Que rufem os tambores ! Finalmente, depois de longa espera, resolvi começar o Tutorial sobre o Driver L6234 controlando Motores sem escova BLDC

Tenho certeza que o tutorial será muito interessante e espero que mais colegas contribuam com as suas experiências. 

Desde o ano passado, tenho estudado os motores sem escova. Os motores sem escova são usados em Hard Disks de PCs, em Drones, em Gimbals e em Braços robóticos !

São muito interessantes. Vejam o tutorial sobre ESCs e Motores BLDC:

http://labdegaragem.com/forum/topics/tutorial-arduino-esc-motor-sem...

Coloquei esse video no início do tópico, pois um dos usos mais atuais do Driver L6234 é exatamente no mecanismo chamado de Gimbal, que é um estabilizador de camera de video muito sofisticado. 

Agradecimento especial à um grande amigo que trouxe dos Estados Unidos, o driver L6234.

Galera, infelizmente  eu não encontrei esse chip aqui no Brasil. 

Mas ele é usado nos controladores do Alex Moskalenko - o gênio que criou as controladores de motores  ALEXMOS. 

http://www.basecamelectronics.com/

Como em todos os outros tutorias que já fiz, divulgarei-o em partes. Pois nunca usei esse driver L6234. Tudo será novidade para mim também. 

Favor interagir com o tutorial, somente assuntos relacionados com o mesmo. 

Se deseja esclarecer alguma outra dúvida, favor criar um novo tópico. 

Boa sorte para nós ! Espero que gostem !

Exibições: 6786

Responder esta

Respostas a este tópico

Atualmente, os motores sem escovas estão sendo muito usados devido ao   controle preciso de torque e velocidade,  altíssimos RPMs ou baixos RPMs com grande torque. E ainda podem gerar energia ! Resumindo - os motores BLDC são muito versáteis !

Vejam essas aplicações em Skates elétricos >

http://labdegaragem.com/profiles/blogs/boosted-skate-board-el-trico

http://labdegaragem.com/profiles/blogs/skate-eletrico-controlado-po...

E acreditem, o motor sem escovas esta sendo usado até em aviões elétricos !

http://labdegaragem.com/profiles/blogs/avi-o-el-trico-brasileiro-fa...

Olá José Gustavo, não sei se posso colocar aqui, mas ainda não consegui perceber a diferença entre motor  BLDC (Brushless DC electric motor ) e o motor de passo (step motor), são a mesma coisa, são categorias ou são apenas nomes para o mesmo tipo de motor?

Motor sem escovas - diferenças do Motor de passo:

Caro Flávio Hernan, excelente pergunta ! Assunto totalmente pertinente ao tópico.

Fique à vontade para questionar se tiver mais dúvidas.

Os motores sem escovas ( BLDC - brushless Direct current ) e os motores de passo (Stepper Motors) tem algumas similaridades, mas são dois tipos distintos  de motores. Ambos são motores elétricos, possuem bobinas, imãs e são controlados através de circuitos eletrônicos. E é claro, nenhum dos dois possuem escovas. Por esse motivo, ambos tem maior durabilidade e maior eficiência do que os motores com escovas que sofrem maior desgaste.

A grande diferença que podemos perceber, é que no Motor sem escovas o rotor é externo e no Motor de passo, o rotor é central. Rotor, como o nome já diz, é a parte que gira no Motor. Interessante que em ambos motores, os imãs fazem parte dos rotores. 

Obs: existem também Motores sem escovas com o rotor central, mas atualmente os mais comuns são os com o rotor externo. 

No tutorial sobre o Motor Nema17 com o driver A4988 eu mostrei algumas fotos de um Motor de passo desmontado. 

http://labdegaragem.com/forum/topics/tutorial-arduino-motor-de-pass...

Veja que nesse Motor de passo, o rotor possui dois imãs dentados.

E as bobinas fazem parte do estator (parte estacionária)  do  Motor de passo:

No caso do Motor sem escova (BLDC) vejam que as bobinas ficam na parte central e estão fixadas na placa. 

E na parte interna do rotor esta preso um imã circular . Foto de um motor BLDC de um diskete driver :

Caracteristicas do motor sem escovas (BLDC) :

- a parte externa (rotor) onde estão os imãs é que gira. A parte central do motor onde ficam as bobinas é estática (estator). 

- podem girar com altas rotações (RPM) e alta performance. Um motor de Drone pode girar até 12.000 RPMs ou mais. 

- podem ser usados também com baixo RPM e grande torque. O consumo de corrente é grande.

 Os motores sem escova são os motores de corrente continua com o maior torque em relação aos outros tipos.

- Tem  controle da posição do rotor, mas tem menos precisão do que o motor de passo. Os motores BLDC podem ter quatro passos por revolução (volta). 

- Os controladores de motores BLDC tem somente três circuitos drivers. 

- Permitem uma grande aceleração da rotação. 

- O sentido da rotação do Motor depende da sequência de acionamento das bobinas. 

Características do Motor de passo (Stepper Motor) :

- O eixo central onde esta o rotor é que gira.

- Normalmente giram em baixas rotações. Um Motor Nema 17 pode ter o RPM máximo de 200 RPMs. 

  Se o limite de RPM do motor for excedido, ele começa a vibrar e para de girar. 

- Permitem o controle preciso da posição do rotor. Os motores de passo podem ter centenas de passos    por revolução (volta). 

- Possuem um grande torque, proporcional a corrente que passa na bobina. 

- Os controladores de motores de passo normalmente tem dois ou quatro circuitos drivers. 

- Podem ser controlados com vários modos de passo - Completo, meio, quarto, etc. 

- O sentido da rotação do Motor depende da sequência de acionamento das bobinas. 

OBs: atualmente existem inúmeros tipos de motores e muitos deles especiais, que podem ter características diferentes das citadas acima. 

Referências :

http://www.osmtec.com/brushless_dc_(bldc)_motor_basics.htm

http://electronics.stackexchange.com/questions/79498/difference-bet...

Obrigado José Gustavo, agora está mais claro a diferença.

Beleza, qualquer dúvida pode me perguntar. 

Se não souber respondê-lo, a gente pesquisa. 

Abraços. 

Tipos de Motores sem escova BLDC :

Como já citei anteriormente, existem motores sem escova BLDC com o rotor externo e com rotor interno. 

Os motores com rotor interno permitem maior rotação do que os motores com rotor externo e são mais usados em carrinhos elétricos de controle remoto. Devido ao fato de que os motores com rotor externo tem maior torque, esses são mais usados em Drones. Vejam que a parte externa do motor é que gira. A hélice é presa no eixo rosqueado. 

http://labdegaragem.com/forum/topics/dji-phantom-2-quadricoptero?id...

Vejam nessa figura, o motor de Drone aberto . Os imãs ficam presos na parte externa (rotor). E os eletromagnetos (bobinas) ficam fixados na base do motor. 

Esse é um motor BLDC com o rotor interno usado em Carros de Controle remoto . Não consegui uma foto mostrando por dentro. 

Referências:

http://www.dronetrest.com/t/brushless-motors-how-they-work-and-what...

Motor sem escova BLDC - tipos de ligações :

Já deu para deu para perceber nas fotos, que os motores sem escova BLDC possuem somente  três fios de conexão.

Para efeito simbólico , o Motor BLDC somente possui três enrolamentos, por isso pode ser considerado como motor trifásico. Na verdade esses motores podem ter mais enrolamentos como nove ou doze por exemplo. Cada enrolamento forma um eletro-imã.

Esses enrolamentos podem estar ligados de duas formas distintas. Cada tipo de ligação tem características diferentes.

Os dois tipos de ligação são o Estrela (Wye) e o  Triângulo (Delta) .  Esses são os diagramas simbólicos das ligações:

No caso da Ligação Estrela, existem três conjuntos de enrolamentos em série (Fases). Um das extremidades de cada conjunto é conectada em um dos fios de conexão do motor. E a outras três extremidades são conectadas juntas. 

No caso da Ligação Triângulo, também existem três conjuntos de enrolamentos em série (Fases) . Mas cada extremidade do conjunto esta conectada à extremidade do outro conjunto formando os fios de conexão do motor.

A ligação Estrela consome menos corrente, produz mais torque com baixo RPM e usa 1,7 menos voltas nos enrolamentos do que na ligação Triângulo. Com a ligação Triângulo, o motor poderá girar com maior velocidade, mas gasta mais corrente e ou  produzir baixo torque com baixo RPM.

Referências :

http://www.tcrconline.com/documents/Brushless/Brushless%20Motors.pdf

http://www.gobrushless.com/GBL_single_v2.pdf

Motor sem escova BLDC - usando sensores Hall:

Uma tecnologia  muito comum nas décadas passadas foi o uso de sensores Hall para controlar o Motor sem escova BLDC.

Para quem desconhece o que é um sensor Hall, ele é um dispositivo semicondutor que é ativado pela passagem de um campo magnético.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_efeito_Hall

Já vi esses sensores Hall em motores BLDCs usados em Video-cassetes, diskete drivers e CDROMs. Interessante que esses equipamentos estão desaparecendo ! O avanço tecnológico  esta sendo muito rápido.

Atualmente, os Controladores de motor BLDC não estão usando mais os sensores Hall. Assunto para o próximo post. Os motores BLDC de Hard disks não usam esses sensores. 

Como já sabemos que os motores BLDC tem três fases, os sensores Hall eram usados para determinar o controle do acionamento das fases. O circuito era bem simples. Um sensor Hall para disparar cada Fase, portanto eram usados três sensores Hall.  Os sensores eram fixados em locais definidos que permitiam o disparo das Fases no tempo e sincronismo corretos. 

Vejam esse motor de videocassete desmontado. Os sensores Hall estão em destaque em círculos amarelos:

Nesse motor de Diskete driver, eu desmontei o conjunto de eletro-imãs, para que pudessem observar os sensores Hall, também em destaque nos círculos amarelos : 

Obs: o conjunto de bobinas não esta quebrado, é assim mesmo (curioso, não?). Nos intervalos das bobinas ficam os sensores Hall. 

 

No Tutorial sobres ESCs, eu já tinha feito uma análise do Circuito driver de um Motor BLDC usando sensores Hall:

http://labdegaragem.com/forum/topics/tutorial-arduino-esc-motor-sem...

Resumindo o circuito, cada sensor Hall dispara uma matriz de circuito driver das bobinas do motor BLDC. 

Existem circuitos internos de limitador de corrente, passagem por zero e controle da velocidade. 

Não irei entrar em detalhes, pois essa tecnologia já esta em desuso. 

 

Motor BLDC  com sensor Hall - Carta de tempo :

Encontrei essa carta de tempo que mostra os acionamentos dos sensores Hall (switch 1, 2 e 3) e as polarizações nas Fases do Motor sem escova BLDC. Perceba que a invertendo a polaridade nas Fases, o polo magnético do eletro-imã também será invertido. A carta de tempo corresponde à uma revolução (volta) no rotor => 360 graus. 

http://www.groschopp.com/how-does-a-brushless-dc-motor-commutate/

L6234 - driver de motor com três fases :

Já vi na WEB, alguns tentando controlar o motor BLDC com o driver L298 e outros chips. Não é o recomendável. O circuito driver ideal para Motor BLDC é o L6234 !

Link do Datasheet:

http://www2.st.com/resource/en/datasheet/l6234.pdf

O chip L6234 possui três meias pontes e todas as entradas de controle são compatíveis com os niveis TTL(5V) e CMOS (por exemplo, 3,3V). Cada canal é controlado por duas entradas - uma INPUT e uma ENABLE. 

É recomendável que use resistores de pulldown nas entradas - para evitar queimá-lo.

O chip tem proteção contra excesso de temperatura - ele é desarmado quando excede 150 C. Mas infelizmente não tem proteção contra curto-circuito nas saídas - portanto muito cuidado ao fazer os testes. 

O três fios do Motor BLDC devem ser conectados nas saídas OUT1, OUT2 e OUT3. O monitoramento de corrente nas bobinas do motor é realizado através da  leitura de tensão sobre o resistor que deve ser conectado nas saídas SENSE1 e SENSE2 . O valor do resistor SENSE deverá estar entre 0,2 e 0,6 ohms, dependendo da corrente usada. A faixa de tensão recomendada gerada sobre esse resistor é entre - 1 e +1 V apenas !

Como eu havia dito, os circuitos drivers de motor BLDC atuais não usam mais os sensores Hall para controlar o acionamento das bobinas. Devido a necessidade de motores muito mais rápidos, com altíssimos RPMs ( por exemplo 12.000 RPM), foi desenvolvida uma nova tecnologia que se baseia no monitoramento da força contra-eletromotriz gerada pelas bobinas, para permitir a polarização devida e sincronizada das mesmas. Uma tecnologia complexa de se entender. Pois para complicar, também são usadas modulações  PWM nas entradas de controle do chip. As formas de onda são bem difíceis de se entender. E os algoritmos são muito complexos, quando o motor gira com alto RPM !!

A alimentação do Motor usando o L6234 esta limitada entre 7V e 42V (52V somente para cargas resistivas).

Internamente o chip possui um regulador de tensão de referência de 10V que é usada para controle de corrente.

A corrente ideal máxima é de 4 amperes para o modelo SO20 e somente 2,8A para o modelo DIP.

O chip suporta até 5 A, mas somente com saída pulsante. (não recomendo que faça isso). 

Os pinos de VBOOT e VCP são usados na polarização dos FETs das meias pontes.

Esse é o diagrama interno do chip L6234 :

E essas são as pinagens do L6234, dependendo do encapsulamento - o meu chip é modelo DIP:

Nessa carta de tempo, dá para entender como os FETs das meias pontes são acionados, dependendo dos níveis de tensão nas entradas INPUT e ENABLE: 

Se deseja entender mais sobre o L6234, veja esse link - muito bom :

L6234 THREE PHASE MOTOR DRIVER

http://www.st.com/st-web-ui/static/active/jp/resource/technical/doc...

O objetivo desse tutorial é conectar esse driver L6234 no Arduino. Aguardem. 

Bom dia galera ! 

Tinha dado uma pausa nesse tutorial, mas depois dos pedidos do colega Rafael Sekiguchi, resolvi continua-lo. 

"Bom dia José, aguardando ansioso a postagem sobre o L6234... se conseguir movimentar em ambos os lados e com baixa rotação, já ficarei satisfeito. Grande Abraço"

Ele sugeriu essa aplicação :

Muita calma nessa hora, pois o driver L6234 é um chip sensível à falhas. Não é encontrado no Brasil, por isso muita atenção durante os testes ! Vou começar a reestuda-lo hoje. 

RSS

Destaques

Registre-se no
Lab de Garagem
Clicando aqui

Convide um
amigo para fazer
parte

curso gratis de arduino

© 2019   Criado por Marcelo Rodrigues.   Ativado por

Badges  |  Relatar um incidente  |  Termos de serviço