Die Herausforderung bei diesem Projekt bestand darin, die zuverlässigste und genaueste Dosierungsmethode für sensorlose bürstenlose Motoren und Steuerungen zu finden.
Die Dosierung mit sensorlosen bürstenlosen Motoren und Steuerungen ist zwar niemals so genau wie die eines Schrittmotors und einer Schrittschrittmotorsteuerung mit Mikroschritt, kann jedoch Ihre Erwartungen übertreffen. Natürlich wird ein großer Teil der Genauigkeit auch von der von Ihnen verwendeten Pumpe bestimmt, und es muss immer viel Zeit in Anspruch genommen werden, um die Wahl der Pumpe zu beurteilen, wenn dies als mögliche Option in Betracht gezogen wird.
Es gibt mehrere Schlüsselmethoden, mit denen dieses Projekt versucht wurde. Die erste, die Zeit als Methode verwendete, funktionierte gut, war aber nicht so genau, wie wir es uns gewünscht hätten. Das zweite betraf ein System mit offenem Regelkreis, bei dem die Kommutierungszyklen von der Steuerung gezählt wurden. Die dritte und genaueste war eine verbesserte Version der zweiten Idee, bei der das System mit offenem Regelkreis gegen ein System mit geschlossenem Regelkreis ausgetauscht wurde, um die durch Druckänderungen verursachten Anomalien weiter zu begrenzen.
Dies ist die einfachste, aber am wenigsten genaue Methode zum Dosieren mit sensorlosen bürstenlosen Motoren. Abhängig von Ihrer Anforderung kann es jedoch immer noch genau genug sein. In diesem Projekt haben wir mit Anpassungsfaktoren experimentiert und festgestellt, dass wir mit dem integrierten Timer des ZDBL15 Sensorless Brushless DC Motor Controllers ein angemessenes Maß an Genauigkeit erzielen konnten.
Die Idee hier ist offensichtlich sehr einfach – die zu dosierende Menge mit der Zeit zu kalibrieren, die benötigt wird, um diese bestimmte Menge zu dosieren. Sobald dies erledigt ist, muss nur noch die Zeit eingestellt werden, in der der Motor läuft (mit einer voreingestellten Drehzahl), und diese Änderung der Zeit führt zu einer Änderung der Dosis. Diese Methode ist sehr anfällig für Druckänderungen, und die Zeitsteuerungsmethode selbst lässt immer einen geringen Spielraum für Abweichungen, wobei Start und Verzögerung insbesondere durch Druckänderungen beeinflusst werden. Diese Unterschiede führten zu Ungenauigkeiten in der Gesamtdosierungsleistung.
Dies ist genauer als das Timing, da die Anzahl der Motorumdrehungen aktiv überwacht wird. Die Auflösung wird durch die Anzahl der Polpaare im Motor bestimmt. Je höher die Anzahl der Pole ist, desto höher ist die Auflösung. In diesem speziellen Projekt war der Motor, den wir verwenden mussten, ein ziemlich niedrigpoliger Motor, aber wir stellten immer noch fest, dass dies wesentlich genauer war als die oben beschriebene Zeitsteuerungsmethode.
Abhängig vom verwendeten Pumpentyp ist es möglich, mit dieser Einstellung eine sehr genaue Dosierung zu erzielen. Der Hauptvorteil dieser Methode gegenüber der einfachen Zeitüberwachungsmethode besteht darin, dass das System die Anzahl der Motorumdrehungen genau zählen kann, anstatt sich einfach auf eine ziemlich ungefähre Kalibrierung der Zeit / Anzahl der Umdrehungen zu verlassen, die sich leicht mit Unterschieden im Gegendruck oder ändern kann andere Faktoren.
Demonstration der sensorlosen bürstenlosen Gleichstromdosierung unter Verwendung einer Kommutierungszählmethode mit offenem Regelkreis
Diese Methode ist eine weiter verbesserte Version der oben beschriebenen zweiten Methode und war die Methode, die wir letztendlich für dieses spezielle Projekt festgelegt haben.
Die wichtigsten Dinge, die hier zu verstehen sind, sind, dass, wenn die zweite Methode ein System mit offenem Regelkreis verwendet, dieses System die Gegen-EMK-Überwachung verwendet, um den Regelkreis zu schließen und die Motordrehzahl proaktiv zu steuern. Diese aktive Überwachung ermöglicht es dem System, sich an Änderungen externer Faktoren wie Druck anzupassen, wodurch die resultierende Zählung des Kommutierungszyklus genauer ist.
Aus diesem Grund haben wir uns für dieses Projekt für diese Methode entschieden.
Es gibt eine Vielzahl von Faktoren, die die Genauigkeit dieser speziellen Methode beeinflussen können. Das Design, die Verarbeitungsqualität und die Toleranzen der Pumpen wirken sich alle aus. Ein mögliches Problem ist ein Schlupf durch die Pumpe.
In diesem speziellen Fall konnte jedoch nachgewiesen werden, dass bei wiederholten Tests auch bei Druckänderungen eine Genauigkeit von <1% erreicht werden konnte. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie dies durchgeführt werden kann. Abhängig von Ihrer Anwendung ist es möglicherweise eine gute Idee, alle drei oben beschriebenen Optionen zu untersuchen.
Sensorlose Dosierung über einen externen Eingang zum Einstellen der Dosismenge
Der größte Grund für die Wahl bürstenloser Motoren und Steuerungen in einer solchen Dosieranwendung ist die Leistung, die Sie aus ihnen herausholen können. Die Leistungsdichte eines sensorlosen bürstenlosen Gleichstrommotors ist erheblich höher als die eines Schrittmotors.
In dieser speziellen Anwendung haben wir ursprünglich einen Schrittmotor verwendet, aber mit der Umstellung auf bürstenlosen Gleichstrom konnten wir> 8-mal mehr Leistung vom bürstenlosen Gleichstrommotor erhalten als vom Schrittmotor einer ähnlichen Größe. Durch die Verwendung von bürstenlosem Gleichstrom können daher enorme Gewinne beim Ausgangspegel erzielt werden. Obwohl es nie so genau wie ein Stepper ist, ist es bei Verwendung der oben beschriebenen Methoden (insbesondere der dritten Methode) möglich, für dieselbe physikalische Hülle eine erheblich höhere Leistung (und damit Druck oder Volumen) aus dem Dosiersystem zu erhalten.
Wie oben dargelegt, hat es in vielen Branchen eine allgemeine Akzeptanz gegeben, dass die Dosierung am besten mit Schlauchpumpen durchgeführt wird, die von Schritt- oder Getriebemotoren angetrieben werden. Wie bei jeder Anwendung gibt es jedoch immer einen Kompromiss zwischen Genauigkeit und den wichtigsten anwendungsspezifischen Anforderungen wie Volumen, Stromverbrauch und Dosierungsfrequenz. Wir sind daher der Überzeugung, dass dieses Projekt zeigt, wie viel durch die Verwendung der sensorlosen bürstenlosen Gleichstromdosierung mit der richtigen Methode und der richtigen Anwendung erreicht werden kann.
