El desafío de este proyecto fue encontrar el método de dosificación más confiable y preciso con controladores y motores sin escobillas sin sensores.
Si bien la dosificación con controladores y motores sin escobillas sin sensores nunca será tan precisa como un motor paso a paso y un controlador de motor paso a paso de micropasos, aún podría superar sus expectativas. Por supuesto, una gran parte de la precisión también la dicta la bomba que está utilizando y siempre se debe tomar un tiempo considerable para evaluar la elección de la bomba si se considera esta como una opción potencial.
Hay varios métodos clave mediante los cuales se intentó este proyecto. El primero, utilizando el tiempo como método, funcionó bien pero no fue tan preciso como nos hubiera gustado. El segundo involucró un sistema de bucle abierto en el que el controlador contaba los ciclos de conmutación. La tercera, y la más precisa, fue una versión mejorada de la segunda idea en la que el sistema de circuito abierto se cambió por un sistema de circuito cerrado para tratar de limitar aún más las anomalías causadas por los cambios de presión.
Este es el método más simple pero menos preciso para dosificar con motores sin escobillas sin sensores. Sin embargo, dependiendo de sus requisitos, aún puede ser lo suficientemente preciso. En este proyecto, experimentamos con factores de ajuste y descubrimos que podíamos obtener un nivel razonable de precisión utilizando el temporizador integrado en el controlador de motor de CC sin escobillas sin sensor ZDBL15.
La idea aquí es obviamente muy simple: calibrar la cantidad que se dosifica con el tiempo necesario para dosificar esa cantidad en particular. Una vez hecho esto, solo es necesario ajustar el tiempo que el motor está funcionando (a una velocidad preestablecida) y este cambio en el tiempo dará lugar a un cambio en la dosis. Este método es muy susceptible a los cambios de presión y el método de temporización en sí mismo siempre deja un pequeño margen de variación con el arranque y la desaceleración, en particular, afectados por cambios de presión. Estas diferencias dieron lugar a inexactitudes en el rendimiento general de la dosificación.
Esto es más preciso que el cronometraje porque monitorea activamente el número de vueltas del motor. La resolución viene determinada por el número de pares de polos en el motor. Cuanto mayor sea el número de polos, mayor será la resolución. En este proyecto en particular, el motor que teníamos que utilizar era un motor de polos bastante bajos, pero aún así descubrimos que resultó considerablemente más preciso que el método de sincronización descrito anteriormente.
Dependiendo del tipo de bomba que se utilice, es posible obtener una dosificación de muy alta precisión con esta configuración. La ventaja clave de este método sobre el método simple de monitoreo de tiempo es que permite al sistema contar con precisión el número de vueltas del motor en lugar de depender simplemente de una calibración aproximada de tiempo / número de vueltas que puede cambiar fácilmente con diferencias en la contrapresión o otros factores.
Demostración de la dosificación de CC sin escobillas sin sensores mediante el método de recuento de conmutación de bucle abierto
Este método es una versión mejorada del segundo método descrito anteriormente y fue el método que finalmente nos decidimos para este proyecto en particular.
Las cosas clave que hay que entender aquí son que, cuando el segundo método usa un sistema de bucle abierto, este sistema usa monitoreo de EMF de retorno para cerrar el bucle y controlar proactivamente la velocidad del motor. Esta monitorización activa permite que el sistema se ajuste a los cambios en factores externos como la presión y, como resultado, el recuento del ciclo de conmutación resultante es más preciso.
Por esta razón, nos decidimos por este método para este proyecto.
Hay una gran cantidad de factores que pueden afectar la precisión de este método en particular. El diseño, la calidad de construcción y las tolerancias de las bombas tendrán un impacto. Un problema potencial es el deslizamiento a través de la bomba.
Sin embargo, en este caso particular, se demostró que era posible dosificar con una precisión <1% en pruebas repetidas incluso con cambios de presión. Hay varias formas posibles de hacer esto y, dependiendo de su aplicación, puede ser una buena idea explorar las tres opciones descritas anteriormente.
Sensorless dosing using an external input to set dose amount
La razón más importante para elegir motores y controladores sin escobillas en una aplicación de dosificación como esta es la potencia que puede obtener de ellos. La densidad de potencia de un motor de CC sin escobillas sin sensores es considerablemente más alta que la de un motor paso a paso.
En esta aplicación en particular, originalmente usamos un motor paso a paso, pero con el cambio a CC sin escobillas pudimos obtener> 8 veces la potencia del motor de CC sin escobillas que con el motor paso a paso de un tamaño similar. Por lo tanto, se pueden obtener enormes ganancias en el nivel de salida mediante el uso de CC sin escobillas. Aunque nunca es tan preciso como un paso a paso, si se utilizan los métodos descritos anteriormente (especialmente el tercer método), es posible obtener una potencia considerablemente mayor (y, por lo tanto, presión o volumen) del sistema de dosificación para la misma envoltura física.
Como se describió anteriormente, ha habido una aceptación general en una gran cantidad de la industria de que la dosificación se lleva a cabo mejor con bombas peristálticas accionadas por motores paso a paso o con engranajes. Sin embargo, como ocurre con todas las aplicaciones, siempre existe un compromiso entre la precisión y los requisitos clave específicos de la aplicación, como el volumen, el uso de energía y la frecuencia de dosificación. Por lo tanto, creemos que este proyecto muestra cuánto se puede ganar con el uso de la dosificación de CC sin escobillas y sin sensores con el método y la aplicación adecuados.
