Установка датчиков холла в мотор в котором их нет

Причины выхода их строя датчиков Холла в мотор колёсах, их диагностика и ремонт.

Выход из строя одного из трёх датчиков Холла как в редукторных мотор колёсах, так и в мотор колёсах с прямым приводом, — к сожалению наиболее частая поломка, встречающаяся в электровелосипедах. Помимо мотор колеса, — 3 датчика Холла также установлено в любой модели ручки газа. Эти маленькие электронные детальки в ручке газа, — формируют управляющий сигнал для контроллера, а в мотор колесе обеспечивают правильное чередование фаз и, соответственно, — вращение двигателя.
Если датчик Холла вышел из строя в ручке газа, электровелосипед, не оборудованный системой PAS, уже никуда не поедет с помощью электродвигателя. Определить вышла из строя ручка газа, или нет, достаточно просто, если у вас имеется вольтметр.

Причины поломки датчиков Холла в мотор колёсах, их диагностика и ремонт Из контроллера на ручку газа выходят три проводка: черный (ноль); красный (питание 5 вольт) и зелёный (управляющий сигнал 0 – 4.2 вольта, поступающий с ручки газа на контроллер, в зависимости от угла поворота ручки). Вначале вольтметром нужно замерить напряжение на красном проводке, подключив к нему плюсовую клемму вольтметра, а минусовую – к чёрному проводку (ноль). Если 5 вольт в этой цепи отсутствуют, — значит ручка газа не при чём: либо не работает контроллер, либо на него не подаётся питание, либо в проводке от контроллера до ручки газа – обрыв.

Если питание на ручку газа подаётся, а при плавном вращении ручки газа напряжение на зелёном проводке не меняется, вернее его там вообще нет, — значит всё-таки вышел из строя один из датчиков Холла, либо проводка, подходящая к нему. Причины выхода датчиков из строя, — чаще всего механические повреждения, или попадание воды однако иногда они ломаются и без видимых причин. Если ручка газа не имеет механических повреждений, датчик Холла можно в ней заменить.

Причины поломки датчиков Холла в мотор колёсах, их диагностика и ремонт Мотор колесо с одним неработающим датчиком Холла, — обычно подёргивается на месте, но не вращается. Если же такого подёргивания не наблюдается, причина неисправности скорее всего состоит в чём-то другом.

Датчики Холла, зафиксированные специальным силиконом в пазах статора мотор колеса, выходят из строя в основном из-за попадания воды, или длительных перегрузок и перегрева мотор колеса. Обмотки мотор-колёс кратковременно могут выдержать нагрев до 180 градусов Цельсия, а большинство других, более дешёвых мотор колёс – в лучшем случае 150 или даже 130 градусов.

Если один из датчиков Холла вышел из строя и это не вызывает сомнения, самый лучший способ отремонтировать мотор колесо – это заменить неисправный датчик. Для этого его придётся выковырнуть или высверлить из паза в статоре, в котором он находится, установить вместо него новый, припаять контакты, изолировать их и зафиксировать новый датчик, — например эпоксидной смолой, либо каким нибудь подходящим клеем.

Видео:Проверка и замена Датчиков Холла на Мотор-колесе BOSCHСкачать

Датчики Холла для бесколлекторного двигателя: возвращение квадратурных энкодеров

Это уже третья статья, рассказывающая о квадратурных декодерах, на сей раз с применением к управлению бесколлекторными двигателями.

• Статья первая: принцип работы квадратурного декодера + код для ардуино.
• Статья вторая: квадратурный декодер на stm32.

Задача: есть обычный китайский бесколлекторник, нужно его подключить к контроллеру Copley Controls 503. В отличие от копеечных коптерных контроллеров, 503й хочет сигнал с датчиков холла, которых на движке нет. Давайте разбираться, для чего нужны датчики и как их ставить.

Читайте также: Мотор для ktm 125

Видео:Как установить датчики Холла в бесколлекторный моторСкачать

Ликбез: принцип работы бесколлекторного двигателя

В качестве иллюстрации я возьму очень распространённый двигатель с двенадцатью катушками в статоре и четырнадцатью магнитами в роторе. Вариантов намотки и количества катушек/магнитов довольно много, но суть всегда остаётся одной и той же. Вот фотография моего экземпляра с двух сторон, отлично видны и катушки, и магниты в роторе:

Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:

На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет ?

Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9. Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).

Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:

А что будет, если теперь подать плюс на U и минус на W? Красные катушки притянут к себе магниты 3,4,10 и 11, таким образом чуть-чуть повернув ротор (я по-прежнему выделяю магниты, за которые ротор тянет):

Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51.43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8.57°. Обновим нашу табличку:

Теперь сам бог велел подать + на U и — на V!

Теперь опять пора выровнять магниты с зелёными катушками, поэтому подаём напряжение на них, но красный и синий магниты поменялись местами, поэтому теперь нужно подать обратное напряжение:

C оставшимися двумя конфигурациями всё ровно так же:

Если мы снова повторим самый первый шаг, то наш ротор провернётся ровно на одну седьмую оборота. Итак, всего у нашего мотора три вывода, мы можем подать напряжение на два из них шестью разными способами 6 = 2*C 2 ₃, причём мы их все уже перебрали. Если подавать напряжение не хаотично, а в строгом порядке, который зависит от положения ротора, то двигатель будет вращаться.

Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:

Есть один нюанс: у обычного коллекторного двигателя за переключение обмоток отвечают щётки, а тут нам надо определять положение ротора самим.

Видео:Установка датчика Холла в мотор колесо ION Technology , в котором их небылоСкачать

Датчики Холла

Теперь давайте поставим три датчика холла в те чёрные точки, обозначенные на схеме. Давайте договоримся, что датчик выдаёт логическую единицу, когда он находится напротив красного магнита. Всего существует шесть (сюрприз!) возможных состояний трёх датчиков: 2 3 — 2. Всего возможных состояний 8, но в силу расстояния между датчиками они не могут все втроём быть в логическом нуле или в логической единице:

Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.

Читайте также: Самый легкий мотор колесо

Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:

Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.

Видео:Как заменить датчик холла в моторколесеСкачать

Постойте, но ведь это очень похоже на квадратурный сигнал с обычного инкрементального энкодера!

Ещё бы! Единственная разница, что инкрементальные энкодеры дают два сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90°, а у нас три сигнала, сдвинутые на 120°. Что будет, если завести любые два из них на обычный квадратурный декодер, например, той же самой синей таблетки? Мы получим возможность определять положение вала с точностью до четырёх отсчётов на одну седьмую оборота, или 28 отсчётов на оборот. Если вы не поняли, о чём я, прочтите принцип работы квадратурного декодера в первой статье.

Я долго думал, как же мне использовать все три сигнала, ведь у нас происходит шесть событий на одну седьмую оборота, мы должны иметь возможность получить 42 отсчёта на оборот. В итоге решил пойти грубой силой, так как синяя таблетка имеет кучу аппаратных квадратурных декодеров, поэтому я решил в ней завести три счётчика:

Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!

Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:

Видео:Моторколесо без холловСкачать

А почему на двигателе сразу нет датчиков?

В некоторых приложениях (например, для коптеров) все эти заморочки не нужны. Контроллеры пытаются угадать происходящее с ротором по току в катушках. С одной стороны, это меньше заморочек, но с другой стороны, иногда приводит к проблемам с моментом старта двигателя, поэтому слабоприменимо, например, в робототехнике, где нужны околонулевые скорости. Давайте попробуем запитать наш движок от обычного китайского коптерного ESC (electronic speed controller).

Мой контроллер хочет на вход PPM сигнал: это импульс с частотой 50Гц, длина импульса задаёт обороты: 1мс — останов, 2мс — максимально возможные обороты (считается как KV двигателя * напряжение).

Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.

На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.

Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:

Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.

Видео:Этого НИКТО НЕ ОЖИДАЛ ! - датчик Холла из КТ315 транзистора !Скачать

Подводим итог

Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.

Читайте также: Мотор для мотоцикла 400 куб

Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.

Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п. Но в итоге обычный бесколлекторник можно использовать в шаговом режиме, а шаговик в постоянном вращении, управление у них будет одинаковым.

Update: красивая анимация от Arastas:

Видео:Замена датчиков холла в мотор-колесе. Диагностика и ремонтСкачать

Установка датчиков холла в мотор в котором их нет

Почти все современные контроллеры, а тем более покупные, умеют заставить работать мотор колесо без датчиков холла, которые, как многие утверждают, весьма ненадежные. Хотя лично у меня ни разу в жизни подобного инцидента не было. Дело все в том, что датчики холла ставятся на почти всех шаговых моторах, и лишь за редким исключением они могут отсутствовать. Так перелопатив кучу аппаратуры, я лично проблемы такой не встречал, чтобы они резко или без причинно выгорали, или замыкали. В связи с тем, что данная затея, а именно работа мотор колеса без ДХ, пришлась по вкусу многим потребителям электротранспорта, ну и появилась востребованность. Китай по началу производил всего лишь часть контроллеров для мотор колеса, снабжённых данным режимом, и чем дальше это пользовалось спросом, тем процент был выше.

И вот, на сегодняшний момент, к сожалению, данной функцией обладают наверно около 90% современных контроллеров, а без этой функции найти контроллер уже, к сожалению, проблема.

Почему, к сожалению, все дело в том, что функция работы без датчиков холла приоритетная, а не адаптивная, как это может показаться в видео ролике. Что это значит, все очень просто, если при езде произойдет проблема с датчиками холла, микроконтроллер запомнит последние данные работы мотора и просто отключит на ходу их, и будет ехать как и раньше, причем о выходе их из строя вы даже не узнаете.

Многие скажут, это же хорошо, от части это так, но когда данный режим приоритетный, к сожалению, существует задержка при движении, которая приводит к тупизне отклика акселератора на включение мотора. Для тех кто в теме, тот поймет. В общем, контроллер отдает команды дольше из-за их анализа и принимает решения так же дольше. Хоть это всего лишь доли секунды, но при переходе с одного контроллера на другой складывается впечатление, что чего-то не хватает, а мощность мотора уже не та. Вот такие реалии нового контроллера.

А если добавить тупизну и рывки на старте, которые толком не лечатся, особого плюса для обычного потребителя данная функция не принесет.

Да и еще применяя разные контроллеры одной и той же мощности, я сделал вывод, что максимальная скорость зачастую зависит от прошивки, и может сильно варьироваться при одной и той же мощности контроллера на 36/48В от 10 до 35 км/ч в зависимости от мощности мотор колеса.

А повышение мощности контроллера для электротранспорта и при условии, что мотор будет тем — же самым зачастую незаметен для пилота, что уже доказано ни в одном из предыдущих обзоров.

Ну и как происходит жесткий переход на работу без датчиков холла на универсальном контроллере можно наблюдать в данном видео :

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/ustanovka-datchikov-holla-v-motor-v-kotorom-ih-net

  🎥 Видео

  Как извлечь датчик Холла из мотор - колеса с минимальными повреждениями датчикаСкачать

  

  Как установить датчик Холла на двигатель и подключить его к регулятору оборотов TDA 1085Скачать

  

  Обучение работы мотор колеса без датчиков холла на универсальном контроллере и минусыСкачать

  

  подключение контроллера к мотор колесу проверка датчиков холла и фаз переключение скоростей электро.Скачать

  

  секретная информация о моторколесахСкачать

  

  Как подключить датчик Холла Где найти для мотораСкачать

  

  Как проверить датчики Холла? Какие для мотора? Какие для газа/тормоза на самокат/вело?Скачать

  

  Как проверить датчик холла мотор колесаСкачать

  

  Датчики Холла для моторколесаСкачать

  

  Замена фазных проводов и датчиков холла мотор-колеса электросамокатаСкачать

  

  электро мотор тоёта аква с датчиками холлаСкачать

  

  Как выставить зазор между датчиком и магнитом на мопеде Альфа, ДельтаСкачать

  

  датчики Холла. настройка угла , BLDC мотор из генератора Valeo 150AСкачать