Positioneren met een hall-sensor

Gepost door Jeroen Vreuls op woensdag 10 november 2021

De motor

De hall-sensor zit achterop de motor gemonteerd. De motor moet dan wel een doorlopende as hebben, anders wordt het moeilijk monteren. Het printje is vast gesoldeerd op de motoraansluitingen, daar zit ook de bedrading op gemonteerd voor de motor en de hall-sensor. Daar komen dus vijf draden af. Deze motor had ik nog liggen en wilde daar eens mee experimenteren. Ik heb wel de standaard hall-sensor vervangen voor de SS411-T3, omdat de oude sensor stuk was.

Motor met sensorprintMotor met sensorprint

Hier kun je zien hoe het een en ander gemonteerd is op de motor. De magneet zit in een kunststof huisje en is op de as gelijmd. Op het printje zit ook een connector (hier niet getekend) waar de bedrading op zit.

Motor met vertragingMotor met vertraging

Zoals je kunt zien is het een drietraps planetaire vertraging met een verhouding van 110,592 : 1. Hoe ik daar aan komen ben leg ik hieronder uit. Het zonnewiel van de eerste trap zit op de motoras en het zonnewiel van de tweede trap wordt aangedreven door de satellietdrager van de eerste trap. De satellietdrager van de derde trap drijft de uitgaande as van de planetaire vertraging aan.

Omdat ik deze motor had liggen, wist ik niet wat de vertraging was. Dus dat werd tanden tellen. Ik had het ook met de hall-sensor kunnen doen, kijken hoeveel pulsen er nodig waren voor één omwenteling van de uitgaande as van de vertraging. Maar dan had ik eerst de software moeten schrijven, en via een display had ik het dan kunnen zien. Maar je kunt het ook uitrekenen als je het aantal tanden weet.

Er is een formule hoe je uit kunt rekenen hoeveel tanden de tandring heeft, die hoef je dus niet te tellen. Maar dan moet je wel het aantal tanden van het zonnetandwiel en het aantal tanden van de satelliet tandwielen weten.

Die formule is:
T_t = T_z + 2 \times T_s

Berekening planetaire vertragingBerekening planetaire vertraging

Tt is dus het aantal tanden op de tandring die berekend kan worden, Tz is het aantal tanden op het zonnetandwiel en Ts is het aantal tanden op de satelliet tandwielen.

Het zonnetandwiel heeft 15 tanden en het satelliet tandwiel heeft 21 tanden. Dan wordt de berekening als volgt: 15 + 2 x 21 = 57. De tandring heeft dus 57 tanden, deze berekening klopt altijd. Als je het aantal tanden van het zonnetandwiel en van het satelliet tandwiel maar weet.

Nu we het aantal tanden weten, kunnen we ook de vertraging van het planetaire tandwielstelsel uit rekenen. Ook daar is weer een formule voor:
1 + \frac{T_t}{T_z}
Dit is voor één trap.

Volgens de formule krijgen we dan: 57 : 15 = 3,8 + 1 = 4,8. Maar deze planetaire vertraging heeft drie trappen. Dan wordt het dus 4,8³ = 110,592. De totale vertraging is dus 110,592 : 1 en daar kun je redelijk mee positioneren in combinatie met een hall-sensor.

We weten dat de hall-sensor één puls per omwenteling van de motoras geeft, nu kunnen we ook uitrekenen hoeveel graden de uitgaande as van de vertraging verdraaid bij één puls. Een omwenteling van de motoras = 360° : 110,592 = 3,255° per puls. Dat is dus redelijk precies, als het nog nauwkeuriger moet is er dus nog een grotere vertraging nodig. Je zou nog een extra vertraging kunnen maken met een tandriem en tandriemwielen. Met bijvoorbeeld een extra verhouding van 3 : 1 kom je dan uit op 3 x 110,255 = 330,765. Dan wordt het aantal graden wat de uitgaande as verdraaid, 360° : 330,765 = 1,088°. Maar voor het voorbeeld is alleen de planetaire vertraging gebruikt en dat is redelijk nauwkeurig.

Hoewel we het niet gaan gebruiken, is een voorbeeld om het toerental te controleren ook wel leuk. Stel de motor draait 5 Hz, dan geeft de hall-sensor dus 5 pulsen per seconden. Dan draait de motor dus 5 x 60 = 300 toeren per minuut. De motor is een 12 V DC type en op 12 V DC draait de motor (via de motorregelaar) ± 57 Hz, dan is het toerental van de motor dus 57 x 60 = 3420 toeren per minuut. De uitgaande as van de vertraging draait nu met een toerental van 3420 : 110,592 = 30,92 toeren per minuut. En bij 5 Hz is dat 300 : 110,592 = 2,71 toeren per minuut.

Op deze manier kun je dus het toerental berekenen. En met de juiste software kun je het toerental controleren en constant houden bij zwaardere belastingen, maar dat gaan we nu niet bespreken.