डीसी मोटर्स का सिद्धांत

ब्रशलेस डीसी मोटर का नियंत्रण सिद्धांत इस प्रकार है: मोटर को घुमाने के लिए, नियंत्रण इकाई को पहले हॉल सेंसर के आधार पर मोटर रोटर की स्थिति निर्धारित करनी होगी। फिर, स्टेटर वाइंडिंग्स के अनुसार, यह उस क्रम को निर्धारित करता है जिसमें इन्वर्टर में पावर ट्रांजिस्टर चालू (या बंद) होते हैं। इन्वर्टर में एएच, बीएच, और सीएच ट्रांजिस्टर (ऊपरी बांह पावर ट्रांजिस्टर कहा जाता है) और एएल, बीएल, और सीएल ट्रांजिस्टर (निचले हाथ पावर ट्रांजिस्टर कहा जाता है) मोटर कॉइल के माध्यम से क्रमिक रूप से प्रवाहित होते हैं, जो एक दक्षिणावर्त (या काउंटर - दक्षिणावर्त) घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। यह चुंबकीय क्षेत्र रोटर के चुंबकों के साथ संपर्क करता है, जिससे मोटर दक्षिणावर्त/वामावर्त दिशा में घूमती है। जब मोटर रोटर ऐसी स्थिति में घूमता है जहां हॉल सेंसर सिग्नल के दूसरे सेट को महसूस करता है, तो नियंत्रण इकाई पावर ट्रांजिस्टर के अगले सेट को चालू कर देती है। यह चक्र जारी रहता है, जिससे मोटर को उसी दिशा में घूमने की अनुमति मिलती है जब तक कि नियंत्रण इकाई मोटर रोटर को रोकने का निर्णय नहीं लेती है, जिस बिंदु पर पावर ट्रांजिस्टर बंद कर दिए जाते हैं (या केवल निचले हाथ के पावर ट्रांजिस्टर चालू होते हैं)। रोटर की दिशा को उलटने के लिए, पावर ट्रांजिस्टर को विपरीत क्रम में चालू किया जाता है।

पावर ट्रांजिस्टर के लिए मूल स्विचिंग पैटर्न को निम्नानुसार चित्रित किया जा सकता है: एएच, बीएल → एएच, सीएल → बीएच, सीएल → बीएच, एएल → सीएच, एएल → सीएच, बीएल। हालाँकि, उन्हें एएच, एएल, बीएच, बीएल, या सीएच, सीएल के रूप में स्विच करना बिल्कुल मना है। इसके अलावा, क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक घटकों में हमेशा एक स्विचिंग प्रतिक्रिया समय होता है, पावर ट्रांजिस्टर के स्विचिंग समय को इस प्रतिक्रिया समय को ध्यान में रखना चाहिए। अन्यथा, यदि निचली बांह (या ऊपरी बांह) को खोलने से पहले ऊपरी बांह (या निचली बांह) को पूरी तरह से बंद नहीं किया जाता है, तो शॉर्ट सर्किट हो जाएगा, जिससे पावर ट्रांजिस्टर जल जाएगा।

जब मोटर घूमना शुरू करती है, तो नियंत्रण इकाई हॉल सेंसर सिग्नल के परिवर्तन की गति के साथ कमांड (ड्राइवर द्वारा निर्धारित गति और त्वरण/मंदी दर से बना) की तुलना करती है (या सॉफ्टवेयर के माध्यम से गणना करती है) यह निर्धारित करने के लिए कि स्विच के किस समूह (एएच, बीएल, एएच, सीएल, बीएच, सीएल, या ...) को चालू किया जाना चाहिए, और कितनी देर तक। यदि गति अपर्याप्त है, तो चालू होने का समय अधिक है; यदि गति अत्यधिक है, तो चालू होने का समय कम है। ऑपरेशन का यह भाग PWM द्वारा नियंत्रित किया जाता है। पीडब्लूएम (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) मोटर की गति निर्धारित करता है, और ऐसे पीडब्लूएम उत्पन्न करना सटीक गति नियंत्रण प्राप्त करने की कुंजी है।

उच्च गति नियंत्रण को इस बात पर विचार करना चाहिए कि क्या सिस्टम का क्लॉक रिज़ॉल्यूशन सॉफ़्टवेयर निर्देशों के प्रसंस्करण समय को संभालने के लिए पर्याप्त है। इसके अलावा, जिस तरह से हॉल सेंसर सिग्नल परिवर्तनों तक पहुंचा जाता है, वह प्रोसेसर के प्रदर्शन, सटीकता और वास्तविक समय के प्रदर्शन को भी प्रभावित करता है। कम गति नियंत्रण के लिए, विशेष रूप से कम गति शुरू करने के लिए, हॉल सेंसर सिग्नल अधिक धीरे-धीरे बदलता है। इसलिए, सिग्नल अधिग्रहण विधि, प्रसंस्करण समय और मोटर विशेषताओं के आधार पर नियंत्रण मापदंडों का उचित विन्यास महत्वपूर्ण हो जाता है। वैकल्पिक रूप से, बेहतर नियंत्रण के लिए सिग्नल रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाते हुए, संदर्भ के रूप में एनकोडर परिवर्तनों का उपयोग करने के लिए स्पीड फीडबैक को संशोधित किया जा सकता है। सुचारू मोटर संचालन और अच्छी प्रतिक्रिया भी पीआईडी ​​नियंत्रण की उपयुक्तता पर निर्भर करती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ब्रशलेस डीसी मोटर बंद - लूप नियंत्रण का उपयोग करते हैं; इसलिए, फीडबैक सिग्नल नियंत्रण इकाई को बताता है कि मोटर की गति लक्ष्य गति से कितनी दूर है, यह त्रुटि है। त्रुटि जानने के लिए मुआवजे की आवश्यकता होती है, जिसे पीआईडी ​​​​नियंत्रण जैसे पारंपरिक इंजीनियरिंग नियंत्रण तरीकों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। हालाँकि, नियंत्रण में राज्य और पर्यावरण वास्तव में जटिल और परिवर्तनशील हैं। यदि मजबूत और टिकाऊ नियंत्रण की आवश्यकता है, तो जिन कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है वे संभवतः पारंपरिक इंजीनियरिंग नियंत्रण के पूर्ण नियंत्रण से परे हैं। इसलिए, फ़ज़ी नियंत्रण, विशेषज्ञ प्रणाली और तंत्रिका नेटवर्क को भी बुद्धिमान पीआईडी ​​नियंत्रण के महत्वपूर्ण सिद्धांतों में शामिल किया जाएगा।