DC motorun hızını belirlemek için EMF'yi nasıl ölçebilirim?

Bir motorun hızını belirlemek için bir motorun arka EMF'sini ölçmekle ilgileniyorum çünkü ucuz ve ek mekanik parça gerektirmiyor. Motoru sürerken EMF'yi nasıl ölçebilirim?

motor speed back-emf

— Phil Frost
kaynak

+1. Sadece daha fazla bilgi biriktirmek için

— Nick Alexeev

Bunu yapmanın bir yolu, sürüş geriliminden kalan herhangi bir akımın düşmesine izin verecek kadar uzun süren motoru sürmeyi durdurmak ve ardından gerilimi ölçmektir. Akımın durması için geçen süre, sargıların endüktansına bağlı olacaktır. Bu anlaşılması kolaydır ve düzensiz aralık oldukça kısa yapılabilir, ancak bunun belirgin dezavantajları vardır.

Diğer bir yöntem, Ohm yasasının akıllıca kullanılmasını içerir. Bir motor, bir endüktörün, bir rezistörün ve bir voltaj kaynağının seri devresi olarak modellenebilir. Endüktör, motor sargılarının endüktansını temsil eder. Direnç, bu kablonun direncidir. Gerilim kaynağı geri EMF'yi temsil eder ve doğrudan motorun hızı ile orantılıdır.

motor modeli şematik

Motorun direncini biliyorsak ve motordaki akımı ölçebilirsek, motor sürerken arka EMF'nin ne olması gerektiğini çıkartabiliriz ! İşte nasıl:

akım fazla sürece görmezden , çünkü akımın değişim hızıyla orantılı bir indüktör üzerindeki voltaj. Akımda değişiklik olmaması indüktör üzerinde voltaj olmaması anlamına gelir. $L_m$

Motoru PWM ile kullanıyorsak, indüktör motordaki akımı nispeten sabit tutmaya yarar. O zaman umursadığımız şey, gerçekten ortalama voltajı , ki bu sadece görev döngüsü ile çarpılan besleme voltajı. $V_{drv}$

Bu nedenle, direnç olarak modellediğimiz motora ve seri olarak bir gerilim kaynağına uyguladığımız etkili bir voltajımız var. Ayrıca motordaki akımı da biliyoruz ve modelimizin rezistöründeki akım aynı olmalıdır çünkü bir seri devredir. Bu direnç üzerindeki voltajın ne olması gerektiğini hesaplamak için Ohm yasasını kullanabiliriz ve direnç üzerindeki voltaj düşüşü ile bizim uygulanan voltaj arasındaki farkın ters EMF olması gerekir.

Örnek:

motor sargı direnci ölçülen motor akımı Besleme gerilimi görev döngüsü $= R_m = 1.5\:\Omega$
$= I = 2\:\mathrm A$
$= V_{cc} = 24\:\mathrm V$
$= d = 80\%$

Hesaplama:

% 80 görev döngüsünde 24V, motora 19.2V'yi etkin biçimde uyguluyor:

\bar{V_{d r v}} = d V_{c c} = 80 % \cdot 24 V = 19.2 V

$\overline{V_{drv}} = dV_{cc} = 80\% \cdot 24\:\mathrm V = 19.2\:\mathrm V$

Sarma direnci üzerindeki voltaj düşüşü, ohm kanunu, mevcut ve sargı direnci ürünü ile bulunur:

V_{{R,}_{m}} = ben {R,}_{m} = 2 bir \cdot 1.5 Ω = 3 V

$V_{R_m} = IR_m = 2\:\mathrm A \cdot 1.5\:\Omega = 3\:\mathrm V$

Geri EMF etkili sürüş voltajıdır, sarım direnci boyunca daha az voltajdır:

V_{m} = \bar{V_{d r v}} - V_{{R,}_{m}} = 19.2 V - 3 V = 16.2 V

$V_m = \overline{V_{drv}} - V_{R_m} = 19.2\:\mathrm V - 3\:\mathrm V = 16.2\:\mathrm V$

Hepsini bir denklemde bir araya getirmek:

V_{m} = d V_{c c} - {R,}_{m} ben

$V_m = dV_{cc} - R_m I$

— Phil Frost
kaynak

Kayda değer bir nokta, bir indüktörün paralel direnç veya başka bir sızıntıya sahip olması haricinde , herhangi bir zaman aralığı boyunca bir indüktör üzerindeki ortalama voltajın, bu aralığın başlangıcı ile bitişi arasındaki akım farkıyla orantılı olması gerektiğidir. Bir indüktör, belli bir zaman aralığının başlangıcında ve sonunda içinden geçen aynı miktarda akıma sahipse, indüktör boyunca ortalama voltaj sıfır olmalıdır. Bu kural hem ayrık indüktörler hem de indüktör bir model için ideal bir motorla seri olarak geçerlidir.

— supercat,

Ayrıca, eğer bir motor PWM'yi iyi bir frekansta kullanıyorsa, endüktansındaki akım çevrimler arasında bozulmazsa, verimin en iyi olacağını unutmayın . Motoru açık devre yapmak yerine, akım hiçbir şeye düşmedikçe ya da düşene kadar kısa devre yapın (umarım PWM hızı, çalışmadığı kadar hızlı olacaktır). Bir kısa devre motoru yeterince uzun devre yaparsa, akım hiçbir şeye düşmeyecek ve sonra geri dönecektir. Ters akım verimi düşürür, bu nedenle devreyi o noktada açın (veya yalnızca bir akım yönüne izin veren bir transistörden kısa devre yapın).

— Unutma

… durdurma akımı, birinin beslemesinin sarkmadan çıkabileceği miktarı aşarsa, motoru PWM'lemek gerçekten mevcut başlangıç veya yavaş hız torkunu artırabilir . Ayrıca, motor PWM tarafından "talep edilen" hızdan daha hızlı bir şekilde dönüyorsa, fazla enerjinin bir kısmının tekrar kaynağa geri döküleceğini unutmayın (eğer bir kişi güvenle kullanabiliyorsa verimlilik için iyidir).

— supercat,

Ben bir uzman değilim, ama aktüelinizin değişmeyeceğini varsayabileceğinizi sanmıyorum ve endüktansınızı bu kadar kolay görmezden gelebilirsiniz. Dış yükler tork üretecek ve bu tork akımda bir değişiklik üretecektir. Ayrıca PWM, motordaki akımda bir değişiklik yapacaktır ... evet, endüktans “ortalama” tutacaktır, ancak bu düz bir çizgi olmayacak, aynı zamanda voltaj oluşturarak da ortalama hale getirecektir. Bu, projenizi gerçekten ne kadar etkileyecek? Pekala, söyleyemem, tamamen motora ve yüke bağlı, bu yüzden projeden projeye büyük ölçüde değişecek.

— mFeinstein

Bu yöntem bir IEEE makalesinde daha ayrıntılı olarak ele alınmıştır: ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4314629

— Amir Samakar,