ब्रशलेस मोटर्स में हॉल सेंसर की भूमिका की विस्तृत व्याख्या

के संचालन के दौरान ब्रशलेस डीसी मोटर, नियंत्रक को रोटर की वास्तविक समय की स्थिति को सटीक रूप से जानना चाहिए ताकि यह तय किया जा सके कि वर्तमान दिशा को कैसे स्विच किया जाए और मोटर को घूर्णन जारी रखने के लिए ड्राइव किया जाए। रोटर स्थिति की यह धारणा संपूर्ण कम्यूटेशन नियंत्रण का आधार है। हॉल सेंसर इस फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए प्रमुख घटक है।

 

ब्रश किए गए मोटर्स की तुलना में जो कि चरण परिवर्तन को पूरा करने के लिए यांत्रिक संपर्कों पर भरोसा करते हैं, ब्रशलेस मोटर्स पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण पर भरोसा करते हैं। इसलिए, स्थिति का पता लगाने की सटीकता सीधे मोटर के स्टार्टअप, ऑपरेटिंग स्थिरता और प्रतिक्रिया दक्षता को प्रभावित करती है। विश्वसनीय स्थिति प्रतिक्रिया के बिना, नियंत्रक स्टेटर वाइंडिंग को सही ढंग से सक्रिय नहीं कर सकता है, मोटर ठीक से शुरू नहीं होगा, या कंपन, कम दक्षता, और अन्य समस्याएं ऑपरेशन के दौरान होंगी।

 

हॉल सेंसर का काम वास्तविक समय में रोटर के चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तनों को "निरीक्षण" करना है, इसे डिजिटल संकेतों में बदलना है, और इसे नियंत्रण प्रणाली में वापस खिलाना है। ये संकेत चरण स्विचिंग के लिए ड्राइवर को "घड़ी" प्रदान करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक चरण वर्तमान सही समय पर सही समय पर सही समय पर काम करता है जो चिकनी और कुशल संचालन प्राप्त करता है।

 

यह कहा जा सकता है कि यद्यपि हॉल इफ़ेक्ट सेंसर केवल एक सहायक घटक है, ब्रशलेस मोटर में इसकी स्थिति "मस्तिष्क के लिए आंखें" की तरह है: यह किसी भी घटक को नहीं चलाता है, लेकिन यह निर्धारित करता है कि क्या संपूर्ण नियंत्रण प्रणाली "दिशा को स्पष्ट रूप से देख सकती है"। इसके बाद, हम हॉल प्रभाव के कार्य सिद्धांत पर एक गहरी नज़र डालेंगे और देखेंगे कि यह छोटा सेंसर पूरे नियंत्रण प्रणाली के ऑपरेशन फाउंडेशन का समर्थन कैसे करता है।

 

हॉल सेंसर कैसे काम करते हैं, यह समझने के लिए, हमें एक बुनियादी शारीरिक घटना - हॉल प्रभाव के साथ शुरू करना होगा।

 

हॉल प्रभाव इस तथ्य को संदर्भित करता है कि जब वर्तमान एक कंडक्टर या अर्धचालक सामग्री से गुजरता है और सामग्री एक ऊर्ध्वाधर चुंबकीय क्षेत्र में होती है, तो वर्तमान और चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक वोल्टेज लंबवत सामग्री के अंदर दिखाई देगा। इस अनुप्रस्थ वोल्टेज को "हॉल वोल्टेज" कहा जाता है।

 

हम इसे इस तरह एक प्रक्रिया के रूप में कल्पना कर सकते हैं:

1। कल्पना कीजिए कि एक पाइप में पानी बह रहा है (विद्युत प्रवाह का प्रतिनिधित्व करता है);

2। यदि आप इस पानी के पाइप के बगल में एक चुंबक लगाते हैं, तो पानी का प्रवाह चुंबकीय बल के प्रभाव में एक तरफ "विक्षेपित" हो जाएगा;

3। यह विचलन पानी के पाइप के एक तरफ दबाव अंतर का कारण होगा;

4। इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में, यह "दबाव अंतर" खुद को वोल्टेज के रूप में प्रकट करता है।

 

हॉल सेंसर इस सिद्धांत का उपयोग करता है। इसमें एक छोटा हॉल तत्व होता है। जब यह एक चुंबकीय क्षेत्र (जैसे मोटर रोटर पर चुंबक) के करीब होता है, तो हॉल तत्व चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन को समझेगा और एक संबंधित वोल्टेज सिग्नल को आउटपुट करेगा। यह संकेत तब रोटर की वर्तमान स्थिति को निर्धारित करने के लिए ड्राइव नियंत्रक को प्रेषित किया जाता है।

 

विभिन्न आउटपुट संकेतों के अनुसार, हॉल सेंसर को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

• एनालॉग हॉल सेंसर: यह एक निरंतर बदलते वोल्टेज मूल्य को आउटपुट करता है, जो चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को सटीक रूप से प्रतिबिंबित कर सकता है और उच्च-रिज़ॉल्यूशन आवश्यकताओं जैसे कि स्थिति माप और चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण के लिए उपयुक्त है।
• डिजिटल हॉल सेंसर: आउटपुट में केवल दो राज्य हैं: उच्च स्तर और निम्न स्तर। जब चुंबकीय क्षेत्र एक निश्चित सीमा तक पहुंचता है, तो यह स्विचिंग को ट्रिगर करता है। यह चुंबकीय ध्रुवों के परिवर्तन और ब्रशलेस मोटर्स में चरण परिवर्तन को नियंत्रित करने के लिए उपयुक्त है।

ब्रशलेस मोटर्स में, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला डिजिटल हॉल सेंसर है, जिसमें एक सरल संरचना, तेजी से प्रतिक्रिया और मजबूत अनुकूलनशीलता है। यह रोटर पोल परिवर्तनों के वास्तविक समय का पता लगाने के लिए बहुत उपयुक्त है, जिससे सटीक इलेक्ट्रॉनिक कम्यूटेशन नियंत्रण प्राप्त होता है।

 

अब जब हम हॉल प्रभाव के सिद्धांत को समझते हैं, तो हम देख सकते हैं कि ब्रशलेस मोटर्स में हॉल सेंसर का उपयोग कैसे किया जाता है।

 

1। हॉल सेंसर और रोटर के बीच समन्वय

एक ब्रशलेस डीसी मोटर के अंदर, रोटर आमतौर पर एक सिलेंडर होता है जिसमें एक चुंबक होता है जिसमें एन और एस डंडे होते हैं। जैसे ही मोटर मुड़ती है, रोटर पर चुंबकीय ध्रुव स्टेटर पर हॉल सेंसर से दूर और दूर चलते हैं।

 

जब भी एक चुंबकीय ध्रुव हॉल तत्व से होकर गुजरता है, तो यह चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन को महसूस करता है और एक उच्च या निम्न डिजिटल संकेत उत्पन्न करता है। यह संकेत ड्राइवर को बताता है: "अब यह एन पोल है" या "अब यह एस पोल है।" इस तरह, ड्राइवर यह निर्धारित कर सकता है कि रोटर ने किस स्थिति को घुमाया है, और यह तय कर सकता है कि वर्तमान दिशा को स्विच करने के लिए मोटर को आसानी से चलाने के लिए जारी रखने की अनुमति है।

 

2। 120 डिग्री तीन हॉल तत्वों की व्यवस्था

रोटर की स्थिति को सही ढंग से समझने के लिए, तीन हॉल सेंसर का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, समान रूप से स्टेटर पर स्थापित किया जाता है, जिसमें 120 डिग्री के विद्युत कोण के साथ होता है। तीन क्यों? क्योंकि तीन-चरण वाइंडिंग को निरंतर कम्यूटेशन (यानी, छह-चरणीय कम्यूटेशन कंट्रोल) को प्राप्त करने के लिए छह अलग-अलग चालन संयोजनों की आवश्यकता होती है।

 

प्रत्येक हॉल सेंसर एक उच्च या निम्न स्तर का उत्पादन करता है। जब तीन सेंसर एक साथ संयुक्त होते हैं, तो छह अलग -अलग राज्य बनते हैं।

A: 1 1 0 0 0 1

B: 0 1 1 1 0 0

C: 0 0 0 1 1 1

सिग्नल के ये छह सेट चक्रीय रूप से बदलते हैं, चालक को अनुक्रम में वर्तमान दिशा को स्विच करने के लिए निर्देश देते हैं, मोटर को लगातार घूमने के लिए ड्राइविंग करते हैं।

 

यद्यपि हॉल सेंसर आकार में छोटा है, यह ब्रशलेस मोटर के प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। गलत स्थापना विधियों या सटीकता विचलन से कम्यूटेशन त्रुटियां, खराब शुरुआत और यहां तक ​​कि मोटर एजिंग में तेजी लाई जा सकती है। इस खंड में, हम स्थापना कोण, संरेखण सटीकता, विरोधी हस्तक्षेप और तापमान बहाव के दृष्टिकोण से व्यावहारिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण विचार पेश करेंगे।

 

1। स्थापना कोण का परिचय

ब्रशलेस मोटर्स में, हॉल सेंसर का इंस्टॉलेशन कोण रोटर चुंबकीय ध्रुवों के अपने प्रेरण के समय को निर्धारित करता है, जो सीधे कम्यूटेशन रिदम और मोटर ऑपरेटिंग दक्षता को प्रभावित करता है। निम्नलिखित कई सामान्य व्यवस्था कोण हैं:

 

• 120 डिग्री विद्युत कोण व्यवस्था

यह सबसे आम व्यवस्था है, जिसमें तीन हॉल तत्व समान रूप से 120 डिग्री के विद्युत कोण पर वितरित किए गए हैं। यह अधिकांश तीन-चरण ब्रशलेस डीसी मोटर्स के लिए उपयुक्त है और छह-चरणीय कम्यूटेशन कंट्रोल लॉजिक के लिए एक प्राकृतिक मैच है। इसमें एक सममित संरचना और सरल नियंत्रण है, और औद्योगिक और उपभोक्ता मोटर्स के लिए मानक विन्यास है।

 

• 60 डिग्री विद्युत कोण व्यवस्था

60 डिग्री की व्यवस्था का उपयोग कुछ विशिष्ट मोटर संरचनाओं में भी किया जाता है। इस व्यवस्था में सघनता संकेत हैं और उन स्थितियों में उपयोग के लिए उपयुक्त है जिन्हें उच्च प्रतिक्रिया आवृत्ति या ठीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, लेकिन इसमें ड्राइवर डिजाइन और खराब संगतता पर उच्च आवश्यकताएं होती हैं। इसका उपयोग करते समय, आपको यह पुष्टि करने की आवश्यकता है कि ड्राइवर 60 डिग्री कम्यूटेशन लॉजिक का समर्थन करता है।

 

• यांत्रिक (भौतिक) लेआउट

वास्तविक स्थापना में, हॉल सेंसर को भौतिक कोण के अनुसार स्थापित किया जाता है, जैसे कि 120 डिग्री यांत्रिक कोण। हालांकि, चूंकि विद्युत कोण और यांत्रिक कोण (पोल जोड़े की संख्या के आधार पर) के बीच एक रूपांतरण संबंध है, इसलिए मोटर के ध्रुव जोड़े की संख्या को स्थापना के दौरान यांत्रिक कोण को सही ढंग से विद्युत कोण में बदलने के लिए विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए: एक 4- पोल मोटर में, 360 डिग्री मैकेनिकल कोण 720 डिग्री विद्युत कोण के बराबर है।

 

• बहु-हॉल सरणी (360 डिग्री संवेदन)

उन्नत अनुप्रयोग ब्रशलेस सर्वो सिस्टम्स या सटीक पोजिशनिंग सिस्टम के लिए सघन चुंबकीय क्षेत्र के नमूने को प्राप्त करने के लिए एक सरणी में कई हॉल तत्वों का उपयोग कर सकते हैं। इस प्रकार की व्यवस्था कोणीय संकल्प में सुधार कर सकती है, लेकिन संरचना जटिल है और लागत अधिक है।

 

भले ही किस व्यवस्था को चुना जाए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि हॉल सिग्नल पूरी तरह से रोटर के गति चक्र के एक पूर्ण चक्र को कवर कर सकता है और मोटर के कुशल संचालन को सुनिश्चित करने के लिए वाइंडिंग के पावर-ऑन अनुक्रम से मेल खाता है।

2। हॉल प्रभाव संरेखण सटीकता का महत्व

हॉल तत्व के स्थापना कोण को कड़ाई से घुमावदार के कम्यूटेशन लॉजिक के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए। यदि स्थापना कोण विचलन बहुत बड़ा है, तो यह कम्यूटेशन को उन्नत या विलंबित करने का कारण होगा, जिससे निम्नलिखित समस्याएं पैदा होंगी:

• मोटर टोक़ कम हो जाता है और दक्षता कम हो जाती है;
• वर्तमान में हिंसक रूप से उतार -चढ़ाव होता है, और गर्मी बढ़ जाती है;
• स्टार्टअप के दौरान हकलाने या अस्थिरता होती है।

इसलिए, वास्तविक स्थापना में, आमतौर पर एक विशेष संरेखण स्थिरता या आस्टसीलस्कप के माध्यम से सिग्नल तरंग का निरीक्षण करना आवश्यक है और यह सुनिश्चित करने के लिए कोण फाइन-ट्यूनिंग करना है कि तीन हॉल सिग्नल एक मानक 120 डिग्री विद्युत कोण चरण अंतर प्रस्तुत करते हैं।

 

3। एंटी-इंटरफ्रेंस और तापमान बहाव मुद्दे

हॉल सेंसर एक निम्न-स्तरीय सिग्नल को आउटपुट करता है, जो आसपास के वातावरण से आसानी से प्रभावित होता है। मोटर सिस्टम में, विश्वसनीयता में सुधार के लिए निम्नलिखित बिंदुओं को भी नोट किया जाना चाहिए:

• ईएमआई परिरक्षण: पावर लाइन और हॉल लाइन को अलग से वायर्ड किया जाना चाहिए, परिरक्षण केबल और ग्राउंडेड का उपयोग करके;
• फ़िल्टरिंग और बफरिंग: फ़िल्टर सर्किट या एंटी-इंटरफेरेंस चिप्स को गलत ट्रिगर को कम करने के लिए सिग्नल लाइन में जोड़ा जा सकता है;
• तापमान मुआवजा डिजाइन: कम तापमान बहाव गुणांक के साथ हॉल तत्वों का चयन करें, या उच्च और कम तापमान के तहत स्थिरता में सुधार करने के लिए सॉफ्टवेयर के माध्यम से तापमान परिवर्तन की भरपाई करें।

 

हॉल सेंसर के पिछले परिचय के माध्यम से, हम देख सकते हैं कि हॉल सेंसर ब्रशलेस डीसी मोटर्स में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसकी सटीकता और स्थिरता सीधे मोटर की कम्यूटेशन दक्षता, स्थिरता और समग्र नियंत्रण प्रदर्शन को प्रभावित करती है। इसलिए, परिपक्व प्रौद्योगिकी और विश्वसनीय गुणवत्ता के साथ ब्रशलेस मोटर निर्माता का चयन करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

 

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