Fırçasız motor kontrol prensibi

Motor sürücü kontrolü, motorun dönmesini veya durmasını ve dönüş hızını kontrol etmektir. Motor sürücü kontrol parçasına elektronik hız kontrolörü (ESC) de denir. Elektriksel ayarlama, fırçasız ve fırçalı motorlar dahil olmak üzere farklı motorların kullanımına karşılık gelir.

Fırçalı motorun kalıcı mıknatısı sabittir, bobin rotorun etrafına sarılmıştır ve rotorun sürekli dönmesini sağlamak için fırça ile komütatör arasındaki süreksiz temas yoluyla manyetik alanın yönü değiştirilir.

Fırçasız motorAdından da anlaşılacağı gibi, fırça ve komütatör adı verilen parçalara sahip değildir. Rotoru kalıcı bir mıknatıstır, bobini ise sabittir. Doğrudan harici güç kaynağına bağlanır.

Aslında fırçasız motor da elektronik bir regülatöre ihtiyaç duyar; bu da temelde bir motor sürücüsüdür. Sabit bobin içindeki akımın yönünü her an değiştirerek, bobin ile kalıcı mıknatıs arasındaki itici kuvvetin sağlanmasını ve sürekli dönüşün devam etmesini garanti eder.

Fırçasız motor, elektriksel ayarlamaya gerek kalmadan çalışabilir; motora doğrudan elektrik verilmesiyle de çalışabilir, ancak bu şekilde motor hızı kontrol edilemez. Fırçasız motorun mutlaka elektriksel ayarlamaya ihtiyacı vardır, aksi takdirde dönemez. Doğrudan akım, fırçasız akım regülasyonu ile üç fazlı alternatif akıma dönüştürülmelidir.

En eski elektrikli ayarlama, günümüzdeki elektrikli ayarlamaya benzemez; en eskisi fırçalı elektrikli ayarlamadır. Bunu söyledikten sonra, fırçalı elektrikli ayarlamanın ne olduğunu ve günümüzdeki fırçasız elektrikli ayarlamadan ne farkı olduğunu sorabilirsiniz.

Aslında, fırçasız ve turboşarjlı motorlar arasında büyük bir fark vardır. Turboşarjlı motorlarda, dönen kısım olan rotor tamamen mıknatıs bloğundan oluşurken, dönmeyen kısım olan statorda ise karbon fırça bulunmadığı için bu, fırçasız motordur.

Adından da anlaşılacağı gibi, fırçalı motor karbon fırçalardan oluşur; yani, çocukların uzaktan kumandayla oynadığı motorlar gibi, fırçalı motorlar da birer fırçalı motordur.

Elektrikli makinelerin iki türüne ve isimlerine göre, fırçalı ve fırçasız elektrik düzenlemeleri mevcuttur. Profesyonel bir bakış açısıyla, fırçalı olan doğru akım üretirken, fırçasız olan üç fazlı alternatif akım üretir.

Doğru akım, pillerimizde depolanan ve pozitif ve negatif kutuplara ayrılabilen elektriktir. Cep telefonu şarj cihazı veya bilgisayar gibi evlerimizde kullanılan 220V'luk güç kaynağı alternatif akımdır. Alternatif akım belirli bir frekansa sahiptir, genellikle artı ve eksi kutupların ileri geri değiş tokuş edildiği bir çizgidir; doğru akımda ise pozitif ve negatif kutuplar bulunur.

Şimdi alternatif akım ve doğru akımın ne olduğunu anladığımıza göre, üç fazlı elektrik nedir? Teoriye göre, üç fazlı alternatif akım, aynı frekansa, aynı genliğe ve ardışık olarak 120 derecelik faz farkına sahip üç alternatif potansiyelden oluşan bir elektrik iletim biçimidir.

Genel olarak, evlerimizde kullandığımız üç fazlı alternatif akım, voltaj, frekans ve tahrik açısı dışında diğer özellikleri aynıdır; şimdi üç fazlı elektrik ve doğru akım hakkında bilgi sahibi olduk.

Fırçasız motorlarda giriş doğru akımdır ve voltajı stabilize etmek için bir filtre kondansatöründen geçer. Daha sonra her iki yol da ikiye ayrılır; bir yol tamamen elektriksel olarak kontrol edilen BEC (Biyolojik Elektronik Dönüştürücü) kullanır, BEC alıcı için kullanılır ve elektriksel olarak kontrol edilen MCU (Mikrokontrolör) güç kaynağı için kullanılır. Çıkış, alıcıya giden güç kablosundaki kırmızı ve siyah çizgilerdir. Diğer yol ise tamamen MOS transistörlüdür; burada, elektrikle kontrol edilen SCM (Süper Kondansatör) çalıştırılır, MOS transistörünün titreşimini sağlar ve motorun damlama sesi çıkarmasına neden olur.

Bazı elektrikli ayarlama sistemleri, gaz kelebeği kalibrasyon fonksiyonu ile donatılmıştır. Bekleme sistemine girmeden önce, gaz kelebeği konumunun yüksek, düşük veya orta seviyede olup olmadığını izler. Gaz kelebeği konumu yüksekse, elektrikli ayarlama kalibrasyon işlemine girer.

Her şey hazır olduğunda, elektriksel ayarlamada bulunan tek çipli mikrobilgisayar, PWM sinyal hattındaki sinyale göre motor hızını ve dönüşünü sağlamak için çıkış voltajını ve frekansını, ayrıca sürüş yönünü ve giriş açısını belirleyecektir. Bu, fırçasız elektromodülasyon prensibidir.

Tahrik motoru çalışırken, toplamda üç grup MOS tüpü elektriksel modülasyon içinde çalışır; her grupta iki adet bulunur, pozitif çıkış kontrol edilir, negatif çıkış kontrol edilir. Pozitif çıkış, negatif çıkış ve negatif çıkış olmadığında, çıkışın frekansı yüksektir ve alternatif akım oluşur. Ayrıca, bu işlemi gerçekleştirmek için üç grubun frekansı 8000 Hz'dir. Bu bağlamda, fırçasız elektrik regülasyonu, fabrika motorlarında kullanılan frekans dönüştürücü veya regülatöre de eşdeğerdir.

Giriş doğru akımdır ve genellikle lityum pillerle beslenir. Çıkış ise üç fazlı alternatif akımdır ve motoru doğrudan çalıştırabilir.

Ek olarak, hava modeli fırçasız elektronik hız kontrol ünitesinde ayrıca üç sinyal giriş hattı bulunur ve bu hatlar PWM sinyali girişi olarak kullanılır ve motor hızını kontrol etmek için kullanılır. Özellikle dört eksenli hava modelleri için, kendine özgü özelliklerinden dolayı özel bir kontrol ünitesine ihtiyaç duyulmaktadır.

Peki, dört pervaneli drone'da neden özel elektrik ayarı gerekiyor, onu bu kadar özel kılan ne?

Dörtlü kürek sisteminde dört kürek bulunur ve iki kürek birbirine göre çapraz konumdadır. Küreklerin ileri ve geri dönüş hareketleri, tek bir küreğin dönüşünden kaynaklanan dönme sorunlarını telafi edebilir.

Her bir küreğin çapı küçüktür ve dört kürek döndükçe merkezkaç kuvveti dağılır. Düz bir kürekten farklı olarak, yalnızca tek bir atalet merkezkaç kuvveti vardır ve bu da jiroskopik bir özellik oluşturan yoğunlaştırılmış bir merkezkaç kuvveti üretir ve gövdenin hızlı bir şekilde devrilmesini önler.

Bu nedenle, direksiyon dişlisi kontrol sinyalinin güncelleme sıklığı çok düşüktür.

Dört eksenli sistemlerde, kaymadan kaynaklanan duruş değişikliklerine hızlı tepki vermek için yüksek hızlı elektrikli ayarlama gereklidir. Geleneksel PPM'lerin elektrikle kontrol edilen yenileme hızı yalnızca yaklaşık 50 Hz olup, hız kontrolü ihtiyacını karşılamaz. PPM elektrik kontrol MCU'sunda yerleşik PID bulunur ve bu da geleneksel model uçakların hız değişim özelliklerinin düzgün olmasını sağlar. Ancak bu, dört eksenli sistemlerde uygun değildir; dört eksenli motor hız değişikliklerinde hızlı tepki gereklidir.

Yüksek hızlı özel elektrik ayarı ve IIC veri yolu arayüzü iletim kontrol sinyali ile saniyede yüz binlerce motor hızı değişimi gerçekleştirilebilir; dört eksenli uçuşta, duruş momenti istikrarlı bir şekilde korunabilir. Ani dış kuvvet etkilerine maruz kalsa bile, bozulmadan kalır.

İlginizi Çekebilir: