BLDC Motor Control med Arduino, bärgades HD motor och hallgivare (4 / 12 steg)

Steg 4: Motorn

jag gjorde detta projekt med en bärgade driva motor eftersom det var lätt att komma med och jag gillade tanken på att lära sig linor av BLDC kontroll med en liten, låg spänning motor som inte utgör någon säkerhetsfrågor. Också, konfigurationen av magneterna för hallgivare gjordes enkelt med hjälp av en magnet ring (rotor) från en andra av dessa motorer (se steg 4).

Om du inte vill gå till alla problem med att installera och kalibrera hallgivare (steg 5-7), förstår jag att åtminstone några CD/DVD drive motorer har inbyggda hallgivare.

Att ge vissa roterande tröghet på motorerna och ge dem lite av en belastning att fungera mot, satte jag 5 hårddisk diskar på motorn, lätt limmade ihop och att motorn med lite superlim (detta gjorde svänghjulet i min ursprungliga projektet).

Om du ska ta bort motorn från en hårddisk, behöver du en T8 torx förare att skruva loss höljet (ofta finns det en eller två skruvar i mitten som är dolda bakom en stick-on etikett) samt inre skruvarna som håller motorn på plats. Du behöver också ta bort huvudet läsaren (en voice coil ställdon) så att du kan ta bort minne diskarna att komma till motorn.

Också, du behöver en andra, identisk hårddisk motor som ska du ta bort rotorn (som har en ring av magneter inuti). För att dra motorn isär, jag greppade rotorn (överst) av motorn i ett skruvstäd och sedan pried på statorn (nederst) med två skruvmejslar 180 grader isär. Det är inte så lätt att greppa en motor i ett skruvstäd hårt nog utan att deformeras det. Du kanske vill bygga en uppsättning trä v-block för detta ändamål.

Jag borrade och uttråkad ett hål i magnet ringen på en svarv så det skulle passa perfekt in på toppen av motorn. Om du inte har tillgång till en svarv, kan du sätta fast inverterad rotorn till din motor med superlim.

Bilder 2 och 3 nedan visar insidan av en av dessa motorer som jag drog isär. Inuti den övre hälften finns (rotor) är 8 stolpar (magneter som är inneslutna i plast). På nederkant hälften (stator) det finns 12 platser (lindningar). Var och en av de tre motor faserna har 4 platser som ansluts i serie.

Några HD motorer har tre kontakter på botten, en för varje fas, och har en extra en som är center kranen av motorn (där de tre faserna träffa). I detta projekt, det finns ingen anledning för center kranen, men Sensorlös kontroll det kan komma till hands (jag hoppas att lägga en instructable om Sensorlös kontrollera en av dessa dagar). Om din motor har fyra kontakter, kan du identifiera faserna med en ohmeter. Motstånd-Mel centrum Knacka och en fas är hälften av resistansen mellan varje två faser.

De flesta litteratur om BLDC motorer gäller de med Trapetsformat tillbaka EMF vågformer, men hård driva motorer verkar ha en tillbaka EMF som ser sinusformad (se bilden nedan). Såvitt jag kan säga, fungerar det bra för att köra en sinusformad motor med en fyrkantsvåg PWM, även om det kan finnas vissa minskade effektiviteten.

Som med alla BLDC motorer, den här drivs av en tre-fas halv-bro av transistorer (se 2: a bilden nedan). Jag använde en IC gjord av ST Microelectronics (L6234) för bron, även känd som motor föraren. De elektriska anslutningarna för L6234 visas i steg 8. Den tredje bilden nedan visar en schematisk av motor föraren och de tre motor faserna.

För att göra motorn köra medsols, följande ordning för att byta skulle göras (första bokstaven är övre transistorn, andra är lägst):

Steg 1 2 3 4 5 6
Medurs: CB, AB, AC, BC, BA, CA
Motsols: BC, BA, CA, CB, AB, AC

Detta 6-stegs sekvens tar 360 "elektriska grader", men av dessa motorer, endast 90 fysiska grader. Så händer sekvensen fyra gånger per motor revolution. Det verkar att båda dessa sekvenser är identiska, men de är inte, därför, för varje steg i den 6-steg sekvensen, strömmen genom faserna i en riktning för CW och i motsatt riktning för CCW.

Du kan se detta själv genom att tillämpa en spänning från batteriet eller nätaggregatet till någon två motor faser. Om du använder spänning, kommer att motorn vända lite i en riktning och sedan sluta. Om du kan snabbt ändra spänningen på faser i en av sekvenserna ovan, skulle du kunna rotera motorn manuellt. Transistorerna och mikrokontroller göra allt detta växla mycket snabbt, många hundratals gånger per sekund när motorn är igång i hög hastighet.

Också märka att om du använder spänning på två faser, motorn gå lite och sedan stannar. Detta beror på att vridmomentet går till noll. Du kan se detta i fjärde bilden nedan, som visar tillbaka emf från ett par motor faser. Det är en sinusvåg. När vågen korsar x-axeln, är vridmomentet som tillhandahålls av denna fas noll. I sex steg BLDC kommutering sekvensen som aldrig händer. Strömmen kopplas till en annan fas kombination innan vridmomentet som en viss fas går låg.