發布日期：2022-10-09 點擊率：318
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內容來自用戶:xuwei
無刷直流電機的工作原理
無刷直流電機的控制結構
無刷直流電機是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(P)影響：N=120．f/P。在轉子極數固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。無刷直流電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器)，控制定子旋轉磁場的頻率并將電機轉子的轉速回授至控制中心反復校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說無刷直流電機能夠在額定負載范圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。無刷直流驅動器包括電源部及控制部如圖(1)：電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。電源部可以直接以直流電輸入(一般為24V)或以交流電輸入(110V/220V)，如果輸入是交流電就得先經轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉成3相電壓來驅動電機。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(Q1～Q6)分為上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)連接電機作為控制流經電機線圈的開關。控制部則提供PWM(脈沖寬度調制)決定功率晶體管開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。無刷直流電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩定于設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據。但這只是用來做為速度控
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編碼器的分類
從編碼器檢測原理上來分，還可以分為光學式、磁式、感應式、電容式。常見的是光電編碼器和霍爾編碼器。光電編碼器是屬于光學式編碼器，而霍爾編碼器則屬于磁式編碼器。
編碼器的原理
1、光電編碼器的原理解析
光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換為脈沖數字量的傳感器。由光電碼盤和光電檢測裝置組成。光電碼盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形的小孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，檢測裝置檢測輸出對應的脈沖信號，一般輸出A,B兩路具有一定相位差的方波信號，通過兩路輸出信號，可判斷電機的轉動方向。
2、霍爾編碼器的原理解析
霍爾編碼器則是一種通過磁電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。霍爾編碼器由霍爾碼盤和霍爾傳感器組成。霍爾碼盤在一定直徑的圓板上等分地布置有不同的磁極。霍爾碼盤與電機同軸，電機旋轉時，霍爾元件檢測輸出對應的脈沖信號，一般輸出A,B兩路具有一定相位差的方波信號，通過兩路輸出信號，可判斷電機的轉動方向。
兩種編碼器的檢測原理是一樣的，都是通過輸出A,B相的方波信號來檢測。只不過光電式的編碼器精度要比霍爾式編碼器的精度高許多。
簡單的檢測原理示意圖：
如何計算轉速？
計算電機的轉速都是通過檢測輸出脈沖的個數來進行計算的。其大概原理是：比如一個500線的電機（轉一圈會輸出500個脈沖），只要通過單片機定時器設定一個固定的檢測時間，假如定時1S的時間，然后通過單片機的外部中斷或者輸入捕獲等方式獲得1S鐘內的脈沖個數，假如1S內檢測到1000個高電平（1000個脈沖），那么就代表了電機剛好轉過兩圈，這時就可以根據輪子的直徑來算出其對應的轉速了。
為了提高檢測精度，你還可以通過同時檢測AB相兩路輸出的高低電平，具體和檢測一路的原理類似。
總結：在電機加裝一個霍爾傳感器無非就是為了測定電機的轉速來使用的，一般傳感器可以給控制器提供一個反饋的信號，根據反饋信號就可以進行信號的調制，形成一個閉環控制方式。
描述
無刷直流電動機是拆下電刷和換向器的電動機之一，它的特點是：
（1）永磁場型更換直流電機（定子側）和電樞繞組（轉子側）的磁場永磁體，將永磁體放置在轉子側，電樞繞組放在定子側。
（2）代替由于換向器位置的變化而使用電刷進行通電切換，使用霍爾開關來檢測轉子位置信號并反饋到逆變器以控制通電。
直流無刷電機使用永磁轉子，在定子的適當位置放置所需數量的霍爾開關SS2712（該器件集成了一個電壓調節器、帶動態偏移消除系統的霍爾傳感器、小信號放大器、施密特觸發器和一個帶內部上拉電阻的開漏輸出驅動器，它可與雙極型晶體管電路或CMOS邏輯電路器件協同工作。），它們的輸出和相應的定子繞組的供電電路相連。當轉子經過霍爾開關附近時，永磁轉子的磁場令已通電的霍爾開關輸出一個電壓使定子繞組供電電路導通，給相應的定子繞組供電，產生和轉子磁場極性相同的磁場，推斥轉子繼續轉動。到下一位置，前一位置的霍爾開關停止工作，下位的霍爾開關導通，使下一繞組通電，產生推斥場使轉子繼續轉動。如此循環，維持電機的工作。
在這里，霍爾開關起位置傳感器的作用，檢測轉子磁極的位置，它的輸出使定子繞組供電電路通斷，又起開關作用，當轉子磁極離去時，令上一個霍爾開關停止工作，下一個器件開始工作，使轉子磁極總是面對推斥磁場，霍爾開關又起定子電流的換向作用。
無刷電機中的霍爾傳感器，既可使用霍爾元件，也可使用霍爾開關。使用霍爾元件，一般要外接放大電路；使用霍爾開關，可直接驅動電機繞組，使線路大為簡化，用SS2712霍爾開關鎖定電路直接驅動電機，鐵磁材料受到磁場激勵時，因其導磁率高，磁阻小，磁力線都集中在材料內部。若材料均勻，磁力線分布也均勻。如果材料中有缺陷，如小孔、裂紋等，在缺陷處，磁力線會發生彎曲，使局部磁場發生畸變。用霍爾探頭檢出這種畸變，經過數據處理，可辨別出缺陷的位置，性質（孔或裂紋）和大小（如深度、寬度等）。
責任編輯；zl
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