8

ARL

2011

Uludağ Üniversitesi'ndeydim

Yazan: Barış Samancı
Kategoriler:

Salı günü Uludağ Üniversitesi'ndeydim. Bir zamanlar öğrenci olduğum sınıflarda bu sefer kürsüdeydim. Davet edip kürsüyü bana verdiği için değerli hocam Sevim Kurtuldu'ya teşekkür ederim. Etkinliği daha çok deneyim aktarımı ve söyleşi üzerine planlasakta içerik daha çok yeni Quadrotoruma kaydı :) Ders içeriklerinden en çok elektrik makinelerine yakınlığından dolayı fırçasız motorlar (BLDC) ve motor sürücüler (ESC) üzerine konuştuk. Yazı içeriğinde konuştuklarımızın özetini bulabilirsiniz.




Süremiz bittiğinden söyleşi kısmı biraz kısa kalsada ben keyif aldığımı söyleyebilirim. Umarım sizinde hoşunuza gitmiştir. Merak edenler için BLDC ve ESC konularını toparlayıp özetini geçelim.

Fırçasız DC Motorlar - BLDC

Taşınabilirliği ve üretimi kolay olduğu için bu tarz uygulamalarda çoğunlukla DC gerilim tercih edilir. Bu yüzden DC motorlar bizim ilgi alanımıza girmektedir. DC motorlar kendi içinde fırçalı (Brushed DC) ve fırçasız (Brushless - BLDC) olarak ikiye ayrılır. Fırçasız motorlar verim, yüksek tork ve uzun ömürlülük açısından daha kullanışlıdır fakat kompleks motor sürücülere ihtiyaç duyarlar. Fırçasız motorlarıda kendi içerisinde sensörlü (Sensored BLDC) ve sensörsüz (Sensorless BLDC) olarak ikiye ayırabiliriz. Bunları birbirinden ayıran fark ise sensörlü motorlarda rotor posizyonunu öğrenebilmek için hall sensörlerinin kullanılmış olmasıdır. Bu sensörler sayesinde rotor pozisyonu geribesleme olarak kullanılır. Avantajı motorları sürmeyi kolaylaştırmasıdır dezavantajı ise motor maliyetini arttırmasıdır. Maliyeti düşürmek ve sensörleri tasarımdan çıkartıp daha kolay üretim yapabilmek amacıyla sensörleri motor içerisinden çıkartabiliriz fakat motor sürücümüzün tasarımı biraz daha kompleksleşecektir. Sensörsüz BLDC lerin diğer bir dezavantajı ise rotorun pozisyonunu düşük devirlerde sağlıklı bir şekilde takip edemeyeceğimizden dolayı düşük hızlarda çalıştıramamamızdır. Peki sensör kullanmayacaksak rotor pozisyonunu nasıl elde ederiz? Yaygın olarak kullanılan yöntem Back-EMF (Back Electromotive Force - BEMF) yöntemidir.

Back EMF Nedir?

 Back EMF ters elektromotor kuvvetidir. Mıknatısların bobin sargıları üzerinde oluşturmuş olduğu akıdan dolayı BEMF gerilimi meydana gelir ve bobinlerin mıknatıslara göre olan konumunun değişmesinden dolayı değişkenlik gösterir. Bizde ADC ile bu gerilimi ölçerek motor sürücümüz için geri besleme olarak kullanırız. Bu işin mantığı budur fakat ağzımızdan çıktığı kadar kolay değildir :) Motor A,B,C diye adlandırılan yıldız şeklinde bağlanmış 3 sargıdan oluşur. Bizim bu sargılardan aynı anda sadece ikisini enerjilendirmemiz ve belirli bi yönde akım akıtmamız gereklidir. Akımın aktığı sargıları zamanında değiştirerek motorun dönüşünü sağlarız. Bu zamanlama kritik öneme sahiptir ve motor sürücünün öncelikli görevi olmalıdır. Enerji vermediğimiz sargıdanda yıldızın merkezindeki gerilimi ölçeriz ve ne zaman sıradaki bobinleri enerjilendirmemiz gerektiğini takip ederiz. Bu şekilde 60 derecelik 6 evre elde etmiş oluruz. Şekilden görebilirsiniz.


BLDC motor windings

Yukarıdaki adımların zamanında ve sürekli olarak uygulanması motorun dönüşünün sürekliliğini sağlar. Sargı çiftleri arasındaki geçişlerin (commutation) zamanlaması ne kadar doğruysa motordan o kadar yüksek tork alırız. Motoru sürmek için + ve - gerilime ihtiyacımız vardır. + gerilim pil voltajımızın yarısından fazlasını, 0 pil voltajımızın yarısı ve - pil voltajımızın yarısından azını ifade eder. Bu şekilde pil gerilimini ikiye bölerek +- alternanslı bir gerilim elde ederiz. Alternanslar arasındaki 0 noktası (yani pil voltajının yarısı) zero cross diye hitap edilen sıfır geçiş noktasıdır ve bir sonraki sargı çiftini enerjilendirmemiz için bize referans olur. Adımlar arasında geçiş yaptıktan sonra bir sonraki geçişe kadar geçen sürenin yarısında zero cross olayı meydana gelir. Yani bir sargı çiftini enerjilendirdikten 30 mikrosaniye sonra zero cross meydana geliyorsa 30 microsaniye sonra yeni sargı çiftimizi enerjilendirmemiz gerekmektedir. Aşağıdaki şekilden bu anlattığım çok net bir şekilde görülmektedir.

BLDC motor Back EMF Voltage

Adımlar arasındaki geçişler motor torku ve dönüşün sürekliliğini sağlarken sargılar üzerine düşürdüğümüz gerilim motorun hızını belirler. Bunu fırçalı düz DC motorlarda yaptığımız gibi PWM ile yapabiliriz. Tabi bu durumda sargılar üzerindeki gerilimler yukarıdaki şekilde not düşüldüğü gibi ideal olmayacak ve PWM den dolayı bir bozulma gözlenecektir. Aşağıdaki şekilde görebilirsiniz.


Back EMF PWM Affect

Bu anlattıklarımdan kendi yöntemlerinizi geliştirerek sabit akım, sabit tork ve sabit hız kontrolünü kendiniz gerçekleştirebilirsiniz. Dersimiz bitmiştir, takıldığınız noktalarda mail atabilirsiniz :) Hepinize başarılar dilerim.

 

Yorumlar
Furkan
16 Ara 2011 Cuma, 19:33 tarihinde yazmış.

Gene iş başındasınız :)Başarılarınız devam eder inşallah :)

İbrahim
06 Eki 2012 Cumartesi, 18:21 tarihinde yazmış.

Faydalı bir kaynak olmuş, teşekkürler.

31 Eki 2012 Çarşamba, 23:04 tarihinde yazmış.

Üstadım genç nesli aydınlatmak gerek :) Sevim Hocamız ve hiç sönmeyen mangal ateşimiz geldi bak şimdi aklıma :)

Ahmet
21 Mar 2017 Salı, 00:25 tarihinde yazmış.

Barış bey; madem pwm'i sıralı bir şekilde 60'ar derecelik açıyla uyguluyorsak, BEMF sinyali nerede devreye giriyor, BEMF'e gore pwm degişiyor mu? BEMF sinyalinin pwm'e etkisini biraz açıklarmısız?

21 Mar 2017 Salı, 09:53 tarihinde yazmış.

Merhaba, BEMF yi sargılardan ölçüyoruz. Ölçülen BEMF'e göre sargılara uyguladığımız pwm sinyallerini değiştiriyoruz.

Adınız *:
e-Mail Adresiniz *:  ??
Web Siteniz:
Yorumunuz *:
Kalan karakter sayısı: 500
 
 

Tasarım ve Programlama Barış SAMANCI
Her hakkı saklıdır.
barissamanci.net  ©  2010-2018