霍爾傳感器在BLDC電機上的應用解析
2020-12-09 電子發燒友霍爾傳感器在BLDC電機上的應用解析
佚名 發表於 2020-03-14 16:37:00
在工業大多數的電能損耗來自大型電機和固定速度的驅動系統。因此，能效運動控制系統應適應未來實際負載需求應用。BLDC電機滿足這一要求通過電子換向和調速控制。電機磁極繞組換向在最佳的轉子位置的是非常重要的，用於減少電損耗當使用可變轉速和負載的情況。本文討論了不同的霍爾傳感器布置和一體化技術發展趨勢。
轉子位置反饋可靠性是很重要的，對於運動控制系統的性能。它允許定子繞組精確的換相，最大限度地減少電機電損耗。通常在120˚相移UVW信號用於激活BLDC電機驅動器的換向。不同的選項are available today to generate the UVW signals.可產生UVW信號。
這可以使用霍爾傳感器或開關，可以組裝在繞組中或安裝在一個小的PCB上面；計算軟體基於反電動勢數據從定子繞組；連接在電機軸上的光學或磁編碼器；或先進的單片光學或磁編碼器晶片集成motorhousing.電機外殼當中。
霍爾傳感器或開關廣泛用於BLDC電機，由於其低元件成本。這種方法需要有效的算法來計算UVW，從測得的反向電動勢。同時快速微處理器或DSP需要減少執行時間和減少額外的延遲時間。這種方法的局限，UVW信號的產生可以在快速負載變化，在低轉速和在同步操作上觀看到。硬體中檢測轉子的絕對位置被認為是the most reliable option. Attaching an optical ormagnetic encoder unit to the BLDC最可靠的選擇。連接在BLDC電機上的光學或磁性編碼器是有利的，當需要高精度動態定位，如果motor is advantageous when very high precisiondynamic positioning is required andif the application is not cost sensitive.應用對成本不敏感。
霍爾傳感器用於換向
在一個BLDC電機使用三個分離的霍爾傳感器/開關產生UVW信號基於傳感器的安裝位置，無論是在定子繞組，或組裝在小PCB上，0˚，120˚和240˚，位置相對轉子永磁體。在某些情況下，一個磁極環連接到軸可以用。圖1的左邊顯示了三個霍爾傳感器/開關的機械位置，resulting UVW signals generated. The positionaccuracy of the UVW signals in relation用於UVW信號的產生。UVW信號定位精度與關的to the actual rotor position轉子實際位置depends on the mounting取決於安裝tolerances and matching of公差與配合霍爾傳感器/開關的靈敏度和穩定性。磁場變化很多，由於a lotover temperature， rotor超溫，轉子速度和操作壽命（永磁老化），位置誤差很容易累加to +/-3˚ or more.+/ - 3˚或更多。
另一種方法使用四個集成霍爾傳感器並且信號調理生成正弦/餘弦信號，其中在360˚
選擇磁/光學電機編碼
圖 1： BLDC電機位置檢測的選擇用於換向
現代混合信號集成的研究進展，讓霍爾陣列加上所有的正弦/餘弦信號調理和插值用於絕對位置，能夠在一個編碼器IC集成。代替the threediscrete Hall sensor/switches， a single三個分離的霍爾傳感器/開關，一個單一的5x5mm封裝可以組裝在同一個PCB （see igure 1）.PCB上（參圖1）。
該Z信號標誌轉子的零位置，允許從ABZ信號以簡單的方法計算電機的絕對位置，control or motion control system.在電機控制和運動控制系統。
從絕對位置也可以產生增量ABZ信號可用於監測快速位置變化，以非常低的延遲。圖2顯示了上/下AB信號編碼，用於增量操作。當電機的方向反轉AB信號改變其相移。該Z信號標誌轉子的零位置，允許從ABZ信號以簡單的方法計算電機的絕對位置，control or motion controlsystem.在電機控制或運動控制系統。
圖2： 通過正弦/餘弦產生UVW和ABZ
With a sine/cosineto UVW interpolation用正弦/餘弦到UVW，插值unit the commutation signals can be單元的換向信號可以產生兩個，四個或多個磁極BLDC-motor types. In this case eachBLDC電機類型。在這種情況下，每個commutation signal is shifted by 60˚ in換向信號偏移了60˚phase. It can be used to control directly相位。它可以直接控制the BLDC-driver unit for block commutation.
BLDC驅動單元用於塊換向。它也可以通過電機控制器用來產生正弦波換向。一個集成的單晶片磁編碼器通常有多輸出選項，用於電機控制器或高級運動控制器。但進展遠落後於當前的需求。
提出了通過單晶片編碼器集成
單晶片編碼器一體化的進展，使一個完整的「片上系統」具有多個輸出選擇用於BLDC電機。圖3顯示了BLDC電機反饋選項，以iC-MH8作為一個例子。在頂部的UVW其他信號的輸出選項設置，例如絕對位置通過SSI / BiSS接口，
圖3： 絕對磁編碼器電機控制帶輸出選項
晶片上的正弦/餘弦信號放大到to 1 Vpp andprovided through a diferential1 Vpp，並且通過一個差分模擬輸出驅動器，用於analogue output driver for external monitoring外部監測或獨立的插補。他們也被用於12位實時正弦數字轉換器/插補器，以一個非常低時間延遲1μs.，小於1μS。
12位提供了一個小於0.1˚的解析度。一個絕對位置可讀出通過串行SSI（同步串行接口）或BiSS接口（雙向同步串行接口）的運動控制器。一個開放標準的SSI / BISS提供高速串行接口，也用於生產線配置。如果需要，集成的RS422線路驅動器支持長電纜到電機或運動控制器。ABZ信號以2MHz的頻率更新並且延遲時間小於the 1μs. The zero position can be programmed in1μS。零位可編程256 steps （1.4˚） for the incremental and 192steps256步（1.4˚）用於增量，192步（1.8°）用於UVW接口。
也很重要的是要有設置和調理模擬信號的能力。這需要一個高質量編碼器輸出信號。選擇BLDC電機換向磁極設置，可用於各種不同的電機設備類型。可調設置存儲在編碼器晶片的RAM並且能夠編程到片內非易失性ROM中，上電後可讀。
光集成也可能
磁性編碼器晶片能夠更好的用於非常苛刻，灰塵和嚴格的環境。然而光單片編碼器晶片帶換向輸出通過光學系統集成同樣變為可能。其性能更高一些，但對比表明，兩種技術齊頭並進。圖4顯示了兩個單晶片光學編碼器帶增量和UVW輸出。這裡的解析度定義是碼盤確定的，並且使用三個光學傳感器用於產生UVW。電機的極對數定義是碼盤設計確定的。例如，四個光電二極體陣列可以提供高達20，000CPR用一個直徑33.2mm的碼盤。特殊的封裝如optoQFN符合這個光學解決方案需要。
現在的混合信號集成能力可以提供可靠、高度靈活單片編碼器晶片，並且可配置磁編碼器反饋選項具有12位解析度。這與傳統的霍爾傳感器/開關系統相比較，具有高性能集成到電機殼體。在光學編碼器帶有集成的UVW輸出選擇，也是單晶片解決方案的發展趨勢。這些趨勢支持增強性能提高電機電子換向的能量效率，通過最好的電機反饋解決方案。
圖 4： 光學單晶片電機編碼器晶片帶UVW換向
責任編輯；zl
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴
相關焦點
-
使用霍爾效應傳感器控制電機速度
霍爾效應傳感器根據磁場改變其輸出電壓。霍爾效應器件被用作接近傳感器，用於檢測定位、速度和電流，它們廣泛應用於電機控制系統中。 -
AH173霍爾傳感器的特點及應用
打開APP AH173霍爾傳感器的特點及應用 大年君愛好電子 發表於 2020-12-17 10:18:58 什麼是霍爾傳感器？ -
掃地機電機的芯:霍爾傳感器在掃地機中的應用
掃地機清潔能力主要取決於電機&結構、吸口&滾刷、濾網、是否具備垃圾監測功能、是否具備拖地功能等。電機：電機是取決於吸力大小最關鍵的一點，市面上的掃地機採用的電機不外乎兩種，普通電機和日本NIDEC電機，要說兩者有什麼區別，簡單來說就是有刷電機和無刷電機的區別。也就是是否有電刷或者轉向器電刷-換向器。 -
AH173霍爾傳感器應用介紹
什麼是霍爾傳感器?霍爾傳感器是一種基於霍爾效應原理製造的一種傳感器，介紹霍爾傳感之前先來看一下什麼是霍爾效益，這種霍爾效應是指把帶有電流的金屬薄片置於垂直於它的磁場中,那麼在在金屬薄片的兩側面之間會產生一個電位差,我們把這個電動勢稱之為霍爾電動勢,產生這種現象時候就是霍爾效應。因此產生霍爾需要幾個條件：電流、金屬薄片、磁鐵。利用霍爾效應原理可以製作出霍爾傳感器。 -
淺談汽車上常用的霍爾傳感器的工作原理
霍爾傳感器是一個汽車上經常會使用到的電子元器件，那麼霍爾傳感器到底是什麼樣的工作原理，分為哪些類型，有什麼樣的具體使用案例，可能很多的朋友還不太熟悉，今天小編就打算基於這幾個點和大家一起聊一聊霍爾傳感器的內容，有這樣的一個想法也是因為小編前一段時間遇到的一個實際的問題，引發小編去多了解了一點 -
霍爾傳感器的原理是什麼?有哪些應用?有什麼優缺點?
本來我是想接著上一篇，再寫一下直流電機，還有伺服電機的。但是，我在看直流電機文檔時，發現需要先理解霍爾傳感器。所以今天還是先說下霍爾傳感器的原理。這篇日記不長，讀起來也很輕鬆。霍爾傳感器的應用上面，我們對霍爾傳感器的原理和基本類型有了大體的認識。那麼，接下來，我們看看霍爾傳感器有哪些應用。當然，首先就是用在直流無刷電機上。 -
霍爾開關在直流無刷電機中的應用
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 -
磁電式傳感器和霍爾傳感器的外觀區別
外觀 磁電式傳感器因為線圈和永磁體的存在，體積一般較霍爾傳感器大；磁電式傳感器一般外接線有兩根，均為信號輸出線。 霍爾傳感器 生產工藝 磁電式傳感器的材料為金屬導體、永磁體等較為普通材料，生產工藝簡單；霍爾傳感器需要用到產生霍爾效應的半導體材料，生產工藝要求較高。 -
簡析霍爾傳感器在智能電錶上的應用
打開APP 簡析霍爾傳感器在智能電錶上的應用 響拇指電子 發表於 2020-03-16 14:04:51 今天，為大家介紹一下霍爾傳感器技術在智能電錶防竊電功能中的應用。 我們首先來說篡改電錶的常用辦法，磁性篡改是非侵入式篡改的最常見形式。在電錶附近放置強磁鐵，強磁鐵會使附近的變壓器飽和，從而導致其癱瘓。具體來說的話，強磁鐵可能使電源中的變壓器或電流互感器的電流傳感器癱瘓，從而導致用戶電費低於他們實際應該交納的電費。 -
霍爾傳感器原理
地鐵列車的車門電機霍爾傳感器與編碼器是集成在電機內部的部件，主要是霍爾傳感器測量電機轉速，通過編碼器編碼，傳輸給門控器，告知電機運行距離。 -
汽車電動後視鏡中霍爾傳感器的應用
後視鏡能夠幫助駕駛員在行車過程中獲取後方及側、下方的外部信息，提高了車輛在道路上行駛的安全性。然而由於外後視鏡位置的原因，當在道路擁堵不暢或通行空間狹窄時極易發生擦碰事故。另一方面，在開車的過程中若需對外後視鏡進行手動調節也會十分的不便，同時也容易因注意力的轉移而引發交通事故。 -
開口式霍爾電流傳感器在配電系統中的應用原理解析
（磁平衡式），開口式霍爾電流傳感器是在傳統開環（直放式）霍爾傳感器的基礎上加以改進，與傳統單鐵芯、單霍爾晶片設計不同，為了設計為分體式結構，將鐵芯分離對稱安裝，硬體採用雙霍爾晶片並聯互補差分輸入，開口式霍爾傳感器原理如圖3所示： -
無刷直流馬達(BLDC)電壓調速原理和馬達高低電壓應用
無刷直流馬達（BLDC）電壓調速原理和馬達高低電壓應用 辰光 發表於 2018-11-23 15:29:59 張飛硬體設計與開發第八部視頻-直流無刷電機驅動中，項目以三相bldc方波有位置傳感器馬達為實例，用全硬體的方式來搭建驅動器電路 -
磁傳感器-霍爾效應傳感器知識解析
磁傳感器設計用於響應各種不同應用中的各種正負磁場，一種類型的磁傳感器，其輸出信號是其周圍磁場密度的函數，稱為霍爾效應傳感器。霍爾效應傳感器是由外部磁場激活的設備。我們知道磁場有兩個重要特性：磁通密度，（B）和極性（北極和南極）。霍爾效應傳感器的輸出信號是器件周圍磁場密度的函數。當傳感器周圍的磁通密度超過某個預設閾值時，傳感器檢測到它並產生稱為霍爾電壓V H的輸出電壓。 -
臺產松術ME1177風扇電機雙極鎖存霍爾效應開關傳感器元件
ME1177風扇電機雙極鎖存霍爾效應開關傳感器元件ME1177是一種集成霍爾效應鎖存傳感器，用於無刷直流電機的電子換向。該裝置包括用於磁傳感的片上霍爾電壓發生器、放大霍爾電壓的比較器和提供抑制噪聲的開關遲滯的施密特觸發器和開路集電極輸出。 -
直流無刷電機(BLDC)方波驅動
在六步換相中，BLDC電機採用兩相工作模式，任意時刻只有兩相導通，另一相斷開。究竟選擇哪兩相繞組導通是由轉子的位置決定，轉子位置的感測可由位置傳感器或位置觀測器獲得即有傳感器方波驅動和無傳感器方波驅動。 -
無霍爾直流無刷電機換相原理?
現市場上使用的直流無刷電機可分為有霍爾直流無刷電機和無霍爾直流無刷電機，前幾年來大多數廠家會選擇使用有霍爾直流無刷電機，但有霍爾直流無刷電機需要配套比較複雜的霍爾傳感器，對電機的可靠性和製造工藝帶來不利的因素，例如：安裝霍爾傳感器會增加電機的體積大小，若是傳感器的信號傳輸線比較多，那很容易造成對電機的幹擾 -
交流電機工作原理講解
一、BLDC（直流無刷馬達） 工作原理 二、學習有霍爾位置傳感器 和無霍爾位置傳感器的BLDC區別 ①目前有位置傳感器用的比較多，由於它能夠準確採樣轉子的旋轉位置，所以更能穩定可靠運行，控制方式相對來說也簡單些。因此，在很多項目中得到大量使用。應用領域：特別適合大負載和靜止啟動的情況。 -
磁電式傳感器解析,磁電式傳感器的原理結構及其應用
由於霍爾元件在靜止狀態下，具有感受磁場的獨特能力，並且具有結構簡單、體積小、噪聲小、頻率範圍寬（從直流到微波）、動態範圍大（輸出電勢變化範圍可達1000:1）、壽命長等特點，因此獲得了廣泛應用。 （2） 霍爾傳感器原理 金屬或半導體薄片置於磁場中，當有電流流過時，在垂直於電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應。 -
無刷電調與霍爾傳感器有何區別?
無刷電調基本組成通過圖片可知，基本組成有CPU、電壓、電平、驅動、信號處理、過零檢測電路，它們各自分工合作將無刷電機的速度控制精確。題目說的霍爾傳感器，是幹什麼的？霍爾傳感器它是負責反饋無刷電機轉子轉動快慢的信息，對無刷電機的工作狀態進行實時跟蹤，將信息及時的上報給無刷電機調速器，使調速器能夠準確無誤的下達命令，讓無刷電機處於更好的工作狀態，發揮無刷電機最大的工作能力。