокладки, диодный мост B1 не требует теплоотвода. Дорожки платы, которые будут проводить значительные токи, необходимо залудить.

Устройство имеет два разъема питания. Через разъем POW2 запитывается как сам контроллер, так и двигатель. Разъем POW используется для подключения источника питания двигателя. На него может подаваться напряжение, отличное от напряжения питания самого контроллера.

Важно, чтобы оно соответствовало номинальному напряжению и току двигателя и находилось в диапазоне 3…48 В (максимальный ток нагрузки составляет 15 А). Если напряжение питания двигателя подходит для питания контроллера, установив перемычку на контакты CFG1, вы можете подать на контроллер напряжение питания двигателя.

Когда питание включено, короткие вспышки светодиода LED1 сигнализируют о работе устройства. При включении двигателя диод начнет светиться непрерывно. При срабатывании концевых выключателей, таймера или режима перегрузки светодиод будет мигать значительно быстрее.

В начале потенциометры настройки таймера «TIME» и уровня перегрузки «RANGE» следует установить в максимальное положение (в сторону «+»), чтобы эти функции не блокировали двигатель во время тестирования. Затем вы можете установить необходимые значения пробным методом.

Скачать прошивку и рисунок печатной платы (412,8 KiB, скачано: 381)

 

Контроллеры ECU100/GCU100

ECU110

Документация

Общее описание (pdf)

Инструкция оператора (pdf)

Инструкция по установке (pdf)

Микропроцессорный контроллер ECU110 предназначен для контроля, управления и защиты различных типов судовых двигателей. Устройство позволяет осуществить автоматический пуск/остановку двигателя с лицевой панели либо дистанционно, контроль рабочих параметров и защиту двигателя.

Пример заказа: ECU 110 для генераторного агрегата с опциями* h3-H5 * информация о доступных опциях представлена в общем описании

GCU111

Документация

Общее описание (pdf)

Инструкция оператора (pdf)

Инструкция по установке (pdf)

Микропроцессорный контроллер GCU111 предназначен для контроля, управления и защиты различных типов судовых генераторных агрегатов без функций управления автоматическими выключателями. Контроллер позволяет осуществить автоматический пуск/остановку двигателя с лицевой панели либо дистанционно, мониторинг и защиту двигателя/генератора, сигнал отключения на независимый расцепитель автоматического выключателя…

Пример заказа: GCU 111 для генераторного агрегата с опциями* h3-H5 * информация о доступных опциях представлена в общем описании

GCU112

Документация

Общее описание (pdf)

Инструкция оператора (pdf)

Инструкция по установке (pdf)

Микропроцессорный контроллер GCU112 предназначен для контроля, управления и защиты различных типов судовых генераторных агрегатов c функцией управления одним автоматическим выключателем с моторным приводом - автономная работа генераторного агрегата. Контроллер позволяет осуществить автоматический пуск/остановку двигателя с лицевой панели либо дистанционно, мониторинг и защиту двигателя/генератора. ..

Пример заказа: GCU 112 для генераторного агрегата с опциями* h3-H5 * информация о доступных опциях представлена в общем описании

GCU113

Документация

Общее описание (pdf)

Инструкция оператора (pdf)

Инструкция по установке (pdf)

Микропроцессорный контроллер GCU113 предназначен для контроля, управления и защиты различных типов судовых аварийных генераторных агрегатов c функцией управления двумя автоматическими выключателями с моторным приводом. Контроллер позволяет осуществить ручной пуск/остановку двигателя с лицевой панели либо автоматический пуск с переводом нагрузки на генератор при обесточивании ГРЩ. Также мониторинг и защиту двигателя/генератора…

Пример заказа: GCU 113 для генераторного агрегата с опциями* h3-H5 * информация о доступных опциях представлена в общем описании

Дополнительная панель оператора AOP-2

Общее описание (pdf)

Дополнительная панель оператора предназначена для удаленного управления и контроля электростанцией на базе контроллера AGC. Панель имеет 16 конфигурируемых светодиодов и 8 кнопок, которые настраиваются через функцию M-Logic. Панель требует источника питания 24 VDC (или 5 VDC) и подключается к контролеру с помощью витой пары. Максимальная дистанция 300 метров.

Пример заказа: AOP-2

Первая в России серийная система управления двухтопливным двигателем с функциональным разделением контроллеров

Привет, Хабр!

Сегодня мы хотим рассказать о своей разработке — система управления двухтопливным двигателем (бензин-газ СНГ или КПГ), которая внедрена на автомобилях ВАЗ и УАЗ (и может быть установлена на большинство бензиновых двигателей различных автопроизводителей, например, для повышения степени локализации или для расширения функциональных свойств автомобиля, что приведет к усилению интереса потребителя), а также ответить на ваши уточняющие вопросы.


Новый автомобиль «УАЗ-Профи»

Мы начали эту работу в 2016 году, когда появился проект легкого коммерческого грузовичка «УАЗ-Профи» Евро 5. Но история разработки системы управления двухтопливным двигателем в «ИТЭЛМА» уходит в более ранний период. Первые решения о создании системы управления ГБО были приняты специалистами компании в 2007 году. И уже в 2009 начаты работы по адаптации новой системы управления на основе двухтопливного контроллера «МИКАС 12» для газобаллонного автомобиля «УАЗ-3741». А по-настоящему массовым продуктом двухтопливный контроллер стал в 2012 году, когда был запущен в серийное производство коммерческий автомобиль Газель с «МИКАС 12». Дальнейшее развитие система управления двухтопливным двигателем получила с появлением нового автомобиля «УАЗ-Профи», для которого потребовалось применение дешевого топлива — пропан-бутановой смеси.


Нам поставили задачу: реализовать двухтопливную систему для этого грузовичка. На тот момент в линейке контроллеров «ИТЭЛМА» был ранее упомянутый двухтопливный контроллер «МИКАС 12». Но для нового автомобиля требовалось применение контроллера с более широким функционалом, который мог бы быть в будущем использован в том числе и на перспективном турбированном двигателе. Разработка нового двухтопливного контроллера потребовала бы больших временных и финансовых затрат. Тогда-то и было принято решение использовать более функциональный, перспективный и коммерчески выгодный серийный М86. Но он однотопливный, а расширение его до двухтопливного сопоставимо с новой разработкой контроллера. А что если к существующему контроллеру добавить недостающую аппаратно-программную часть для управления ГБО? И вновь пригодились существующие в компании решения. Еще в 2013 году компания вывела на рынок блок управления ГБО MikrideRTM (блок-«наездник») для переоборудования автомобилей, находящихся в эксплуатации, то есть для вторичного рынка. Но данное решение не могло отвечать требованиям надежности, безопасности и простоты монтажа в условиях серийного производства на конвейере автозавода. Для выполнения этих требований как раз и подошло применение контроллера М86 в качестве базы для работы в связке с новым модулем MR газовой системы питания. Новый модуль MR имел принципиальные отличия от существующих систем с применением блоков-«наездников», так как для перевода двигателя на питание газом не требовалось делать врезки в существующий жгут проводов системы питания бензином. А вся коммуникация с бензиновым контроллером осуществлялась посредством высокоскоростной шины CAN.


Расширение функций КСУД М86 до конфигурации системы управления двухтопливным двигателем благодаря подключению модуля MR и самих газовых компонентов

Идея разработки состояла в максимальном использовании аппаратно-программного обеспечения базового серийного контроллера М86 для управления современным 4-цилиндровым двигателем при его питании как бензином, так и газовым топливом (КПГ или СНГ) в сочетании с выносным компактным электронным устройством (модуль MR), непосредственно подключаемым к компонентам системы подачи газа.


Компоненты газовой системы питания

Модуль MR работает только как дополнение к основному контроллеру М86. Он получает сигналы от подключенных к нему датчиков газовой системы, преобразует их в цифровой код, передаёт его по CAN-шине в М86 и получает назад от М86 готовые коды управляющих сигналов для функционирования газовых клапанов и форсунок.


Взаимодействие контроллеров системы управления двухтопливным двигателем

Модуль MR представляет собой программно-аппаратное устройство, предназначенное для предварительной обработки (формирования) сигналов с датчиков газовой системы; управления силовыми драйверами газовых клапанов; преобразования сигналов для приёма/передачи в CAN-шину скоростного обмена всей информацией с базовым контроллером М86. Отличительной особенностью системы является реализация алгоритмического и программного обеспечения управления системами двигателя при его питании как бензином, так и газом в базовом контроллере М86. То есть все необходимые вычисления для управления системами двигателя (включая элементы безопасности, самодиагностики и т. п.) осуществляются именно в нём. Возможность активизации «газовых алгоритмов» в базовом контроллере М86 осуществляется по признаку подключения к нему по CAN-шине модуля MR.

Что даёт такой подход при решении задачи двухтопливности автомобиля?

Максимально используются вычислительные возможности базового контроллера управления двигателем путём его «догрузки газовыми алгоритмами».

При этом оптимизируются на высоком технологическом уровне все процессы перехода с одного вида топлива на другой, аварийные режимы переключения работы системы при отказе компонентов, регламентируемые законодательством функции самодиагностики и визуальной информации.

Реализуется возможность одновременной подачи двух видов топлива: и бензина, и газа.

Минимизируются коммутационные цепи благодаря подключению модуля к базовому блоку по CAN-шине и подключению газовых компонентов отдельным жгутом к газовым компонентам.

При этом жгут проводов модуля MR носит законченный конструктив, позволяющий его устанавливать, как в условиях сборки автомобиля на конвейере, так и в условиях дооборудования бензинового автомобиля газовыми компонентами находящегося в эксплуатации без введения изменений в основной кабель бензиновой СУД.

Повышается надёжность, комфортабельность управления двигателем (автомобилем) в эксплуатации, обеспечивается технологичность обслуживания и ремонта.

Для автопроизводителей появляется возможность реализации двухтопливности транспортного средства путём применения модуля без аппаратной модернизации существующего «бензинового» контроллера.


Схема жгута проводов подключения газовых компонентов к контроллеру

Двигатель автомобиля «УАЗ-Профи»

Для нужд нового грузового автомобиля потребовался новый двигатель повышенной мощности, который был создан специалистами Заволжского моторного завода на базе ЗМЗ-40906. В двигателе повышена степень сжатия, что благоприятно для работы на газовом топливе. Благодаря ряду технических изменений двигатель получил улучшенные мощностные показатели.


Это новый двигатель ЗМЗ-409052Технические характеристики двигателя
  • Тип двигателя — с искровым зажиганием
  • Топливо — Бензин/СНГ
  • Рабочий объем — 2,693 л
  • Степень сжатия — 9,8
  • Максимальная мощность, на бензине/СНГ — 108,1/104,4 кВт при 5000 об./мин.
  • Максимальный крутящий момент на бензине/СНГ — 235/225,6 Н·м при 2650 об./мин.

Что важно, в двигателе уже предусмотрено заводское решение по установке газовых форсунок.


Размещение газовых форсунок и подвод газа во впускной коллектор


Газовые форсунки

Базовый контроллер М86

КСУД является центральным устройством системы управления двигателем. Он получает

информацию от датчиков и управляет исполнительными механизмами, обеспечивая оптимальную работу двигателя при заданном уровне показателей автомобиля. Контроллер выполняет также функцию диагностики системы. Он определяет наличие неисправностей элементов системы, включает сигнализатор на комбинации приборов и сохраняет в своей памяти коды, обозначающие характер неисправности и помогающие механику осуществить ремонт. В нашем случае к существующим функциям добавились задачи по обработке сигналов газовых датчиков, управлению газовыми клапанами, форсунками, а также диагностированию газовых компонентов. Применяя стратегию, при которой КСУД является единым «мозгом» СУД, нам удалось сохранить общую диагностическую систему для обоих видов топлива.


Это контроллер СУД М86 для двигателя ЗМЗ-409052 автомобиля «УАЗ-Профи»

Структурная схема контроллера СУД М86

Состав ПО контроллера СУД М86Ключевые функции и особенности ПО КСУД М86
  • Определение циклового наполнения по расходомеру или датчику абсолютного давления
  • Управление впрыском и зажиганием 4-цилиндрового ДВС
  • Управление электроприводом дроссельной заслонки
  • Управление клапаном продувки адсорбера
  • Управление геометрией впускного коллектора (опция)
  • Управление впускным и выпускным VVT (опция)
  • Управление нагревателями лямбда-зондов
  • Управление электронным термостатом, отсечным клапаном печки (опция)
  • Управления системой турбо-наддува (электронный привод клапана WasteGate) (опция)
  • Управление перепускным клапаном, подключение к датчику давления перед ДЗ, интегрированный датчик атмосферного давления (опция)
  • Система иммобилизации по интерфейсу CAN
  • Управление генератором по интерфейсу LIN (опция)
  • Управление системой автоматического поддержания температуры (опция)
  • Цифровая обработка канала детонации
  • Система безопасности (уровень 1, 2, 3)
  • Алгоритмы управления рабочим процессом ДВС на базе модели крутящего момента
  • Алгоритмы работы с АКПП, AMT, ESP
  • Алгоритмы функций круиз-контроля, ограничителя скорости и подсказчика переключения передач
  • Возможность проведения калибровочных работ в инженерном контроллере (CCP, INCA)
  • Алгоритмы управления системой «старт-стоп»

Информационный обмен
  • Автомобильный CAN
  • Калибровочный CAN
  • Диагностика CAN ISO 15765


Модуль MR газовой системы питания

При разработке модуля MR учитывались все требования к внешним воздействующим факторам, предъявляемые к базовому бензиновому контроллеру: герметичность IP 67, работоспособность при температуре от -40 до +105 ºС, стойкость к вибрациям, что необходимо для размещения устройства в подкапотном пространстве автомобиля. При этом новый модуль должен был быть минимально возможных размеров для компоновки в существующем автомобиле.


Габаритный чертеж модуля MR

Конструкция корпуса выполнена из литого основания и штампованной крышки, что позволило обеспечить необходимую жесткость конструкции, теплоотвод от электронной платы и при этом сэкономить на недорогой технологии штампованной крышки.


Принципиальная конструкция модуля MR


Внешний вид готового рабочего модуля МR

Функции модуля MR управления газовыми компонентами:

  • Первичная обработка сигналов с датчиков газовой системы питания:
    — датчик уровня/высокого давления газа в баллоне
    — датчик низкого давления газа в газовой рампе
    — датчик температуры газа в рампе
    — датчик температуры редуктора
    — состояние переключателя вида топлива
    — датчик температуры отработавших газов (опция).
  • Передача по выделенной CAN-шине в блок управления M86 информации о рабочих параметрах и параметрах диагностики датчиков газовой системы для применения в алгоритме расчёта управления исполнительными устройствами с использованием остальной информации, регистрируемой и формируемой в M86.
  • Реализация управления исполнительными устройствами подачи газа и первичная диагностика выходов по сигналам, получаемым (передаваемым) по CAN-шине от блока (блоку) управления M86.
  • ПО модуля не содержит калибровочных параметров управления рабочим процессом двигателя.

Преимущества
  • ПО модуля MR не требует специальной настройки, так как является относительно простым универсальным программно-коммутационным устройством типа «получил-преобразовал-передал».
  • Жгут проводов модуля MR имеет минимальную конфигурацию, а его монтаж не требует специальной доработки или дополнительных перекоммутаций разъёмов штатного («бензинового») жгута проводов. Обмен информацией с контроллером М86 и управление модулем MR осуществляется по CAN-шине.
  • Активация функций управления газовыми компонентами в контроллере М86 осуществляется автоматически, после подключения модуля MR, посредством его жгута проводов и монтажа газовых компонентов.

И вот бензиновый автомобиль выходит с конвейера. Чтобы сделать его газовым автомобилем, достаточно навесить газовые компоненты, подключить модуль МR отдельным жгутом и присоединиться к CAN-шине автомобиля. Бензиновый контроллер воспринимает это и начинает работать как двухтопливный.


Испытания автомобиля «УАЗ-Профи» с модулем MR на беговых барабанах НПП «ИТЭЛМА»


А это перспективный «УАЗ Пикап», на котором внедрена двухтопливная система


Испытания автомобиля «Ларгус CNG» с модулем MR на беговых барабанах НПП «ИТЭЛМА»


Стенд лабораторной проверки КСУД М86 с модулем MR УАЗ

Решение «под ключ» для автозаводов

Раньше вопрос «превращения» автомобиля из однотопливного в двухтопливный решался как на вторичном рынке: делалась грубая врезка в провода бензиновой системы. Это называется «газовые наездники». Сигнал с бензиновых форсунок перехватывался, запускался в газовый контроллер и подавался на газовые форсунки. Бензиновый контроллер «не знал», что двигатель работает на газе, из-за этого были «нюансы» с адаптацией топливоподачи. Приходилось ли вам когда-нибудь зажимать нос от запаха несгоревшей газовой смеси проезжающего мимо газобаллонного автомобиля, переоборудованного «гаражным» способом?

В нашем случае бензиновый контроллер не только «знает» про газ, но и сам выдаёт управляющие импульсы на газовый контроллер. Наша технология ориентирована преимущественно на автопроизводителей, потому что наш модуль может работать только с нашим бензиновым контроллером. Нельзя поставить дополнительный модуль МR на любой бензиновый контроллер, так как в других контроллерах нет «газовых алгоритмов», нет настройки коммуникации и прочее. Часто от этого машины пахнут газом, потому что не подобраны составы смесей. В нашем случае это делается один раз, и после серийного выпуска уже систему не надо подстраивать извне, она подстраивается изнутри при помощи алгоритмов. И у дилера подстраивать ничего не надо.

Допустим, крупный международный концерн захочет выйти на российский рынок, повысить уровень локализации производства своих автомобилей.

Тогда мы можем ему предложить вместо того, чтобы тратить деньги на разработку двухтопливного контроллера и, главное, время, воспользоваться нашим решением и установить двухтопливную систему на свои автомобили. Это будет проходить в несколько этапов.

  1. Под требования заказчика конфигурируется ПО и адаптируются алгоритмы. Подготавливается ПО, аппаратная часть блока. Производятся калибровки начального уровня на безмоторном стенде (1-2 месяца).
  2. Заказчик передает 2-3 двигателя с компонентами: автомобильная система впуска, выпуска, система охлаждения и прочее.
  3. Один двигатель монтируется на моторный стенд (остальные в запасе), в котором есть тормоз и есть обеспечение режимов по частоте и нагрузке. Начинаем настраивать калибровочные карты на всех режимах. Процесс калибровки на двигателе может занимать от 3 до 6 месяцев.
  4. После завершения испытаний на моторном стенде мы переходим на автомобили, которые так же передает заказчик (2 шт.). Тестируем ездовые качества, требования токсичности, безопасности. Все алгоритмы также донастраиваются. Испытания происходят на роликовом стенде. Зажимается автомобиль, ставится на ролики, происходит имитация движения автомобиля по дороге (6 месяцев).
  5. Автомобиль проходит дорожные испытания в несколько этапов: в летний период — горные испытания в различных условиях жаркого климата, высокогорья, в зимний период — низкотемпературные испытания. Эти испытания позволяют нам вместе с заказчиком оценить качество произведенной работы, внести коррективы при необходимости (2-3 недели на каждый вид испытания).
  6. После завершения всех основных калибровочных работ проводится сертификация автомобиля на соответствие Правилам ООН № 83. Испытания проводятся на бензине и на газе. В результате испытаний подтверждается соответствие автомобиля уровню токсичности Евро-5.
  7. Но и это еще не всё. Для запуска в серию необходимо пройти пробеговые испытания. Обычно на пробег запускается 3-5 автомобилей, которые проезжают по несколько десятков тысяч километров. Через каждые 15 тысяч км осуществляется контрольное испытание с отбором проб ОГ для оценки уровня токсичности по Правилам ООН № 83.
  8. После завершения всех испытаний запускается опытная партия, а потом начинается серийный выпуск.

НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.

У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.

В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.

Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.

Вакансии




О компании ИТЭЛМА

Мы большая компания-разработчик

automotive

компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.


Список полезных публикаций на Хабре

Контроллеры управления бесколлекторными двигателями компании APEX Microtechnology

В настоящее время существует актуальность использования электродвигателей в промышленности различных отраслей, где становится задача автоматизации управления электроприводом. В данной статье будет рассмотрен пример построения системы управления бесколлекторными электродвигателями постоянного тока с использованием специализированных контроллеров компании APEX Microtechnology.


1. Введение

Электроприводы с цифровым микропроцессорным управлением применяются не только в станкостроении, роботизированных отраслях, но и в бытовой технике, медицинской технике, автомобилестроении. Причина широкого использования электроприводов объясняется многими факторами. Во-первых, применение алгоритмов, запрограммированных на конкретные операции, позволяет значительно повысить производительность конечных устройств. Во-вторых, гибкость, достигаемая посредством изменения программы управления либо сменой датчиков. В-третьих, качество управления объектом улучшается, т.к. современные контроллеры позволяют реализовывать такие алгоритмы управления, как фаззи-логика, скользящие режимы. Точность и диапазон регулирования приводом повышается.
Развитие цифрового регулируемого электропривода обязано появлению силовой полупроводниковой техники. Появление контроллеров для управления электроприводами позволило создавать преобразователи частоты для асинхронных приводов, приводов с вентильными и вентильно-индукторными двигателями. Кроме того, использование контроллеров позволяет значительно экономить затраты на электроэнергию.
Как вариант реализации управления электроприводом компания APEX Microtechnology предлагает использовать контроллеры серии BCXX, возможность применения которых в целях управления бесколлекторными электродвигателями постоянного тока (БДПТ) будет рассматриваться в данной статье.
Компания APEX Microtechnology представляет уникальные решения для управления 3-х фазными БДПТ. Компанией выпускаются три изделия данной категории (табл.1). Семейство устройств BC — контроллеров управления БДПТ — обеспечивает полностью интегрированное решение 2-х и 4-х квадрантного управления. Мощности конечных устройств на базе данного контроллера (при их компактном размере) могут достигать 8,5 кВт.

Таблица 1                                  

Наименование

Питание двигателя

Выходной ток пост.

Мощность двигателя max

Питание

контроллера

Частота ШИМ

BC05

10-200V

5A

950W

10.8V до 16V

50KHz

            BC10

10V-100V

10A

950W

10. 8V до 16V

50KHz

BC20

50V-500V

20A

4500W

10.8V до 16V

20KHz

2. Описание контроллера

Контроллер управления БДПТ APEX BCXX (XX — постоянный выходной ток (А) ) обеспечивает необходимые функции контроля 3-х фазными ДПТ в замкнутых или разомкнутых системах (рис.1). Контроллеры серии BC обладают 3-х фазной мостовой схемой с 2-х или 4-х квадрантной системой управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и выбираемой коммутацией 60° или 120°. BCXX способны управлять двигателями, мощностью до 4,5 кВт.

рис.1

Контроллеры обеспечивают управление двигателем, генерацию сигнала ШИМ, управление коммутацией, усиление рассогласования и контроль токового считывания обмотки двигателя.

Контроллер может генерировать 4-х квадрантное управление ШИМ для приложений, обеспечивающих продолжительный переход через нулевую скорость электродвигателя или 2-квадрантное управление ШИМ, которое, из-за его экономичности, более подходит для реализации однонаправленного вращения. Однако в данном режиме существует возможность изменения направления движения ротора путем использования входа, обеспечивающего реверс. Таким образом, возможна реализация работы со сложными алгоритмами замедления даже при использовании 2-х квадрантного управления.

3. 2-х и 4-х квадрантное управление ШИМ

BCXX может быть сконфигурирован, используя входную логику, и действовать как контроллер, реализующий как 2-х квадрантное, так и 4-х квадрантное управление сигналом ШИМ. При 2-х квадрантном управлении происходит захват одной фазы двигателя и сигнал ШИМ запитывает положительной полярностью одну фазовую обмотку двигателя. При 4-х квадрантном управлении ШИМ, коммутируется две фазы двигателя. 4-х квадрантное управление сигналами ШИМ имеет более широкое применение, по сравнению с 2-х квадрантным, в таких случаях как: позиционное управление, фазовая синхронизация, скоростное управление, управление по сложному алгоритму.

4. Схемы защиты

Контроллер имеет четыре схемы защиты, необходимые для его надежной работы при различного рода нежелательных ситуациях:

     — схема обнаружения пикового значения тока, которая запрограммирована на значение датчика тока, размещенного между ДМОП-источниками и обратным выходом высокого напряжения.

     — схема защиты от перегрева, функции которой заключаются в прерывании работы контроллера при перегреве и возобновлении ее только после достаточного охлаждения до рабочей температуры.

     — схема защиты от сверхтоков, прекращающая работу контроллера при превышении тока силового источника напряжения примерно в 1,5 раза пикового значения тока.

обрыв цепи при обесточивании контроллера.

5. Пример схемной реализации на основе контроллера BC20

Ранее было оговорено, что в зависимости от вида управления ШИМ могут быть реализованы различные схемы управления электродвигателем. Ниже приводится пример использования контроллера при реализации скоростного управления электродвигателем в замкнутой системе, сигналы ШИМ которого используют 4-х квадрантный режим управления.

Рассмотрим подробнее работу схемы (рис.2).

Номинальное рабочее напряжение микросхемы, подаваемое на вход Vcc, составляет 15В. На вход OE должен быть подан логически активный сигнал для разрешения работы контроллера. В начале статьи оговаривалось, что скоростной режим управления двигателем рационально реализовывать при 4-х квадрантном режиме управления, чтобы обеспечивать возможность остановки ротора двигателя. Поэтому, на вход 2Q, который указывает режим управления сигналами ШИМ, подается логически пассивный сигнал, т.е. реализовывается 4-х квадрантный режим. Вход управления реверсом REV при 4-х квадрантном режиме остается пассивным. Угол коммутации фаз двигателя задается логически активным сигналом, подаваемым на вход 120. В данном случае шаг ротора при каждой коммутации будет равен 120 эл. град. Выход FAULT микросхемы показывает о нарушении работы схемы подключенным к нему световым индикатором.

рис.2

Сигналы с датчиков Холла, установленных на двигателе, подаются на входы HS1-HS3 контроллера. За изменением уровня сигнала датчиков Холла следит выход SSC. Важно правильно подключить датчики Холла с выводами микросхемы, иначе ротор двигателя может либо двигаться в обратном направлении, либо сильно колебаться, либо вообще не двигаться. На вход REF_IN подается аналоговый управляющий сигнал, а на вход FB подается сигнал с тахогенератора. С выхода MOTOR_I на вход TORQ подается аналоговое напряжение, пропорциональное току двигателя. Тем самым эти выводы, соединенные между собой через резистор, образуют замкнутый контур тока. Резистор стабилизирует коэффициент передачи. С выходов OUT1-OUT3 происходит управление фазовыми обмотками двигателя. S1-S3 — входы/выходы, необходимые для замыкания рабочего контура двигателя и отслеживания значения тока для защиты контроллера от сверхтоков.

Для работы схем защиты используется вход HVRTN. Питание двигателя осуществляется через вход HV.

6. Преимущества гибридного исполнения

Контроллеры серии BCXX выполнены по гибридной технологии, которая позволяет относительно быстро создавать электронные устройства, выполняющие достаточно сложные функции. С использованием гибридной технологии созданы и другие продукты, такие как ШИМ–усилители и линейные операционные усилители.

рис.3.

Использование уникальных технологий способствует созданию качественных продуктов. Гибридная технология сборки значительно увеличивает рассеиваемую мощность устройств, при их компактном размере. Например, контроллер BC20 с габаритными размерами 112x51x12 мм (рис. 3) обладает внутренней рассеиваемой мощностью 480 Вт, что позволяет ему управлять двигателями мощностью до 4,5 кВт. Технологии производства компании APEX повышает надежность создаваемых устройств, которые могут работать в жестких условиях окружающей среды. Гибридная технология сборки устройств значительно повысила диапазон рабочих температур (-40С – +85С).

7. Заключение

Изделия на базе контроллера управления бесколлекторным электродвигателем постоянного тока BCXX могут применяться в самом широком спектре высокопроизводительного промышленного автоматизированного оборудования, такого как автоматические производственные линии, удаленные системы управления, роботы — манипуляторы и другие прецизионные устройства с электроприводом.

Также хотелось бы добавить, что компоненты компании APEX являются высокофункциональными устройствами, обладают уникальными техническими характеристиками, разработаны для применений в жестких условиях внешней среды. Многие из компонентов APEX дают возможность найти решение там, где другие варианты либо дорогостоящи и экономически нецелесообразны, либо вообще невозможны.

Компания APEX Microtechnology предлагает решения, упрощающие проектирование устройств и одновременно повышающие их надежность. Использование контроллеров компании APEX существенно облегчает реализацию системы управления электроприводом и позволяет значительно снизить количество компонентов в схеме, и тем самым сократить время, затрачиваемое на разработку и тестирование.

В статье использовались материалы:
1. Apex Microtehnology ‘PWM amplifiers, power amplifiers, motion control’, Volume 11. Power integrated circuit data book.
2. www.apexmicrotech.com
3. www.apexmicrotech.ru (русскоязычный сайт)

Скачать в PDF

Контроллер управления двигателем — skubr.ru

Устройство – контроллер управления двигателем – это сложная цифровая конструкция, состоящая из микропроцессоров, которая контролирует работу электростанций. Контроллер двигателя может быть с автоматическим и ручным режимом управления.

О работе контроллеров двигателя

Контролировать работу двигателя станции, возможно при помощи запрограммированных параметров или автоматического включения дизель-генератора в тот момент, когда отсутствует подача электроэнергии в аварийных ситуациях или при проведении плановых ремонтных работ.

Существуют виды контроллеров, запрограммированных таким образом, что управление, докачка топлива и разные дополнительные функции происходят удаленно через компьютеризированный мониторинг. 

При удаленном управлении дисплей контроллера показывает текущее состояние происходящих процессов: величину частоты генератора, вырабатываемое им напряжение, напряжение наружных сетей.

А определенного вида сигналы монитора предупреждают о поломках и необходимости выполнения важных функций, как например: доливка масла или топлива. 

Виды контроллеров двигателя

Все контроллеры управления, применяемые в промышленности, делятся на виды:

  • Контроллеры, отвечающие за работу напряжения.  Выполняют функцию переключения «Сеть-Генератор» при внезапном отключении источника питания. Такой логический контроллер применяется на дизельных генераторах для удаленного управления и контроля. Дополнительной функцией работы контроллеров напряжения является отправка смс сообщений о важных моментах работы электроагрегата.
  • AVR контроллеры, программируемые на ручное и удаленное включение и остановку. Устанавливаются на дизель-генераторы и электрические подстанции.  Отвечают за генерирование и подачу основного или резервного питания. Запуск и выключение при этом производится при помощи пульта управления. 
  • Контроллеры двигателя для дизель-генераторов, работающих в параллельном режиме с главной электросетью. 

Среди множества поставщиков энергетического оборудования ООО «Энергетика» является ведущей компанией, осуществляющей реализацию электростанций, дизельных генераторов, электроагрегатов и комплектующих деталей для них.

Продукция компании представлена изготовителями: БЗИ, БУА, БЗД, ПКИ, ComAp, DATAKOM, DEIF, GAC и HUEGLI TECH AG, МКУ и МКИ, УКД-24, УЗНЧ-24.

Pololu — Матовые контроллеры двигателей постоянного тока

В таблице ниже показаны основные характеристики и характеристики наших контроллеров двигателей. Вы можете выбрать семейство продуктов из таблицы или прокрутить вниз для получения дополнительной информации.

1 Контроллеры двигателей TReX имеют два двунаправленных канала и один вспомогательный однонаправленный канал.
2 Конкретные диапазоны напряжения и тока см. На страницах отдельных продуктов.
3 Пожалуйста, просмотрите страницы отдельных продуктов, чтобы узнать, какие именно контроллеры имеют корпуса.

Сравнить все товары в этой категории

Подкатегории

Простые контроллеры двигателей (SMC) Pololu упрощают базовое управление щеточными двигателями постоянного тока. Наши самые универсальные и настраиваемые контроллеры двигателей, охватывающие широкий диапазон уровней мощности и предлагающие четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC).

Контроллеры электродвигателей Jrk — это контроллеры электродвигателей постоянного тока с широкими возможностями настройки, которые можно использовать для управления скоростью без обратной связи или для управления скоростью или положением с обратной связью.Они поддерживают различные режимы интерфейса, включая USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC).

Контроллеры двигателей RoboClaw от Basicmicro (ранее называвшиеся Ion Motion Control) могут управлять одним или двумя щеточными двигателями постоянного тока, используя последовательный порт USB, последовательный TTL, RC или аналоговые входы. Интегрированные двойные квадратурные декодеры упрощают создание системы управления скоростью с обратной связью, или аналоговая обратная связь может использоваться для управления положением.

Мощные контроллеры двигателей MCP от Basicmicro (ранее Ion Motion Control) могут управлять парой щеточных двигателей постоянного тока с помощью последовательного порта USB, последовательного порта TTL, последовательного порта RS-232, шины CAN, RC или аналоговых входов.Они включают в себя интегрированные двойные квадратурные декодеры и расширенные функции, включая поддержку внутренних сценариев и настраиваемый пользователем ввод / вывод.

Эти контроллеры двигателей позволяют регулировать скорость и направление вращения двух щеточных двигателей постоянного тока с помощью простого последовательного интерфейса, что упрощает добавление двигателей в ваш микроконтроллерный или компьютерный проект.

TReX сочетает в себе RC, аналоговые и последовательные входы для создания мощного решения для управления двигателем. TReX будет работать прямо из коробки в качестве электронного регулятора скорости (ESC), но его способность плавно переключаться между RC / аналоговым и последовательным управлением делает его способным на гораздо большее!


Простые контроллеры двигателей Pololu

Простые контроллеры двигателей — это универсальные одноканальные контроллеры двигателей общего назначения для щеточных двигателей постоянного тока.Широкий диапазон рабочих напряжений и способность выдавать до нескольких сотен ватт в малом форм-факторе делают эти контроллеры подходящими для многих приложений управления двигателями. С множеством поддерживаемых интерфейсов — USB для прямого подключения к компьютеру, последовательный TTL и I²C для использования со встроенными системами, RC-импульсные сервоимпульсы для использования в качестве электронного регулятора скорости (ESC) с RC-управлением и аналоговые напряжения для использования с потенциометр или аналоговый джойстик — и широкий спектр настраиваемых параметров, эти контроллеры двигателей позволяют легко добавить базовое управление щеточными двигателями постоянного тока в различные проекты.Бесплатная утилита настройки для Windows упрощает первоначальную настройку устройства и позволяет проводить внутрисистемное тестирование и мониторинг контроллера через USB.

В таблице ниже перечислены все члены семейства Simple Motor Controller и показаны основные различия между ними, включая оригинальные SMC с зелеными печатными платами. Новые SMC G2 (синие) обычно можно использовать в качестве замены оригиналам, что не рекомендуется для новых дизайнов (они включены в таблицу ниже только для сравнения).

Сравнить все товары в этой категории

Продукты в категории «Простые контроллеры двигателей Pololu»

Этот мощный контроллер двигателя упрощает базовое управление щеточным двигателем постоянного тока с быстрой настройкой через USB с помощью нашего бесплатного программного обеспечения. Он поддерживает пять интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр) и радиоуправление (RC). Эта версия предлагает широкий рабочий диапазон от 6,5 В до 30 В и может обеспечивать непрерывные выходные токи до 25 А без радиатора.Штекерные разъемы и клеммные колодки включены, но не припаяны, что позволяет устанавливать их по индивидуальному заказу.

Этот мощный контроллер двигателя упрощает базовое управление щеточным двигателем постоянного тока с быстрой настройкой через USB с помощью нашего бесплатного программного обеспечения. Он поддерживает пять интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр) и радиоуправление (RC). Эта версия предлагает широкий рабочий диапазон от 6,5 В до 40 В и может обеспечивать непрерывный выходной ток до 19 А без радиатора.Штекерные разъемы и клеммные колодки включены, но не припаяны, что позволяет устанавливать их по индивидуальному заказу.

Этот мощный контроллер двигателя упрощает базовое управление щеточным двигателем постоянного тока с быстрой настройкой через USB с помощью нашего бесплатного программного обеспечения. Он поддерживает пять интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр) и радиоуправление (RC). Эта версия предлагает широкий рабочий диапазон от 6,5 В до 30 В и может обеспечивать непрерывные выходные токи до 15 A без радиатора.Эта версия поставляется с припаянными штырями и клеммными колодками .

Этот мощный контроллер двигателя упрощает базовое управление щеточным двигателем постоянного тока с быстрой настройкой через USB с помощью нашего бесплатного программного обеспечения. Он поддерживает пять интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр) и радиоуправление (RC). Эта версия предлагает широкий рабочий диапазон от 6,5 В до 30 В и может обеспечивать непрерывные выходные токи до 15 A без радиатора.Штекерные разъемы и клеммные колодки включены, но не припаяны, что позволяет устанавливать их по индивидуальному заказу.

Этот мощный контроллер двигателя упрощает базовое управление щеточным двигателем постоянного тока с быстрой настройкой через USB с помощью нашего бесплатного программного обеспечения. Он поддерживает пять интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр) и радиоуправление (RC). Эта версия предлагает широкий рабочий диапазон от 6,5 В до 40 В и может обеспечивать непрерывные выходные токи до 12 А без радиатора.Эта версия поставляется с припаянными штырями и клеммными колодками .

Этот мощный контроллер двигателя упрощает базовое управление щеточным двигателем постоянного тока с быстрой настройкой через USB с помощью нашего бесплатного программного обеспечения. Он поддерживает пять интерфейсов управления: USB, последовательный TTL, I²C, аналоговое напряжение (потенциометр) и радиоуправление (RC). Эта версия предлагает широкий рабочий диапазон от 6,5 В до 40 В и может обеспечивать непрерывные выходные токи до 12 А без радиатора.Штекерные разъемы и клеммные колодки включены, но не припаяны, что позволяет устанавливать их по индивидуальному заказу.

Простой высокомощный контроллер двигателя Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 40 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 23 A без радиатора.Он поставляется с включенным силовым конденсатором и разъемами, но не припаянными, что позволяет устанавливать его по индивидуальному заказу.

Простой высокомощный контроллер двигателя Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 30 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 25 А без радиатора.Он поставляется с включенным силовым конденсатором и разъемами, но не припаянными, что позволяет устанавливать его по индивидуальному заказу.

Простой высокомощный контроллер двигателя Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 40 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 12 A без радиатора.Он поставляется с установленным силовым конденсатором и разъемами, как показано на рисунке.

Простой высокомощный контроллер двигателя Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 40 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 12 A без радиатора.Он поставляется с включенным силовым конденсатором и разъемами, но не припаянными, что позволяет устанавливать его по индивидуальному заказу.

Простой высокомощный контроллер двигателя 18v15 от Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, позволяющего быстро настраивать их через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 30 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 15 A без радиатора.Он поставляется с установленным силовым конденсатором и разъемами, как показано на рисунке.

Простой высокомощный контроллер двигателя Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 30 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 15 A без радиатора.Он поставляется с включенным силовым конденсатором и разъемами, но не припаянными, что позволяет устанавливать его по индивидуальному заказу.

Простой контроллер двигателя Pololu 18v7 упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 30 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 7 A (пиковое значение> 30 А) без радиатора.Он поставляется с установленным силовым конденсатором и разъемами, как показано на рисунке.

Простой контроллер двигателя Pololu упрощает базовое управление щеточными двигателями постоянного тока с помощью нашего бесплатного программного обеспечения Simple Motor Control Center, обеспечивающего быструю настройку через USB. Контроллер поддерживает четыре режима интерфейса: USB, последовательный TTL, аналоговое напряжение и радиоуправление (RC). Эта версия работает от 5,5 до 30 В и достаточно эффективна, чтобы обеспечить непрерывную работу 7 A (пиковое значение> 30 А) без радиатора.Он поставляется с включенным силовым конденсатором и разъемами, но не припаянными, что позволяет устанавливать его по индивидуальному заказу.

Типы контроллеров двигателей и приводов

Контроллеры и приводы двигателей — это электрические или электронные устройства, которые регулируют скорость двигателя, крутящий момент и выходы положения. Привод изменяет мощность, подаваемую на двигатель, для достижения желаемой мощности. Схемы контроллера обычно интегрируются со схемами привода как один автономный блок, поэтому термины «привод двигателя» и «контроллер двигателя» часто используются как взаимозаменяемые.Существует четыре основных типа контроллера двигателя и привода: переменного, постоянного тока, сервопривода и шагового двигателя, каждый из которых имеет тип входной мощности, измененный в соответствии с желаемой выходной функцией в соответствии с приложением.

Слева направо: серводвигатель переменного тока, бесщеточный двигатель постоянного тока и шаговый двигатель.

Изображение предоставлено similis / Shutterstock.com

Видео

Контроллер двигателя и типы приводов

AC

Контроллеры и приводы двигателей переменного тока

— это электронные устройства, которые изменяют входную мощность двигателей, обычно регулируя частоту мощности двигателя с целью регулирования выходной скорости и крутящего момента.Основные характеристики включают предполагаемое применение, режим работы привода, тип двигателя, тип инвертора, классификацию напряжения системы контура, номинальную мощность, интерфейс связи, а также электрические характеристики входа и выхода.

Контроллеры и приводы двигателей переменного тока

используются в основном в технологических процессах для управления скоростью насосов, вентиляторов, нагнетателей и т. Д. Они известны как приводы с регулируемой скоростью, преобразователи частоты или инверторы переменного тока. Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод.

DC

Контроллеры и приводы двигателей постоянного тока

— это электрические устройства, которые изменяют входную мощность, настраивая источник постоянного или переменного тока на импульсный, постоянный выходной ток с изменяющейся длительностью или частотой импульса. Основные характеристики включают предполагаемое применение, режим работы привода, тип двигателя, систему контура, классификацию напряжения, номинальную мощность, тип выходного сигнала, интерфейс связи, а также электрические характеристики входа и выхода. Контроллеры и приводы двигателей постоянного тока используются в основном для управления скоростью и крутящим моментом двигателей для станков, электромобилей, насосов и т. Д.Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод.

Серводвигатель

Контроллеры и приводы серводвигателей

— это электронные устройства, которые изменяют входную мощность, настраивая источник постоянного или переменного тока на импульсный токовый выход с изменяющейся длительностью или частотой импульса. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип двигателя, режим работы привода, систему контура, номинальную мощность, тип выходного сигнала, интерфейс связи, а также электрические характеристики.Контроллеры и приводы серводвигателей используются, в основном, в приложениях управления движением в производственных и строительных средах, среди прочего, и используются для управления скоростью, крутящим моментом и положением двигателей, и могут работать как на переменном, так и на постоянном токе. Серводвигатели используются во многих приложениях, включая станки, микропозиционирование и робототехнику, а также многие другие типы оборудования, такие как конвейеры или системы привода шпинделя. Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод.Сервоприводы также известны как усилители серводвигателей.

Шаговый

Контроллеры и приводы шаговых двигателей

— это электронные устройства, которые изменяют входную мощность, настраивая источник постоянного или переменного тока на импульсный или «ступенчатый» выходной ток.

Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип двигателя, режим работы привода, систему контура, номинальную мощность, тип выходного сигнала, интерфейс связи, а также электрические характеристики.

Контроллеры и приводы шаговых двигателей используются в основном в приложениях управления движением в производственных и строительных средах, среди прочего, и используются для управления скоростью, крутящим моментом и положением двигателя.Они используются во многих приложениях, включая станки, микропозиционирование и робототехнику, а также многие другие типы оборудования, такие как конвейеры или OEM-оборудование. Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод. Шаговые приводы также известны как импульсные приводы и шаговые усилители. Контроллеры шагового двигателя также известны как индексаторы двигателей.

Контроллеры двигателей и приводы — Области применения и отрасли

В отличие от серводвигателей и шаговых двигателей, для большинства двигателей переменного и постоянного тока не требуются контроллеры или приводы, кроме простейших пускателей двигателей и аналогичных защитных устройств.Приводы электродвигателей переменного тока используются, когда желательно регулирование скорости электродвигателя переменного тока, поскольку управление скоростью в асинхронном электродвигателе переменного тока обычно не выполняется — после того, как электродвигатель указан (по количеству полюсов), рабочая скорость указывается на паспортной табличке. С другой стороны, щеточные двигатели постоянного тока, в основном, регулируются по скорости, просто изменяя напряжение, подаваемое на ротор двигателя и поле. Это можно сделать с помощью простого реостата; ни контроллер, ни привод не нужны. Новые бесщеточные двигатели постоянного тока не имеют механической коммутации и, следовательно, требуют контроллеров и приводов для электронной коммутации магнитного поля.Серводвигатели и шаговые двигатели, поскольку они являются устройствами позиционирования, в отличие от машин вращательного движения, также требуют контроллеров и драйверов для их работы.

Приводы двигателей переменного тока

используются для управления скоростями двигателей, приводящих в действие насосы, вентиляторы и т. Д., Где в противном случае можно было бы использовать традиционные клапаны или заслонки для регулирования потока. Электроприводы переменного тока используются для повышения эффективности за счет настройки скорости насоса, вентилятора и т. Д. В точном соответствии с требованиями.

Приводы двигателей постоянного тока

используются для управления двигателями постоянного тока с постоянными магнитами, работающими от источников переменного тока.Двигатели постоянного тока обладают очень хорошим крутящим моментом на низкой скорости, что делает их особенно подходящими для лебедок, кранов и т. Д., Где необходимо поднимать грузы без «пуска с хода». До появления электронных систем управления постоянным током мы часто использовали электродвигатели постоянного тока в качестве электродвигателей-генераторов для выработки постоянного тока через асинхронные электродвигатели переменного тока.

Контроллеры и приводы серводвигателей

полагаются на обратную связь от серводвигателей для управления положением, скоростью, ускорением и т. Д. Производители серводвигателей обычно поставляют приводы, которые работают с их двигателями.Хотя для степперов не требуется петля обратной связи, некоторые ее используют. Производители шаговых двигателей также обычно поставляют приводы для своих двигателей. Большинство производителей серво- и шаговых двигателей предоставляют диаграммы в качестве указаний, какие двигатели будут работать с какими приводами.

Соображения

Выбор контроллеров двигателей и приводов начинается с знания типа двигателя. Соответствующие подкатегории затем согласовываются с этой базовой информацией.

Решение использовать приводы переменного тока для асинхронных двигателей часто является экономическим решением, основанным на рабочих характеристиках конкретной установки: как часто насос или вентилятор работает с дроссельными клапанами или решетчатыми воздуховодами.По крайней мере, один производитель предлагает калькулятор (см. Ниже) для определения экономии энергии приводов переменного тока на основе конкретных сценариев эксплуатации. Двигатели, предназначенные для использования с приводами с регулируемой скоростью, обычно рассчитаны на работу с инвертором.

Еще одно соображение для приводов переменного тока — это характер применения, в котором постоянный крутящий момент и переменный крутящий момент являются основными разделами. Для применений с переменным крутящим моментом, таких как центробежные вентиляторы, требования к крутящему моменту зависят от скорости двигателя. Для приложений с постоянным крутящим моментом, таких как конвейеры, требования к крутящему моменту одинаковы независимо от скорости двигателя.Приводы переменного тока обычно предназначены для работы с переменной или постоянной скоростью.

Щеточные двигатели постоянного тока, работающие от переменного тока, обычно приводятся в действие с помощью тиристорных мостовых выпрямителей, которые позволяют переменному току течь к двигателю только в одном направлении, копируя источник питания постоянного тока. Более подробную информацию можно найти в приведенных ниже ссылках. Такие поставщики, как Baldor, предоставляют устройства управления постоянным током для односторонних и рекуперативных приложений для двигателей постоянного тока мощностью до 5 лошадиных сил, а через свою материнскую компанию (ABB) предлагает приводы постоянного тока мощностью до 3000 л.с.Для односторонних приводов обычно требуется тормоз для остановки двигателя, в то время как рекуперативные приводы могут вращать двигатель в любом направлении и, таким образом, обеспечивать тормозное усилие за счет реверсирования. Генерируемая мощность обычно отводится через реверсивные резисторы.

Электродвигатели постоянного тока с щетками, работающие в системах постоянного тока, такие как электрические домкраты для поддонов, также используют элементы управления для изменения скорости и направления. Для бесщеточных двигателей постоянного тока или двигателей с постоянным магнитом также требуются контроллеры для электронной коммутации их магнитных полей.

Серводвигатели

могут быть переменного или постоянного тока, с постоянным током, как щеточного, так и бесщеточного типов. Во всех случаях они требуют контроля, потому что они являются устройствами обратной связи. Линейные двигатели обычно основаны на сервоприводах и также требуют управления.

Шаговые двигатели

, как правило, не требуют обратной связи, но должны быть «настроены» при включении, чтобы двигатель знал, где он находится. Отсюда он считает шаги, чтобы отслеживать позицию. Некоторые шаговые двигатели подключают свои приводы непосредственно к раме двигателя.

Важные атрибуты

Полупроводниковое устройство

Вообще говоря, IGBT и SCR используются для устройств среднего и высокого напряжения, тогда как MOSFET используются в приложениях с низким энергопотреблением.

Фаза входа двигателя

Двигатели обычно являются одно- или трехфазными машинами, в зависимости от фазы переменного тока, который их питает. Шаговые двигатели являются исключением в этом отношении, поскольку фаза относится к архитектуре самого шагового двигателя, обычно описываемого как двух- или пятифазный.У Oriental Motors есть хорошая статья, в которой обсуждается разница, цитируемая ниже.

Корпуса

Электрические шкафы определены в соответствии с критериями NEMA или IEC по защите окружающей среды и проникновению.

Режим работы привода

Как обсуждалось выше, приводы переменного тока обычно проектируются как с постоянным, так и с переменным крутящим моментом в зависимости от области применения.

ресурсов

Категории связанных продуктов

Прочие изделия из двигателей

Прочие «виды» статей

Больше от Instruments & Controls

Контроллеры электродвигателей постоянного тока, потенциометр электродвигателя, контроллер постоянного тока 12 В

Несмотря на то, что электродвигатели являются одной из самых старых конструкций электродвигателей, электродвигатели постоянного тока по-прежнему актуальны и регулярно используются в современной промышленности.Их управляемость является залогом их долговечности — даже самая простая машина может преобразовать постоянный ток в механическое вращение.

Продолжение производства двигателей постоянного тока привело к производству контроллеров двигателей постоянного тока, которые часто имеют простую конструкцию, но обеспечивают отличную производительность. Если вы ищете программируемый контроллер двигателя для вашего приложения или проекта, вы найдете то, что вам нужно, здесь, в Allied Electronics.

Прочтите, чтобы узнать больше о контроллерах двигателей постоянного тока и их использовании.

Что такое контроллеры двигателей постоянного тока?

Контроллеры двигателей постоянного тока — это устройства, которые могут управлять положением, скоростью или крутящим моментом двигателя постоянного тока. Существует ряд контроллеров, от щеточных и бесщеточных до универсальных, каждый из которых позволяет оператору настраивать желаемое поведение двигателя с помощью своих механизмов.

Кривая крутящего момента двигателя постоянного тока обратно линейна, что означает, что их крутящий момент пропорционально уменьшается с увеличением числа оборотов двигателя. Это упрощает управление ими с помощью программируемого контроллера мотора, так как снижение их скорости увеличивает их крутящий момент, и наоборот.

Для чего используются контроллеры двигателей постоянного тока?

Благодаря функциональности контроллеров двигателей постоянного тока они идеально подходят для ряда приложений. Их часто можно увидеть в солнечных панелях или батареях благодаря их превосходной способности запускать высокий крутящий момент и управлять высокоинерционными нагрузками, их скорость намного легче контролировать по сравнению с двигателями переменного тока.

Если вы хотите изменить направление своего приложения или проекта, вам подойдут двигатели постоянного тока и программируемые контроллеры двигателей.В отличие от двигателей переменного тока, вы можете быстро и легко запускать и останавливать двигатели постоянного тока.

Почему выбирают Allied Electronics для контроллеров двигателей постоянного тока?

Allied Electronics предлагает широкий выбор контроллеров двигателей постоянного тока, что позволяет сузить область поиска до нужного вам типа. Функция поиска позволяет выполнять фильтрацию по таким характеристикам, как фаза, стиль монтажа, номинальный ток и номинальное напряжение, поэтому вы можете легко использовать это, чтобы найти точное соответствие для работы, над которой вы работаете.

Мы являемся ведущим авторизованным дистрибьютором контроллеров двигателей постоянного тока 12 В и других программируемых контроллеров двигателей в Северной Америке. У нас есть товары ведущих производителей, включая Siemens, Arcus Technology, Carlo Gavazzi и Adafruit Industries. Выбирая Allied Electronics, вы инвестируете в надежный и долговечный продукт.

Если у вас есть какие-либо вопросы, наша команда всегда готова помочь, так почему бы не связаться с вами, и мы сможем помочь вам в выборе продуктов. Вы также можете найти совет в нашем центре содержания для экспертов.

Проектирование управления двигателями: введение в двигатели и контроллеры

Часть 1 из серии статей по проектированию управления двигателями начинается с введения в двигатели и контроллеры

Маурицио Ди Паоло Эмилио, писатель

Электродвигатели потребляют почти половину электроэнергии, производимой во всем мире. Фактически, они обеспечивают необходимую движущую силу для большей части современного оборудования. Двигатели, насосы и вентиляторы присутствуют во все более широком ассортименте продукции, от небольших потребительских товаров до крупных промышленных машин.

Эффективность и преобразование энергии всегда играли важную роль в разработке электроники, а в случае электродвигателей преобразование происходит дважды: сначала для выработки электричества, необходимого для управления двигателем, затем для преобразования электричества в двигатель. сила. Устранение шума, производимого двигателями, является одной из наиболее распространенных проблем, с которыми приходится сталкиваться разработчикам электроники в этом типе приложений.

Типологии

Система управления двигателем дает возможность повысить эффективность на этапе проектирования.Понимание потребностей управления каждым типом движка и того, какой стиль лучше всего подходит для данного приложения, может помочь обеспечить большую эффективность в любом контексте.

На практике двигатель состоит из трех частей: части, которая движется (обычно она вращается, но есть также линейные двигатели), неподвижной части и части, которая генерирует электромагнитное поле. Эти части называются соответственно ротором, статором и переключателем.

Все электродвигатели работают благодаря одному и тому же физическому принципу взаимодействия магнитных полей и электрических токов.Это взаимодействие генерирует крутящий момент в Нм и скорость (выраженную в оборотах в минуту или об / мин), с помощью которых определяется производительность двигателя.

Различные типы двигателей отличаются друг от друга способом создания магнитных полей:

  • Двигатели постоянного тока (постоянного тока): статическое поле, создаваемое магнитами или обмотками статора; вращать обмотки в роторе.
  • Двигатели переменного тока (AC): динамическое поле, создаваемое взаимодействием между полями, создаваемыми током, и ротором.
  • Шаговые двигатели: Эти двигатели используют последовательность электрических импульсов для вращения вала двигателя.

Бесщеточные двигатели постоянного тока отличаются прочностью и надежностью, а также просты в сборке и управлении. Бесщеточный двигатель постоянного тока — это электродвигатель, который преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую. Он использует магнитные поля для создания движения. Магнитное поле, состоящее из ротора с постоянным магнитом и вращающегося статора магнитного поля, создается статором. Магниты могут быть постоянными (например, ферритовыми) в двигателях малой мощности и генерироваться специальными обмотками в двигателях средней и большой мощности, также называемыми полями обмотки.Мощность передается к ротору с помощью вращающихся коллекторов и щеток.

Двигатели

постоянного тока не должны контактировать со скользящими электрическими контактами (щетками) на валу двигателя для работы. Переключение тока в обмотках статора и изменение ориентации создаваемого ими магнитного поля происходит электронным способом. Это приводит к более низкому механическому сопротивлению, исключает возможность образования искр при увеличении скорости вращения и значительно снижает потребность в периодическом обслуживании.

В двигателях постоянного тока создаваемый крутящий момент пропорционален току, который проходит через обмотки ротора. Простейшее управление через драйвер постоянного тока воздействует на напряжение питания. Чем выше напряжение, тем больше оборотов. Приводной крутящий момент изменяется при изменении частоты вращения двигателя. Они часто используются в динамическом моделировании.

В двигателе переменного тока создание магнитного поля происходит из разницы угловой скорости между токами статора и токами, генерируемыми в роторе.Ротор состоит из электрической цепи, состоящей из двух колец на концах и соединяющих их стержней, которые сделаны на основе проводящего материала. Все двигатели переменного тока обычно работают без щеток; т.е. для работы им не нужны скользящие контакты.

Основное различие между двумя типами двигателей — регулирование скорости. Скорость двигателя постоянного тока регулируется путем изменения тока обмотки якоря, в то время как скорость двигателя переменного тока регулируется путем изменения частоты, что обычно происходит при регулировке частоты.

Кроме того, отсутствие коллектора позволяет двигателю переменного тока развивать скорость выше, чем скорость двигателя постоянного тока, и может питаться высоким напряжением, что в двигателе постоянного тока невозможно из-за близости лопастей коллектора.

Есть два типа двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные.

Синхронный двигатель — это тип электродвигателя, приводимого в действие переменным током, в котором период вращения синхронизирован с частотой напряжения питания, обычно трехфазного.Он состоит из ротора (вращающаяся часть, которая объединена с валом), на котором есть несколько магнитных полюсов переменной полярности, создаваемых постоянными магнитами или электромагнитами, питаемыми постоянным током, и статора с обмотками или катушками, снабженными переменным током. Текущий.

Полярное расширение статора создает вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение ротор. Частота вращения связана с частотой питающей сети как функция количества полярных расширений, имеющихся в двигателе.Коэффициент мощности синхронного двигателя можно регулировать, а применение большого синхронного двигателя может повысить эффективность работы без необходимости регулировки скорости. В последние годы малые синхронные двигатели все чаще используются в системах регулирования скорости.

Асинхронный двигатель — это тип электродвигателя, приводимого в действие переменным током, частота вращения которого не пропорциональна 50/60 Гц; то есть он не «синхронен» с ним. По этой причине он отличается от синхронных двигателей.В трехфазном двигателе полярное расширение кратно трем. Асинхронный двигатель имеет более высокий КПД и лучшие рабочие характеристики, начиная с диапазона полной нагрузки, близкого к работе с постоянной скоростью. Они также соответствуют большинству требований к трансмиссии в промышленном и сельскохозяйственном оборудовании.

Рис.1: Функция двигателя постоянного тока (Изображение: Magnetic Innovations)

Шаговый двигатель — это синхронный импульсный электродвигатель постоянного тока с бесщеточным электронным управлением, который может делить его вращение на ступеньки.Шаговые двигатели — это двигатели, которые, в отличие от всех других, предназначены для удержания вала в устойчивом положении. Если они просто приводятся в действие, они просто останавливаются в очень точном положении.

Шаговые двигатели обладают высоким крутящим моментом при низких угловых скоростях. Это полезно для ускорения полезной нагрузки на максимальной скорости. Кроме того, шаговые двигатели обладают высоким удерживающим моментом. Это крутящий момент, который при включении двигателя противодействует вращению. Как правило, он довольно высокий, и даже для небольших двигателей это приводит к «самоблокировке», когда ротор неподвижен.

Внутри шагового двигателя есть несколько обмоток / катушек, расположенных по кругу на статоре, которые работают как электромагниты. Заявленное производителем количество фаз соответствует количеству групп электрически связанных катушек.

Существует два типа шаговых двигателей: однополярные с пятью-шестью проводами и биполярные с четырьмя проводами. Разница между двумя типами заключается в способе подключения электромагнитов. Существуют также гибридные двигатели, которые могут работать как в однополярном, так и в биполярном режимах, по-разному используя кабели двигателя ( Рис.2 ).

Рис.2: Шаговый двигатель с контроллером (Изображение: Microchip)

Контроллеры

Управление скоростью и направлением двигателей предполагает режим работы используемого двигателя и требует различных методов и схем в зависимости от типа двигателя и различных требований приложения.

Назначение контроллера мотора — иметь возможность вручную или автоматически воздействовать на электродвигатель (пуск-стоп, опережающее инверсия, скорость, скручивание и защита от перегрузок по напряжению).

Для управления электродвигателями необходимы электронные схемы, которые еще несколько лет назад были сделаны из дискретных компонентов из-за задействованных напряжений и токов. Управление двигателем находится в авангарде научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание эффективных микроэлектронных решений на двух уровнях: вычислительное программное обеспечение и силовая электроника.

На вычислительном уровне в прошлом преобладающей технологией были цифровые сигнальные процессоры (DSP), которые претерпели эволюцию, которая привела к реализации различных решений.Одним из примеров является широкая линейка недорогих 8-битных микроконтроллеров PIC и AVR от Microchip Technology, а также высокопроизводительных 16-битных контроллеров цифровых сигналов dsPIC (DSC), которые содержат инновационные периферийные устройства PWM для управления двигателем, включая дополнительные формы сигналов, выделенные временные развертки, и быстрые 12-битные АЦП.

БТИЗ

, теперь уже третьего поколения, представляют собой базовую функциональность устройств управления мощностью, которые хорошо подходят для решения сложных задач управления двигателями. IGBT последнего поколения разработали отличную взаимосвязь между скоростью переключения и стабильностью поведения в особенно экстремальных условиях использования, например, в автомобильном секторе при использовании инверторов для привода электродвигателей.Примером может служить серия IGBT S на 1200 В от STMicroelectronics. Эти IGBT оптимизированы для работы на низких частотах (до 8 кГц), характеризующихся низким Vce (sat). Он основан на технологии полевого останова траншейных ворот третьего поколения.

Использование устройств из карбида кремния (SiC) в приложениях управления двигателями и электрической мощностью представляет собой настоящий момент инноваций благодаря таким функциям, как экономия энергии, уменьшение размеров, высокая степень интеграции и надежность, все из которых особенно чувствительны в таких приложениях, как как автомобильная и промышленная автоматизация.Эти устройства сочетают в себе быстродействующую кремниевую технологию и технологию SiC-диодов, что приводит к гибридному технологическому решению. Infineon, например, произвела интегрированные силовые устройства как часть семейства компонентов под названием CoolSiC ( Рис. 3 ).

Рис. 3: Оценочная плата привода двигателя CoolSiC MOSFET для 7,5 кВт (Изображение: Infineon Technologies)

Заключение

Характеристики двигателя, будь то двигатель постоянного, переменного тока или шаговый, будут определять конструкцию моторного привода.

Основными факторами, определяющими конструкцию привода щеточных двигателей постоянного тока, являются его преимущества, которые включают простоту конструкции, легкость вождения и управления скоростью, а также высокий пусковой момент. Их регулировку скорости можно довольно легко реализовать, изменяя ток или напряжение питания.

Шаговые двигатели

обеспечивают очень точное позиционирование с очень простой системой управления. Они используются в автоматизации, робототехнике и компьютерной периферии (принтеры, плоттеры и т. Д.).

Асинхронные двигатели

переменного тока, особенно трехфазные, широко используются в промышленности, поскольку они могут получать питание непосредственно от сети, а также являются прочными, надежными и экономичными.Однако их использование ограничено простейшими движениями, потому что их трудно контролировать и они имеют плохие стартовые характеристики.

Для выбора оптимального двигателя для применения, прежде всего, необходимо установить крутящий момент сопротивления, создаваемый нагрузкой при различных скоростях и условиях использования (наихудший случай). Момент сопротивления должен быть рассчитан с учетом статического и динамического трения, а также инерции системы на двигателе во время разгона и замедления.Как только сопротивление крутящему моменту на разных скоростях известно, можно выбрать двигатель с кривой крутящего момента выше кривой крутящего момента нагрузки.

Статья по теме:

Устройство управления двигателем: снижение шума в шаговых двигателях

Подробнее о журнале «Электронные продукты»

Драйверы двигателей и контроллеры двигателей

Если вы когда-либо создавали робота с колесами или какими-либо моторизованными частями, вы сталкивались с проблемой необходимости управлять им со своего микроконтроллера.Поскольку стандартный чип способен выдавать только небольшой ток, вы не сможете надежно управлять маленькими двигателями напрямую, не говоря уже о более крупных. Итак, вам нужен способ их водить, и здесь на помощь приходит водитель мотора.

Драйвер двигателя использует более крупный чип или дискретные полевые транзисторы, которые могут обрабатывать большие токи и более высокие напряжения, чем стандартные 5 В / 3,3 В с вывода микроконтроллера. Они позволяют управлять гораздо большей нагрузкой с помощью слабого сигнала. Важно отметить, что, говоря о драйверах и контроллерах двигателей, необходимо также учитывать тип двигателя.Щеточный двигатель постоянного тока является самым простым в управлении, так как не требуется времени или протокола, в то время как шаговый и серводвигатель требует определенного типа сигнала для правильной работы. Для простоты мы будем использовать примеры, предназначенные для простых щеточных двигателей, однако этот принцип применим ко всем типам.

Частый вопрос, который задают те, кто впервые занимается робототехникой: «В чем разница между драйвером двигателя и контроллером двигателя?» TLDR заключается в том, что драйвер двигателя просто обрабатывает мощность для привода двигателей, тогда как логика а цифровое управление должно выполняться внешним микроконтроллером или микропроцессором, тогда как контроллер мотора имеет все встроенные логические схемы и может управляться с помощью интерфейса более высокого уровня, такого как сигнал ШИМ, USB, аналоговый вход и т. д.

Итак, это TLDR, но как насчет более глубокого изучения? Что ж, давайте начнем с того, что посмотрим, как работает наиболее распространенная форма управления скоростью двигателя; H-образный мост.

Драйверы двигателей

Как уже упоминалось, H-мост является наиболее распространенным способом управления щеточным двигателем постоянного тока, и его работа довольно проста. Он использует две пары транзисторов (обычно МОП-транзисторы) для управления направлением тока, протекающего через двигатель. При изменении направления тока (реверсирование напряжения на клеммах) направление вращения изменится. Поскольку щеточные двигатели прекрасно сочетаются с ШИМ-управлением, управление скоростью, а также управление направлением обеспечивается за счет импульсного управления полевыми МОП-транзисторами.Полевые МОП-транзисторы (или сокращенно полевые транзисторы) действуют как переключатели, поэтому, если вы пытаетесь понять это, просто думайте о них как о простых переключателях включения / выключения. Я включил четыре диода, которые часто используются в конструкции Н-моста, поскольку они важны для защиты от напряжений, создаваемых двигателем при его вращении. Не беспокойтесь об этом слишком сильно, но помните о них, если планируете создавать свои собственные. Это станет более понятным на схеме H-образного моста, поэтому давайте посмотрим:

Как видите, переключение осуществляется четырьмя полевыми транзисторами.В зависимости от модели, возможно, потребуется управлять транзисторами меньшего размера, а дополнительные компоненты, такие как резисторы, не используются, чтобы их было легче читать.

Управление направлением

Чтобы повернуть двигатель в одном направлении, необходимо включить два полевых транзистора следующим образом. Это позволяет току течь через двигатель и создает движение:

Чтобы повернуть двигатель в другом направлении, противоположная пара полевых транзисторов включается (а остальные выключаются), меняя направление тока на обратное:

Как упоминалось ранее, управление скоростью может быть реализовано путем подачи импульсов на полевые транзисторы с использованием ШИМ, что приводит к их быстрому включению и выключению.Поскольку двигатель является рабом законов физики (как и все мы), вращающийся ротор обладает достаточным импульсом, чтобы его инерция заставляла его вращаться, когда полевые транзисторы выключены, и в результате он усредняет скорость ШИМ. рабочий цикл. Чтобы узнать больше о ШИМ, ознакомьтесь с нашим руководством «Все о светодиодах».

Торможение

Если вы хотите, чтобы двигатель перестал вращаться, вы, конечно, можете отключить все полевые транзисторы, которые полностью отключат двигатель от источника питания. Однако двигатель все еще имеет обороты, поэтому постепенно он полностью остановится.Если вы хотите внезапно остановить двигатель, вы можете подать одинаковое напряжение с обеих сторон, известное как торможение:

Существует вариант использования, которого следует избегать всегда; то есть включение одной стороны H-моста, что создаст почти прямой путь от источника напряжения до земли. Это приведет к короткому замыканию в вашей цепи и повреждению компонентов, аккумуляторов и всего в цепи. В качестве примера ниже показана только одна сторона, но то же самое будет справедливо и для другой стороны, и если все четыре будут включены одновременно:

Итак, есть еще несколько скрытых деталей, которые необходимо учитывать при разработке драйвера двигателя с Н-образным мостом, но это общая концепция, и именно так работает большинство драйверов двигателя.Как видите, для управления драйвером двигателя необходимо реализовать цифровую логику, функции синхронизации и меры безопасности, но аппаратное обеспечение можно довольно легко связать с микроконтроллером.

Конечно, вам не обязательно строить свой следующий драйвер двигателя из отдельных компонентов (хотя это может быть отличный проект, чтобы узнать о нем, а также, если у вас есть какие-то нишевые спецификации). Существуют микросхемы драйверов двигателей, которые можно легко вставить в вашу печатную плату, а также готовые коммутационные платы и модули, которые вы можете подключить к своим проектам.Вот некоторые из наших фаворитов:

Контроллеры двигателей

Этот раздел будет немного короче предыдущего, поскольку создание драйвера двигателя — это всего лишь вопрос добавления цифрового жгута для управления драйвером и реализации интерфейса для управления. Контроллеры двигателей будут иметь один или несколько из следующих входов:

  • ШИМ
  • Аналоговый сигнал
  • USB
  • Последовательный (I2C, SPI и т. Д.)
  • UART
  • RC (радиоприемник)

Итак, идея контроллера мотора состоит в том, что вы можете просто подключить мотор и источник питания, подключить контроллер к существующему проекту и связываться с ним так же легко, как это позволяет протокол.Цифровая связь с контроллером мотора позволяет даже получать данные обратной связи, такие как измерение тока и обнаружение ошибок.

Контроллеры двигателей

с поддержкой USB позволяют управлять двигателем напрямую с USB-хоста, например компьютера! Программное обеспечение / протокол будут зависеть от самой платы, каждая марка будет отличаться, но это довольно круто. Таким образом, все, что вам нужно для управления драйвером двигателя, — это устройство, которое может связываться с ним с помощью методов, поддерживаемых платой контроллера.

Из-за дополнительных схем, встроенных в контроллеры двигателей, они являются более дорогим вариантом, но если вам просто нужна дополнительная плата, то они идеальны.

Вот несколько из наших любимых контроллеров моторов Maker:

Соответствие спецификации

Последнее, о чем нужно знать, что важно как для драйверов двигателей, так и для контроллеров, — это убедиться, что они соответствуют электрическим характеристикам двигателя. Например, некоторые моторы и совсем маленькие, и предназначены только для игрушек и вождения легких грузов.Они не потребляют слишком много тока и обычно работают при более низком напряжении (менее 12 В). Двигатели большего размера, которые могут приводить в движение большие нагрузки, способны потреблять гораздо большие токи, особенно в условиях остановки или запуска, часто при напряжениях, равных или превышающих 12 В. Вам необходимо убедиться, что как ток (с учетом пиковых скачков), так и номинальное напряжение вашего драйвера / контроллера больше, чем у вашего двигателя.

Какой из них вам подходит?

Надеюсь, это даст вам некоторое представление о различиях между драйверами двигателей и контроллерами двигателей и поможет вам добавить движение в свой следующий проект.Что касается того, какой из них лучше всего подходит для вашего проекта, только вы можете принять это решение, но вот несколько моментов, которые следует учитывать:

  • Контроллерам двигателей не нужно уделять особого внимания, чтобы гарантировать их правильную работу. Если вы можете с ним общаться, вы можете им пользоваться.
  • Драйверы двигателя
  • требуют большего внимания при реализации, поскольку вам необходимо создать программные (или аппаратные) функции для правильного управления полевыми транзисторами, гарантировать, что не будут подаваться неправильные управляющие сигналы, которые могут привести к короткому замыканию и т. Д…
  • Драйверы двигателей обычно дешевле контроллеров, поскольку они более простые устройства.
  • Контроллеры двигателей
  • обеспечивают обратную связь, обнаружение ошибок и другие функции, которые обычно не встречаются на базовых платах драйверов двигателей.
  • Простой старый драйвер двигателя может позволить вам точно контролировать, как двигатель приводится в действие, и дает больший объем разработки.

Если вы когда-либо создавали робота с колесами или какими-либо моторизованными частями, вы столкнетесь с проблемой в первую очередь…

Контроллеры скорости для двигателей постоянного тока и BL

Контроллеры скорости FAULHABER специально разработаны для получения максимальной отдачи от двигателей FAULHABER DC и BL. Они компактны, просты в эксплуатации и обеспечивают точное и эффективное управление скоростью. Индивидуальное регулирование скорости можно легко настроить с помощью компьютера и бесплатного программного обеспечения «FAULHABER Motion Manager».

Speed ​​Control от FAULHABER — это высокодинамичные контроллеры скорости для управления:

В зависимости от размера и состояния поставки на контроллере скорости могут использоваться различные комбинации двигателей и датчиков.Различные размеры, а также гибкие возможности подключения открывают широкий спектр применений в таких областях, как лабораторная техника и производство оборудования, технологии автоматизации, манипуляционные и инструментальные устройства, станки или насосы.

Регуляторы скорости

от FAULHABER могут быть адаптированы к данному приложению с помощью программного обеспечения FAULHABER Motion Manager. С помощью контроллеров скорости можно настроить рабочий режим, параметры контроллера, а также тип и масштаб спецификации заданного значения.Адаптер для программирования USB используется для настройки контроллеров скорости.

Режимы работы двигателей в сочетании с регуляторами скорости

Скорость двигателя регулируется с помощью ПИ-регулятора с изменяемыми параметрами. В зависимости от версии, скорость в регуляторе скорости определяется через подключенную сенсорную систему или без сенсора по току двигателя. Задание уставки может быть выполнено с использованием аналогового значения или сигнала ШИМ. Направление вращения меняется на противоположное с помощью отдельного переключающего входа.Кроме того, можно считывать сигнал скорости контроллера скорости через частотный выход. Двигатели могут дополнительно работать в качестве регулятора напряжения или в режиме фиксированной скорости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *