Sensorfeedback
Für die Drehzahlrückführung stehen verschiedene Sensoren zur Verfügung. Am häufigsten sind optische Encoder und Hall-Effekt-Sensoren. Ein optischer Encoder besteht aus mehreren Komponenten. Bringen Sie eine Scheibe auf der Welle des nicht antriebsseitigen Motors an. Eine Infrarot-LED liefert eine Lichtquelle auf einer Seite des Rades und ein Fototransistor erkennt Licht auf der anderen Seite des Rades (siehe Abbildung 9). Licht, das durch die Schlitze im Rad läuft, schaltet den Fototransistor ein. Wenn sich die Welle dreht, schaltet sich der Fototransistor ein und aus, wenn das Licht durch die Radnut läuft. Die Frequenz, mit der der Transistor ein- und ausgeschaltet wird, kennzeichnet die Drehzahl des Motors. Bei Anwendungen, bei denen der Motor verschoben wird, wird auch ein optischer Encoder zur Rückmeldung der Motorposition verwendet.
Hall-Effekt-Sensoren werden auch zur Rückmeldung der Geschwindigkeit verwendet. Hall-Effekt-Sensoren erfordern, ähnlich wie optische Encoder, ein rotierendes Element, das am Motor befestigt ist, und ein stationäres Element. Das Drehelement ist ein Rad, an dem die Außenkante mit einem oder mehreren Magneten befestigt ist. Ein stationärer Sensor erkennt den vorbeiziehenden Magneten und erzeugt einen TTL-Impuls. Abbildung 10 zeigt die Grundkomponenten eines Halleffektsensors.
Anti-elektromagnetischer Fluss (BEMF)
Eine andere Form der schnellen Rückmeldung von BDC-Motoren ist die BEMF-Spannungsmessung. Die BEMF-Spannung ist proportional zur Drehzahl. Abbildung 11 zeigt die Position der BEMF-Spannung, die in der bidirektionalen Treiberschaltung gemessen wird. Mit einem Spannungsteiler wird die BEMF-Spannung auf einen Bereich von 0 bis 5 V abgesenkt, damit sie vom Analog-Digital-Wandler gelesen werden kann. Die BEMF-Spannung wird zwischen PWM-Impulsen gemessen, wenn ein Ende des Motors schwebend ist und das andere Ende geerdet ist. In diesem Fall arbeitet der Motor als Generator und erzeugt eine der Drehzahl proportionale BEMF-Spannung.
Alle BDC-Motoren verhalten sich aufgrund von Effizienz- und Materialunterschieden etwas anders. Das Experiment ist der beste Weg, um die BEMF-Spannung für eine gegebene Motordrehzahl zu bestimmen. Das Reflexionsband an der Motorwelle hilft dem digitalen Drehzahlmesser, die Motordrehzahl (in U / min) zu messen. Beim Messen der BEMF-Spannung während des Ablesens des digitalen Drehzahlmessers wird die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der BEMF-Spannung ermittelt.
Hinweis: Die Anwendungshinweise AN893 von Microchip enthält Beispiele für Firmware und Schaltungen zum Lesen von BEMF-Spannungen mit dem PIC16F684.
abschließend
Gebürstete Gleichstrommotoren sind einfach zu bedienen und zu steuern, so dass sie einen kurzen Designzyklus haben. PIC-Mikrocontroller, insbesondere solche mit CCP- oder ECCP-Modulen, sind ideal für den Betrieb von BDC-Motoren.
