概述
BLDC 中的三個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器輸出送入微控制器后,信號(hào)便可以像三通道編碼器那樣進(jìn)行處理。輸出數(shù)據(jù)可以顯示出來(lái),或者用來(lái)確定脈沖計(jì)數(shù)、旋轉(zhuǎn)方向和平均每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) (RPM)。RPM 求取的是平均值,以便使顯示的值平滑過(guò)渡。
PJRC Teensy 3.5 開(kāi)發(fā)板
SparkFun 的 PJRC Teensy 3.5 開(kāi)發(fā)板 (1568-1464-ND) 配有焊入式針座,并可產(chǎn)生足夠多的數(shù)字中斷,用于處理霍爾傳感器的三個(gè)信號(hào)輸入。由于具有大量的額外 I/O 通道,Teensy 3.5 有能力執(zhí)行很多其他任務(wù),并且可使用內(nèi)置 SD 卡進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
使用試驗(yàn)板測(cè)試傳感器輸出和 PJRC Teensy 3.5
使用一塊試驗(yàn)板(438-1045-ND 或類似產(chǎn)品),將 Teensy 3.5 的 USB 連接器放置在右側(cè),并將上方針座引腳插入分隔槽上面的第一行試驗(yàn)板插孔中(圖 2)。這樣可以留出空間,以便將傳感器輸出連接到 Teensy I/O。
使用實(shí)芯跳線 (BKWK-3-ND) 進(jìn)行試驗(yàn)板上的所有連線。將 5 V、1 A 電源的正極 (+) 引線連接到試驗(yàn)板的上方或下方正電源軌上,隨后將負(fù)極 (-) 電源引線連接到上方或下方負(fù)電源軌上。將霍爾傳感器連接器的正極(紅色)和負(fù)極(黑色)引線,分別連接到試驗(yàn)板的正、負(fù)電源軌上,然后將連接器的三根傳感器引線,以任意順序連接到 Teensy 3.5 的第 2、3 和 4 號(hào)引腳。
傳感器輸出為有源低電平,這是指當(dāng)觸發(fā)時(shí),輸出連接到負(fù)電源軌;而沒(méi)有觸發(fā)時(shí),需要將傳感器輸出上拉至正電源軌,以創(chuàng)建兩個(gè)定義的邏輯狀態(tài)。在試驗(yàn)板中插入三個(gè) 4 KΩ – 8 KΩ 的電阻器,即可用作傳感器輸出的上拉電阻器(圖 2)。
使用 Micro B 轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn) A 型 USB 電纜,將 Teensy 3.5 連接到計(jì)算機(jī)。
軟件
為便于編程,Teensy 3.5 與 Arduino 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 相兼容。IDE 和 Teensyduino 插件可在線獲取。
下文中提供的編程示例代碼使用了三個(gè)硬件中斷,來(lái)監(jiān)控霍爾傳感器輸出的任何變化(上升沿和下降沿)。一旦發(fā)生中斷,將讀取 Teensy 3.5 的歷時(shí)時(shí)鐘和三個(gè)輸入引腳中的兩個(gè)引腳。之后將比較傳感器的值,以確定旋轉(zhuǎn)方向,然后再進(jìn)行其他計(jì)算來(lái)確定脈沖計(jì)數(shù)和平均 RPM。中斷之間的時(shí)間間隔計(jì)算方法是:比較當(dāng)前時(shí)鐘值與上一次中斷中存儲(chǔ)的時(shí)鐘值。
在 void loop 中,有四個(gè)值可用于串行打印??梢酝ㄟ^(guò)注釋或取消注釋代碼行,來(lái)禁用或激活串行打印功能,然后將代碼下載到 Teensy 并啟動(dòng)串行監(jiān)視器,以查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。旋轉(zhuǎn) BLDC 電機(jī),在打印監(jiān)視器中觀察值的變化情況。
總結(jié)
BLDC 霍爾傳感器現(xiàn)在配置為三通道、低分辨率編碼器,能夠提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù),幫助進(jìn)行導(dǎo)航和電機(jī)輪位置檢測(cè),而不會(huì)妨礙其主要的電機(jī)控制功能。一些 BLDC 控制器只使用反電動(dòng)勢(shì)來(lái)確定線圈和磁鐵的位置,使霍爾傳感器輸出僅用于導(dǎo)航和位置檢測(cè)。但無(wú)論如何,傳感器對(duì)于用戶而言,不只具有電機(jī)控制功能,還有其他更多價(jià)值。
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