Silniki bezszczotkowe prądu stałego Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Porównanie silników prądu stałego komutatorowego i bezszczotkowego V W U + - N S Silnik prądu stałego z komutatorem 3-częściowym (3-biegunowy wirnik i 2-biegunowy stator) Silnik bezszczotkowy prądu stałego z 3-fazowym statorem (2-biegunowy wirnik i 3-biegunowy stator) https://www.infineon.com/.../BLDC_868_v52.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Uproszczony schemat sterowania bezszczotkowych silników prądu https://www.infineon.com/.../BLDC_868_v52.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Uproszczony schemat sterowania bezszczotkowych silników prądu z sensorami Hall do określenia pozycji wirnika https://www.infineon.com/.../BLDC_868_v52.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Sygnał wyjściowy z sensorów Hall i indukowane SEM http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00885a.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Sterowanie silnika BLDC http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00885a.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Uproszczony schemat sterowania bezszczotkowych silników prądu z kontrolą SEM do określenia pozycji wirnika (bez sensorów) https://www.infineon.com/.../BLDC_868_v52.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Uproszczony schemat sterowania bezszczotkowych silników prądu z kontrolą SEM do określenia pozycji wirnika (bez sensorów) – wersja uproszczona z wykorzystaniem przetwornika ADC https://www.infineon.com/.../BLDC_868_v52.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Przebieg fazowy i indukowanej SEM http://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_5/armok01106906.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Metody pomiaru indukowanej SEM http://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_5/armok01106906.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy W uzwojeniach stojana stosuje się połączenie w trójkąt lub gwiazdę 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Silnik BLDC z 9-biegunowym statorem www.tcrconline.com/.../Brushless%20Motors.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Silnik BLDC z 9-biegunowym statorem – połączenie w gwiazdę www.tcrconline.com/.../Brushless%20Motors.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Podstawy Silnik BLDC z 9-biegunowym statorem – połączenie w trójkąt www.tcrconline.com/.../Brushless%20Motors.ppt 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Przykłady wykonania silników BLDC – z zewnętrznym wirnikiem http://www.helishop.pl/index.php?a=opis&k=&id=2309 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Przykłady wykonania silników BLDC – z wewnętrznym wirnikiem http://germanrc.pl/pl/p/TRAXXAS-silnik-VELINEON-3500/2327 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_speed_control 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_speed_control 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) 5-2015 Zygmunt Kubiak pl _ BrushlessCtrl - Wiki_ MikroKopter.pdf

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) – przykład Atmel http://www.atmel.com/images/atmel-2596-sensor-based-control-of-three-phase-brushless-dc-motors_application-note_avr443.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) – przykład Atmel http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7317.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=200567&page=151 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) ISL6700 - sterownik półmostka H https://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/isl6/isl6700.pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) IR2101 - sterownik półmostka H http://www.datasheets360.com/pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) IR2101 - sterownik półmostka H http://www.datasheets360.com/pdf 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) – konfiguracja Układ do konfiguracji ESC (bez programatora) Odbiornik RC zasilany jest ESC Do konfiguracji używany jest również nadajnik RC (aparatura RC) 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) – konfiguracja W konfiguracji wykorzystuje się dźwięki emitowane przez silnik (poniżej przykład dla jednego z rozwiązań ESC) W tabeli przedstawione są dostępne tryby programowania 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) – konfiguracja Po wejściu do wybranego trybu programowania, regulator generuje opisane w tabeli serie dźwięków; wyjście z danego trybu po wybranej serii impulsów oznacza wybór opcji Z opisu widzimy, że moduł ESC ma realizuje znacznie więcej funkcji niż bezpośrednia regulacja obrotów – co jest możliwe dzięki mikrokontrolerowi w układzie ESC 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino - przykład http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino - przykład Current Voltage Battery Compatibility Frequency Response 18 A 11.1-14.8V 3S-4S LiPo 30-450 Hz http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino - przykład rpm/V Shaft 3S Battery / Prop 4S Battery / Prop Current Max Current 920 kv 8mm 11.1V / 10x4.5 14.7V / 8x4.5 15-25A 30A kv = rpm/V http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino - przykład #include <Servo.h> Servo myservo; // definicja obiektu servo int val; // zmienna sterująca obrotami silnika void setup() { Serial.begin(9600); myservo.attach(9); // wyjście sygnału (pin 9) do sterowania obiektem servo } void loop() val = 1050; delay(500); myservo.writeMicroseconds(val); Serial.println(val); http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino – przykład Układy ESC sterowane są analogicznym sygnałem jak serwo (PWM z impulsami o szerokości 1 – 2 ms) i stąd w szkicu testowym wykorzystano bibliotekę Servo.h Funkcja writeMicroseconds() umożliwia wygenerowanie sygnału PWM o szerokości impulsu podanej w mikrosekundach myservo.writeMicroseconds(val); gdzie val = 1050; generuje impuls PWM o szerokości 1050 µs W przedstawionym przykładzie wykonano całą serię badań co pozwoliło przedstawienie charakterystyki udźwigu badanego silnika w zależności od obrotów zadawanych poprzez szerokość impulsów PWM; parametrem były dwa śmigła: 1045 i 8045 Stanowisko badawcze składało się z systemu sterowania na bazie Arduino, silnika z ESC, zasilacza 12V/36A oraz wagi cyfrowej http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino – przykład http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Silniki bezszczotkowe prądu stałego (ang. Brushless DC Motor (BLDC)) Sterowniki silników bezszczotkowych (BLDC) Brushless Electronic Speed Control (ESC) i Arduino – przykład Wyniki badań http://robotic-controls.com/learn/projects/dji-esc-and-brushless-motor 5-2015 Zygmunt Kubiak

Dziękuję Zygmunt Kubiak 09-2006