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集成光编码器用于BLDC 机电反应0222.com

集成光编码器用于BLDC 机电反应

   在产业大多数的电能消耗来自大型机电和牢固速度的驱动体系。因而,能效运动掌握系统应顺应将来实践负载需求使用。BLDC机电满意这一要求经由过程电子换向和调速掌握。机电磁极绕组换向在最好的转子位置的是非常重要的,用于削减电消耗当利用可变转速和负载的状况。转子位置反应可靠性是很重要的,关于运动控制系统的机能。它许可定子绕组准确的换相,最大限度地削减机电电消耗。凡是在120°相移UVW 旌旗灯号用于激活BLDC 机电驱动器的换向。差别的选项可发生UVW旌旗灯号。这能够利用霍尔传感器或开关,能够组装在绕组中或安装在一个小的PCB 上面;计较软件基于反电动势数据从定子绕组;毗连在电机轴上的光学或磁编码器;或先辈的单片光学或磁编码器芯片集成机电外壳傍边。霍尔传感器或开关普遍用于BLDC 机电,因为其低元件本钱。这种方法需求有用的算法来计较UVW,从测得的反向电动势。同时快速微处理器或DSP 需求削减执行时间和削减分外的延迟时间。这种方法的范围,UVW旌旗灯号的发生能够在快速负载变革,在低转速和在同步操纵上寓目到。硬件中检测转子的绝对位置被以为是最可靠的挑选。毗连在BLDC 机电上的光学或磁性编码器是有益的,当需求高精度静态定位,假如使用对本钱不敏感。

挑选磁/光学机电编码

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 在一个BLDC 机电利用三个别离的霍尔传感器/开关发生UVW旌旗灯号基于传感器的安装位置,无论是在定子绕组,或组装在小PCB上,0°,120°和240°,位置相对转子永磁体。在某些状况下,一个磁极环毗连到轴能够用。图1 的右边显现了三个霍尔传感器/开关的机器位置,用于UVW旌旗灯号的发生。UVW旌旗灯号定位精度与关的转子实践位置取决于安装公役与共同霍尔传感器/开关的灵敏度和稳定性。磁场变革许多,因为超温,转子速度和

操纵期限(永磁老化),位置偏差很容易累加+ / - 3°或更多。另一种办法利用四个集成霍尔传感器而且旌旗灯号调度天生正弦/余弦旌旗灯号,此中在360°动弹角度位置是持续可用的。图1的右侧显现了霍尔安插。一个小的永磁铁直径在4-6mm毗连到转轴,经由过程集成霍尔桥收罗发生轮回变革旌旗灯号。传感器安装许可发生一个差分正弦/余弦旌旗灯号,对一般的磁场是不敏感的。正弦/余弦旌旗灯号然后能够经由过程一个正弦-数字转换器转换为绝对位置值。这类插补经由过程计较正弦值除以余弦值的反正切。它供给了转子的绝对位置,可设置6~12位分辨率。

图 1: BLDC机电位置检测的挑选用于换向

  当代混淆旌旗灯号集成的研究进展,让霍尔阵列加上所有的正弦/余弦旌旗灯号调度和插值用于绝对位置,可以在一个编码器IC集成。替代三个别离的霍尔传感器/开关,一个单一的5x5mm封装能够组装在同一个PCB上(参图1)。该Z 旌旗灯号标记转子的zero位置,许可从ABZ旌旗灯号以简朴的办法计较机电的绝对位置,在机电掌握和运动控制系统。从绝对位置也能够发生增量ABZ旌旗灯号可用于监测快速位置变革,以十分低的提早。图2显现了上/下AB旌旗灯号编码,用于增量操纵。当机电的标的目的反转AB旌旗灯号改动其相移。该Z旌旗灯号标记转子的zero位置,许可从ABZ旌旗灯号以简朴的办法计较机电的绝对位置,在机电掌握或运动控制系统。用正弦/余弦到UVW,插值单位的换向旌旗灯号能够发生两个,四个或多个磁极机电范例。在这种情况下,每一个换向旌旗灯号偏移了66°相位。它能够间接掌握BLDC驱动单位用于块换向。它也能够经由过程机电控制器用来发生正弦波换向。一个集成的单芯片磁编码器凡是有多输出选项,用于机电控制器或初级运动控制器。但停顿远落伍于当前的需求。

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图2: 经由过程正弦/余弦发生UVW和ABZ

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  单芯片编码器一体化的停顿,使一个完好的“片上体系”具有多个输出挑选用于BLDC 机电。图3显现了BLDC 机电反应选项,以iC-MH8作为一个例子。在顶部的UVW 其他旌旗灯号的输出选项设置,比方绝对位置经由过程SSI / BiSS接口,ABZ增量和模仿正弦/余弦旌旗灯号。该芯片包罗一个霍尔阵列,模仿旌旗灯号调度,数字正弦/余弦插值,偏差监控,自动增益控制,多编码器的输出格局,UVW机电换向输出,数字设置,线驱动才能,和片内编程。霍尔桥旌旗灯号调度和放大经由过程PGA自动增益控制来抵偿差别的操纵条件,如温度,电源电压或磁场的变革因为温度或老化。

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图3: 绝对磁编码器机电掌握带输出选项

  芯片上的正弦/余弦旌旗灯号放大到1 Vpp,而且经由过程一个差分模仿输出驱动器,用于内部监测或自力的插补。他们也被用于12位及时正弦数字转换器/插补器,以一个十分低工夫提早,小于1μS。12位供给了一个小于0.1°的分辨率。一个绝对位置可读出经由过程串行SSI(同步串行接口)或BiSS接口(双向同步串行接口)的运动控制器。一个开放尺度的SSI / BISS供给高速串行接口,也用于生产线设置。假如需求,集成的RS422 线路驱动器撑持长电缆到机电或运动控制器。ABZ旌旗灯号以2MHz的频次更新而且延迟时间小于1μS。零位可编程256 步(114°)用于增量,192 步(118°)用于UVW接口。也很重要的是要有设置和调度模仿旌旗灯号的才能。这需求一个高质量编码器输出旌旗灯号。挑选BLDC 机电换向磁极设置,可用于各类差别的机电装备范例。可调设置存储在编码器芯片的RAM而且可以编程到片内非易失性ROM 中,上电后可读。

光集成也能够

  磁性编码器芯片可以更好的用于十分刻薄,尘埃和严厉的情况。但是光单片编码器芯片带换向输出经由过程光学系统集成一样变为能够。其机能更高一些,但比照表白,两种手艺齐头并进。图4显现了两个单芯片光学编码器带增量和UVW输出。这里的分辨率界说是码盘肯定的,而且利用三个光学传感器用于发生UVW。机电的极对数界说是码盘设想肯定的。比方,四个光电二极管阵列能够供给高达20,000CPR用一个直径33.2mm的码盘。特别的封装如optoQFN契合这个光学解决方案需求。如今的混淆旌旗灯号集成才能能够供给可靠、高度灵敏单片编码器芯片,而且可设置磁编码器反应选项具有12位分辨率。这与传统的霍尔传感器/开关体系相比较,具有高机能集成到机电壳体。在光学编码器带有集成的UVW输出挑选,也是单芯片解决方案的发展趋势。这些趋向撑持加强机能提高机电电子换向的能量服从,经由过程最好的机电反应解决方案。

图 4: 光学单芯片机电编码器芯片带UVW换向

 

 

 

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上传工夫:2014-01-13