Brushless Sensorloos aansturing

Sensorloos een borstelloze DC motor aansturen is niet bepaald eenvoudig; afhankelijk van wat je precies wilt, zijn er wel IC's voor te krijgen (ik heb geen typenummers). Afhankelijk van wat je precies wilt, is het waarschijnlijk het handigst om een complete controller in te kopen. In de modelbouw worden dergelijke controllers veel gebruikt.

Wat voor motor is het precies? Vermogen, toerental, e.d. zijn wel belangrijke parameters. Weet je iets over de manier waarop de motor gewikkeld is? Heeft deze een sinusvormige of trapeziumvormige tegen-EMK?

Microchip heeft een berg goede application notes voor dit soort dingen, maar dat is alles behalve plug-and-play.

das niet eenvoudig. het probleem is je analoog systeem om de zero cross te bepalen, en het exacte sampling moment. zoiets wordt iedaal in een blok hardware gedaan. Dat is hetgeen ik maak voor de harddisks.

Je kan toch terugkoppelen door middel van de geproduceerde spanning in de spoel die je niet aanstuurt? Ik dacht namelijk dat ze modelbouw borstelloze motoren ook aansturen.

Kan je die controllers overigens niet gebruiken?

[edit]
Op RCgroups heeft er een een tijd terug met een microcontroller succesvol een regelbare brushless motor sturing gemaakt. Misschien dat je daar wat aan hebt.

[Bericht gewijzigd door LED-Maniak op maandag 18 januari 2010 21:27:11 (27%)]

Bij de modelvliegers hebben ze brushless controllers. Deze 60A versie is de kleinste die geschikt is voor 24V. Maar eigenlijk is ie helemaal niet zo duur: Ik heb zelf 30A exemplaren, en die waren nauwlijks goedkoper.

Wat je je moet realiseren is dat als het koppel vrij beperkt is. Dus zonder overbrenging een prop aansturen gaat prima. Maar houd je dat ding tegen, dan duwt ie heel even, en dan gaat het veld te snel om nog maar iets aan invloed te hebben. Pas dan (bij wat toeren) kan de truuk gebruikt worden die door ledmaniak aangehaald wordt. Ik heb zojuist met zo'n ding zitten spelen, en de prop was iets te groot. Geef je dan gewoon rustig gas, dan houdt de prop het uiteindelijk niet bij, en verliest ie hem. neem je dan gas terug en geef je vlot weer gas, dan draait de prop nog en gaat het wel goed om op voldoende toeren te komen dat de terugkoppeling begint te werken.

(Als ie niet genoeg toeren draait dan is de tegen-emk een veel te klein spanningkje en DIE heb je nodig om te weten te komen of je moet schakelen of niet.... )

dat komt omdat ze blind sturen.
de spanning in de niet gebruikte spoel vertelt je niet alles.

een harddisk kan niet allen toerental handhaven maar ook het koppel.

hoe wordt een drive motor gestart

1) inductive sense. er wordt een ijkstroom door elke spoelwinding gestuurd. De tijd die nodig is om tot een bepaalde spanningsniveau te komen wordt gemeten. Daar waarde tijd het langst is, zit de rotor. daar moet dus de eerste commutatie gebeuren (zo heb je geen risico dat de motor eerst een stapje achteruit gaat, of de verkeerde richting op gaat. mocht de kop per toeval op de platters geland zijn dan is het einde verhaal als je de verkeerde kant uit gaat ... )

2) er wordt een veldcalibratie gedaan. Kan ik niks over kwijt. komt erop neer dat we de 'massa' bepalen die we moeten aansturen. dit gebeurt tijdens de eerste paar omwentelingen.

3)de commutatie gebeurt. de processor maakt een 'voorspelling' waar de zero cross moet gebeuren. de spoelstroom wordt onderbroken en de back-emf wordt bekeken. als de crossing gebeurt op het verkeerde moment wordt er bijgeregeld. (das in normaal bedrijf : constant RPM )

bij constant acceleration (we zijn nog aan het optrekken) wordt dit ook gedaan, maar als we missen wordt er gewacht op 2 omwenteling en wordt de tijd daartussen gemeten. dan weten we hoe hard we nu gaan en hoe de acceleratie mag verlopen. informatie vanuit de niet bekrachtigde winding wordt gebruikt om de rotor mee in de gaten te houden. er zit daar een gans algoritme achter en een flink blok analoge regelaars. Het systeem is gemaakt om net hard genoeg te pompen dat de het veld tussen rotor en stator niet 'breekt'. met andere woorden: de rotor kan blijven volgen met het draaiveld in de stator. Het gevolg is dat we altijd op maximum power optrekken ( constant koppel).

Oke, dus als ik het goed begrijp worden die modelbouw motoren gewoon op de gok aangestuurd totdat ze genoeg toeren hebben en dan worden de spoelen gemeten? Dat zou bepaalde instellingen in de ESC en het geluid en opstartgedrag(rotor gaat alle kanten op totdat je genoeg throttle geeft en hij opeens rap begint te draaien) goed verklaren..

Bij een harddisk motor is zoiets natuurlijk niet mogelijk gezien je die maar 1 kant op wil hebben, ook met opstarten.

[Bericht gewijzigd door LED-Maniak op dinsdag 19 januari 2010 03:03:47 (15%)]

@FE: wat me een beetje verbaast, is dat het blijkbaar vaak acceptabel is om een fase onbekrachtigd te laten, terwijl dat juist (als ik het goed heb) een flinke koppelrimpel veroorzaakt.

Hoe worden die harddisk motoren gestuurd? Met blokvormige spanning, een berekend spanningsprofiel, constante stroomregeling, gestuurde stroomregeling, of nog anders? Wat is het back-EMF profiel van die motoren?

Bij een BLDC is er toch altijd één fase onbekrachtigd?
Anders moet je met drie fases werken en dan is hij AC.

Ben er zelf al een tijdje mee bezig, de theorie is makkelijk alleen de realisatie is moeilijk. Ik wil het doen op basis van een PIC18F2431 met "High"-speed A/D. De motor heb ik wel draaiend maar loopt niet ideaal.

Maar als je een beginner bent in elektronica gewoon een kant en klare sturing kopen.

Tja, waar ligt de grens tussen borstelloze AC en DC motoren?

Ik zie niet in waarom je een fase onbekrachtigd zou moeten laten om het een BLDC motor te laden zijn. Die onbekrachtigde fase geeft wel een koppelrimpel, omdat de stroom in de overige 2 fasen gelijk moet zijn. Soms is dat acceptabel, en soms niet.

Er zijn natuurlijk nog wel meer manieren om de rotorpositie vast te stellen, behalve de meting van de Back-EMF en sensoren, en niet alle methoden vereisen dat je een fase onbekrachtigd laat.

Naar mijn mening word de grens bepaald door de manier van aansturen.
zet een encoder achter op een BLDC motor en je hebt een AC servo.

Mijn ervaring met zo'n motoren is dat de meeste regelaars in de modelbouw wereld, en dan spreek ik over vliegtuig toepassingen, meestal werkt met comparatoren die bepalen waar de rotor zich bevindt en een µC die de aansturing doet.
Ook op de commerciële markt waren ze sneller met vliegtuig toepassingen dan brushless op electro buggy's, simpelweg voor het startprobleem, wat bij die toepassing veel koppel vraagt.
Ik heb ook discussies op RC groups gevolgd, en als je die code bekijkt snap je wel dat het echt niet makkelijk is.
En een motor laten draaien is 1, maar een regelaar maken die met vele brushless motoren compatibel is, is 2, en waarvan het rendement ook nogeens goed is, is 3.
Het doel is, vlot opstarten, en onder belasting een zo min mogelijke spanning bij de gewenste frequentie.
Probleem -> minder spanning -> minder koppel -> gevaar dat je rotor het draaiveld niet meer volgt.
@Jouke: BLDC werkt met 3 fasen, 6 banken met een hoop fet's in parallel, 2 per fase om die naar de + of - te trekken.
Verschil met brushless AC en DC?
Ligt idd kort bij elkaar, maar die motoren van de modelbouw zijn synchroon motoren met permanente magneten.
Bij AC toepassingen zitten we meestal met kooianker motoren, die lopen vanzelf aan, gewoon relatie tussen spanning en frequentie correct & binnen tolerantie houden.

edit: Inderdaad.

AC servo zijn ook allemaal met permanente magneten.
Als je die gewoon aan drie fases zet is het ook een synchroon motor.