Pozycjonowanie silnika BLDC
Silniki BLDC (bezszczotkowe silniki prądu stałego) to popularny wybór w robotyce, automatyce przemysłowej i systemach CNC, gdzie liczy się precyzyjne sterowanie ruchem. Często pojawia się pytanie o pozycjonowanie: czy można dokładnie ustawić silnik BLDC bez enkodera, a jeśli tak – z jaką precyzją? Zapraszamy do lektury.
Z tego artykułu dowiesz się:
- Jak działa pozycjonowanie w silnikach BLDC?
- Co wpływa na dokładność pozycjonowania?
- Obliczenia dokładności pozycjonowania silnika BLDC
- Luz kątowy w przekładni? Sterownik to ogarnie!
- Wnioski – czy enkoder jest konieczny?
Jak działa pozycjonowanie w silnikach BLDC?
Silniki BLDC mogą być precyzyjnie pozycjonowane, ale kluczowe jest odpowiednie sterowanie. Można do tego wykorzystać czujniki Halla lub enkoder, który monitoruje pozycję wirnika. Jeśli bazujemy wyłącznie na czujnikach Halla, dokładność zależy od liczby impulsów na obrót, które generują te czujniki. Warto więc przyjrzeć się bliżej temu, jakie czynniki wpływają na precyzję pozycjonowania.
Co wpływa na dokładność pozycjonowania?
Na precyzję pozycjonowania silnika BLDC składa się kilka czynników, które warto wziąć pod uwagę przy projektowaniu systemu.
- Liczba impulsów na obrót – Im więcej impulsów, tym dokładniejsza kontrola. Standardowo trzy czujniki Halla generują 6 impulsów na obrót wałka. W zaawansowanych sterownikach, takich jak MiControl, można liczyć dodatkowe zbocza narastające i opadające, co zwiększa tę liczbę do 24 impulsów na obrót.
- Przełożenie przekładni – Zastosowanie przekładni, np. planetarnej, zwiększa liczbę impulsów na wyjściu, co poprawia precyzję. Oznacza to, że im większe przełożenie, tym większa dokładność możliwa do uzyskania.
Aby lepiej to zobrazować, przejdźmy do przykładu obliczeniowego.
Obliczenia dokładności pozycjonowania silnika BLDC
Rozważmy silnik BLDC współpracujący z przekładnią planetarną o przełożeniu 100 i kołem modułowym M2 z 23 zębami oraz średnicą podziałową 46 mm.
Krok 1: Impulsy na wałku wyjściowym przekładni
Przyjmujemy, że silnik generuje 24 impulsy na obrót. Przekładnia o przełożeniu 100 oznacza, że wałek silnika musi wykonać 100 obrotów na jeden obrót wałka wyjściowego.
Liczba impulsów na obrót wałka wyjściowego: 24 × 100 = 2400 impulsów/obrót
Teraz możemy przejść do obliczenia dokładności pozycjonowania na kole modułowym.
Krok 2: Dokładność pozycjonowania na kole modułowym
Koło modułowe M2 z 23 zębami ma średnicę podziałową 46 mm.
Obwód koła podziałowego: π × 46 mm ≈ 144.51 mm
Dokładność pozycjonowania: 144.51 mm / 2400 ≈ 0.0602 mm (60.2 μm)
Otrzymana wartość pokazuje, że możemy osiągnąć bardzo dużą precyzję, ale należy również wziąć pod uwagę luz kątowy.
Luz kątowy w przekładni? Sterownik to ogarnie!
W rzeczywistych systemach przekładnie mają luz nawrotny, który może wpływać na dokładność. Jest to mechaniczne zjawisko wynikające z konstrukcji przekładni, którego całkowicie nie da się uniknąć. Jednak sterowniki MiControl posiadają funkcję kompensacji tego efektu, więc nie musimy się nim przejmować. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie jeszcze większej dokładności.
Wnioski – czy enkoder jest konieczny?
Dzięki odpowiedniemu dobraniu parametrów, sterownik BLDC może osiągnąć dokładność rzędu 60.2 mikrometra na impuls. Dla wielu zastosowań przemysłowych jest to wystarczające. Jeśli jednak Twoja aplikacja wymaga jeszcze większej precyzji, można zastosować enkoder o wyższej rozdzielczości.
Nie jesteś pewien, czy Twój napęd wymaga enkodera?
Skontaktuj się z nami
Pomożemy dobrać najlepsze rozwiazanie do Twojej aplikacji!
