AB-018 Fahr Brushless Langlebige Vibrationsmotoren, Präzisionsmicrodrive
Einführung
Für eine lange Zeit, alle von DC-Versorgungen angetrieben Motoren verließen Metall oder Kohlebürsten zur Verwendung von elektrischer Leistung an den internen Komponenten des Motors zu gewährleisten. Inzwischen ist es in größerem Motor-Design hat auch seit über 100 Jahren möglich, ohne Verwendung von Bürsten einen drehenden Motor zu schaffen, indem eine AC-Stromversorgung verwendet wird.
Bei der Verwendung des gleiche Designs wie traditionellen 3-Phasen-Wechselstrommotoren, das Problem bei der Verwendung von ‚Brushless-Motoren‘ angetriebene von einer Gleichstromquelle, waren nicht der Motor selbst, sondern die Fahrer. Erst die digitale Signalverarbeitung und hochintegrierten Schaltungen angekommen, dass Fahr Brushless-Motoren von einer Gleichstromquelle möglich wurde angetrieben.
Diese Brushless-Motoren sind in der Regel effizienter sein, aber der große Vorteil ist die erweiterte Lebensdauer. Das heißt, sie in Produkte beliebt sind, die oder konstante Rotation verlängert erfordern. In der Vergangenheit DC Brushless-Motoren sind Geräte wie Videorecorder, Drucker und Festplatten verwendet.
‚Gebürstet‘ DC-Motoren sind häufiger, bis zu dem Punkt, wo wir nicht oft feststellen, dass sie gebürstet werden und stattdessen einfach sie nennen ‚Vibrationsmotoren‘. oder etwas ähnliches. In der Tat, wenn ein Motor nicht ausdrücklich sagen, dass es Brushless ist man davon ausgehen kann, dass es gebürstet wird, aber sicherstellen, dass Sie immer die Produkt-Datenblatt überprüfen.
Bürstenmotoren arbeiten, indem sie im Inneren des Motors einen Strom an die Ankerwicklungen angelegt wird. Da die Wicklungen in einem Magnetfeld (hergestellt von dem Strontium / Eisen-Magneten gezeigt in dem Diagramm unten) bewirkt, dass der Strom die Welle zu drehen. Damit die Wellendrehung in derselben Richtung fortzusetzen, muss der Strom periodisch umgekehrt werden, wenn die Spulen durch das Magnetfeld passieren. Ohne die Welle umgekehrt wird nur zur Hälfte einer Richtung würde drehen und dann stoppen.
Nachteile von Brushed Vibrationsmotoren
Lichtbögen können auch Funkstörungen erzeugen, wenn auch mit zusätzlichen Schaltungen / Komponenten, dies unterdrückt werden kann.
Wie Brushless Vibrationsmotoren Arbeits
Brushless Vibrationsmotoren überwinden diese Probleme oben diskutiert durch stationäre Spulen verwendet bezeichnet einen Stator (im Gegensatz zu einem Anker gegenüber). Anstelle der Put-Magneten bleiben (wie in Bürstenmotoren), in dem bürstenlosen Design ist der Magnet an die Welle angebracht und damit dreht. Leistung wird zu einem Zeitpunkt in einem bestimmten Muster auf eine Spule angelegt. Die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld, sondern fix Drehfeld des Magneten, und dem feststehenden, aber veränderlichen Magnetfeld der Wicklungen verursacht Kräften, die in die Drehung der Welle übersetzt werden.
Nun werden die Spulen stationär bleiben, so gibt es keine Notwendigkeit für den Kommutator oder Bürsten.
Dies bedeutet, dass bürstenlose Vibrationsmotoren leiden nicht unter den gleichen mechanischen Verschleiß Problemen als Bürstenmotor, der eine viel längere Lebensdauer übersetzt. Diese verlängerte Betriebsdauer macht sie ideal für Anwendungen, die Dauereinsatz erfordern, wie einige in der mechanischen Hilfe Feld gefunden, oder einen zuverlässigen Lang Service zu nutzen, wie militärische oder industrielle taktile Alarmierungs.
Darüber hinaus ist die Wirkung der Lichtbogen entfernt und deshalb sind sie sicher in explosionsgefährdeten Umgebungen verwendet werden und nicht stören Funksignale. Das heißt, sie können in ATEX-konformen Geräten verwendet werden.
Allerdings kommt dies auf Kosten eines zusätzlichen Designanforderung. Damit die Leistung an die richtigen Spule zum richtigen Zeitpunkt eingeschaltet werden soll, muss die Position der Welle bestimmt und Signale zu den korrekten Statorwicklungen gesendet werden. Deshalb bürstenlosen Vibrationsmotoren erfordern eine zusätzliche Steuerung integrierte Schaltung (IC) ihren korrekten Betrieb zu gewährleisten.
Das Fahren eines bürstenlosen Vibrationsmotor
Einige Brushless-Motoren haben einen speziellen Treiber-IC bereits im Gehäuse eingebaut, während einige nicht und daher eine externe Schaltung erfordern den Motor anzutreiben.
Es ist in der Regel möglich zu sagen, ob es ein integrierter Treiber durch die Anzahl der Anschlussleitungen ist. Brushless Vibrationsmotoren, die 3 führt haben erfordern einen externen Treiber, während diejenigen mit 2 Leitungen erfordern einfache Gleichstromleistung (+ und -, Nennspannung) den internen Treiber-IC zu betreiben.
Wir werden sehen, wie jede Art wiederum zu fahren.
Brushless Vibrationsmotoren mit integriertem Treiber
Dieses ist sicherlich die einfachere der beiden. Mach einfach den Motor mit einer Gleichspannung zwischen der unteren Grenze der Certified Anfangsspannung und der oberen Grenze der maximalen Betriebsspannung des Motor in Schwingungen zu versetzen. Die Explosionszeichnung oben ist unser 910-101 Brushless-Münze Vibrationsmotor und Sie können den Treiber-IC neben den Verbindungsleitungen sehen.
Es wird viel wie ein normaler gebürstet Vibrationsmotor verhalten, so gibt es andere Themen der Elektronik, die Sie erforschen wollen. Beispielsweise:
Es ist ein bemerkenswerter Unterschied jedoch. Da die Anschlussleitungen Leistung an dem Treiber-IC bereitzustellen, ist es nicht möglich, ein PWM-Signal zu verwenden, um die Motoren zu fahren. Stattdessen führt dies den Chip wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, es nicht in der Lage zu machen, um richtig die Position des Motors zu messen und die Welle effektiv antreiben.
Die andere Sache zu beachten ist, dass der bürstenlose Motor mit integriertem Treiber kann nicht in umgekehrter Richtung gefahren werden. Anschließen des Motors führt von hinten nach vorne (das heißt die negative Spannung an die roten (+) führen und positive Spannung an den schwarzen (Anschluss -) Leitung) wird die Treiber-IC beschädigen!
Sensorless Brushless Vibrationsmotoren
Jedoch aufgrund der geringen Induktivität von kleineren Motoren und damit im unteren Rücken emf Spikes, ist es schwierig, zuverlässig EMF messen zurück. Wir hatten Probleme, Brushless-Motor Entwickler-Kits von Atmel und ST zu erhalten unsere 912-101 Motor richtig zu fahren, so richteten wir unsere Aufmerksamkeit auf spezielle Treiber-ICs. (Es ist die Kompatibilität mit diesen Treiber Entwicklungs-Kits zu gewährleisten und so viele dedizierten Treiber-ICs wie möglich, dass wir eine Sensor-basierte Version des 912-101 Motors entwickelst).
Viele bürstenlosen DC-Motor-Treiberschaltungen haben Sensor und geber Modi, die für Sie kümmern sich um alle Positionsmess und Leistungssteuerung stattfinden wird. Einfach den Motor an die entsprechenden Pins mit der vorgeschlagenen externen Schaltungsanordnung.
Basierend auf diesem Ansatz haben wir eine Treiberschaltung empfehlen, die wir mit unserem sensorlosen bürstenlosen Vibrationsmotor 912-101 erfolgreich verwendet haben.
Die DRV11873 und M10-400 Evaluation Board
Der einfachste Weg, einen unserer Brushless-Motoren zum Antrieb ist die M10-400 Precision Controller ™ zu verwenden. Es ist ein Evaluation-Board basiert auf dem DRV11873 von Texas Instruments, einem geberlosen BLDC-Treiber-Chip. Es hat unseren bisherigen Tests Aufbau der TDF5140A (unten) aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und Leistung ersetzt.
Die M10-400 ist bevölkert mit allen Komponenten und Schaltungen einen Delta Schlußmotor ohne Anpassungen Laufwerk erforderlich, schließen einfach eine 5-V-Spannungsquelle und die onboard-PWM-Generator arbeitet mit dem Chip, den Motor anzutreiben. Zum Antrieb kann einen Stern gewickelten Motors, das Widerstandsnetzwerk entfernt werden und der COM-Anschluss ist über den Schraubanschluß. Siehe die Diskussion über Delta Wunde und Stern gewickelte Motoren im TDF5140A für weitere Informationen zu diesem Thema.
Für die weitere Entwicklung ist es möglich, ein externes PWM und Zugriff auf alle den I / O-Pins über die SMD-Testpunkte und Jumper zu verbinden. Weitere Informationen über die M10-400 und DRV11873 finden Sie auf der Produktseite das Datenblatt und Bedienungsanleitung zum Download bereit. Das Video unten zeigt, wie einfach es ist, aufzustehen und läuft mit Brushless-Motoren:
Der TDF5140A Sensorless bürstenlosen Vibrationsmotor-Treiber-Chip
Dieser integrierte Chip hergestellt von NDX Semiconductors, vormals Philips Semiconductors, ist das, was wir bisher verwendet, um unsere in-house Tests der 912-101 durchzuführen. Es hat eine Reihe von wichtigen Funktionen, die großen Vorteile haben:
In Bezug auf den letzten Punkt, müssen wir tatsächlich eine leichte Modifikation machen mit den 912-101 zu arbeiten. Brushless-Motoren kommen in Stern oder Dreieck (Stern) Wicklungen. Die TDF IC hat sich in Gegen-EMK-Sensor eine integrierte, die auf 4 Meßpunkte basiert, eine für jede Wicklung und einer zentralen Stelle (als ‚Sternpunkt‘ bekannt). Allerdings hat die 912-101 eine Dreieckswicklung, so dass wir keine Verbindung zum zentralen Messpunkt. Stattdessen müssen wir den Sternpunkt von den anderen Anschlussleitungen simulieren.
Die Sensorschaltung ist eigentlich ziemlich einfach. Wir nehmen jeden der Motoren führt und schließen Sie einen 110 kOhm-Widerstand in Serie. Alle Widerstände werden dann miteinander verbunden und anschließend mit MOT0 (Stift 17, eine Eingabe von dem Sternpunkt der Motorspulen). Siehe den oberen rechten Bereich des Schaltbild unten:
Die Stifte Vp und VMOT sind die Versorgungsspannung für die Chip-Elektronik und die Versorgungsspannung für den Motor, respectively. Wir haben sie miteinander verbunden sind, die Schaltung zu vereinfachen, aber es ist auch möglich, die Elektronik und Strom der Motor separat zu steuern. Vp muss zwischen 4V und 18V sein, und VMOT zwischen 1,7V und 20V sein muss. Wenn sie zusammen die minimale verbunden angelegte Spannung ist daher 4V.
Laden Sie das vollständige Datenblatt hier:
Diese Treiberschaltung erfordert die Verwendung eines variablen analogen Gleichstromsignals, das die Drehzahl des Motors zu variieren - dies kann nicht mit ungefiltertem PWM erfolgen.
Schlussfolgerung
Wir haben die Nachteile der normalen ‚gebürstet‘ Vibrationsmotoren diskutiert. Dazu gehört nicht geeignet für lange Standzeiten und mehr Lichtbogen, sowohl aufgrund der internen Edelmetallbürsten. Es gibt einen anderen Weg, um einen Gleichstrommotor zu konstruieren, durch stationäre Wicklungen verwendet und einen beweglichen Magneten. Diese ‚Brushless‘ Vibrationsmotoren sind langlebig und die Gefahr des Überschlagens entfernen, so dass sie geeignet für ATEX-konforme Geräte.
Als Ergebnis sind sie immer beliebter für viele verschiedene Anwendungen, insbesondere solche, die in der Nähe von Dauerbetrieb erfordern oder nur schwer zu warten.
Jedoch erfordern sie auch einen Treiber-IC, dass die Spulen entsprechend der Position der Motorwelle und Kraft messen kann. Einige bürstenlose Vibrationsmotoren haben bereits ein Treiber-IC in das Motorgehäuse eingebaut, wie unser 910-101 Brushless-Münze Vibrationsmotor, aber einige benötigen einen externen Treiber.
Ein Beispiel für die Schaltung wurde NDX Semiconductor TDF5140A Treiber-IC, dargestellt, die mit Motoren wie unser 912-101 ERM bürstenlosen Vibrationsmotor effektiv verwendet werden können.