DC Motorların Prensibi

Fırçasız DC motorun kontrol prensibi şu şekildedir: Motorun dönmesini sağlamak için, kontrol ünitesinin öncelikle Hall-sensörünü temel alarak motor rotorunun konumunu belirlemesi gerekir. Daha sonra stator sargılarına göre invertördeki güç transistörlerinin açılma (veya kapanma) sırasını belirler. İnvertördeki AH, BH ve CH transistörleri (üst kol güç transistörleri olarak adlandırılır) ve AL, BL ve CL transistörleri (alt kol güç transistörleri olarak adlandırılır), saat yönünde (veya saat yönünün tersine{-) dönen bir manyetik alan oluşturarak motor bobinleri boyunca sırayla akım akar. Bu manyetik alan, rotorun mıknatıslarıyla etkileşime girerek motorun saat yönünde/saat yönünün tersine- dönmesine neden olur. Motor rotoru, Hall-sensörünün başka bir sinyal kümesini algıladığı bir konuma döndüğünde, kontrol ünitesi bir sonraki güç transistörleri kümesini açar. Bu döngü, kontrol ünitesi motor rotorunu durdurmaya karar verene kadar motorun aynı yönde dönmesine izin vererek devam eder; bu noktada güç transistörleri kapatılır (veya yalnızca alt kol güç transistörleri açılır). Rotor yönünü tersine çevirmek için güç transistörleri ters sırayla açılır.

Güç transistörlerinin temel anahtarlama modeli şu şekilde gösterilebilir: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Ancak bunların AH, AL, BH, BL, CH, CL olarak değiştirilmesi kesinlikle yasaktır. Ayrıca elektronik bileşenlerin her zaman bir anahtarlama tepki süresi olduğundan, güç transistörlerinin anahtarlama süresinde bu yanıt süresinin dikkate alınması gerekir. Aksi takdirde, alt kol (veya üst kol) açılmadan önce üst kol (veya alt kol) tam olarak kapatılmazsa kısa devre meydana gelecek ve güç transistörünün yanmasına neden olacaktır.

Motor dönmeye başladığında, kontrol ünitesi hangi anahtar grubunun (AH, BL, AH, CL, BH, CL veya ...) ve ne kadar süre boyunca açılması gerektiğini belirlemek için (sürücü tarafından ayarlanan hız ve hızlanma/yavaşlama oranından oluşan) komutu salon{0}}sensörü sinyalinin değişim hızıyla karşılaştırır (veya yazılım aracılığıyla hesaplar). Hız yetersizse açık-süre daha uzun olur; hız aşırıysa, açık-süre kısalır. Operasyonun bu kısmı PWM tarafından gerçekleştirilir. PWM (Darbe Genişliği Modülasyonu), bir motorun hızını belirler ve böyle bir PWM'nin üretilmesi, hassas hız kontrolü elde etmenin anahtarıdır.

Yüksek-hız kontrolü, sistemin saat çözünürlüğünün yazılım talimatlarının işlem süresini karşılamaya yeterli olup olmadığını dikkate almalıdır. Ayrıca, Hall-sensörü sinyal değişikliklerine erişim şekli de işlemci performansını, doğruluğunu ve gerçek-zaman performansını etkiler. Düşük-hız kontrolü, özellikle düşük-hızlı başlatmalar için Hall-sensör sinyali daha yavaş değişir. Bu nedenle, sinyal elde etme yöntemi, işleme zamanlaması ve motor özelliklerine dayalı kontrol parametrelerinin uygun şekilde yapılandırılması önem kazanmaktadır. Alternatif olarak hız geri beslemesi, enkoder değişikliklerini referans olarak kullanacak şekilde değiştirilebilir ve daha iyi kontrol için sinyal çözünürlüğü artırılabilir. Motorun düzgün çalışması ve iyi yanıt vermesi aynı zamanda PID kontrolünün uygunluğuna da bağlıdır. Daha önce de belirtildiği gibi fırçasız DC motorlar kapalı döngü kontrolü kullanır; bu nedenle geri bildirim sinyali kontrol ünitesine motor hızının hedef hızdan ne kadar uzakta olduğunu bildirir-bu hatadır. Hatanın bilinmesi, PID kontrolü gibi geleneksel mühendislik kontrol yöntemleriyle elde edilebilecek telafiyi gerektirir. Ancak kontrol altındaki durum ve çevre aslında karmaşık ve değişkendir. Sağlam ve dayanıklı bir kontrol gerekiyorsa, dikkate alınması gereken faktörler muhtemelen geleneksel mühendislik kontrolünün tam kontrolünün ötesindedir. Bu nedenle bulanık kontrol, uzman sistemler ve sinir ağları da akıllı PID kontrolünün önemli teorilerine dahil edilecektir.