La sfida con questo progetto era trovare il metodo di dosaggio più affidabile e accurato con motori e controllori brushless sensorless.
Sebbene il dosaggio con motori e controller brushless sensorless non sarà mai accurato come un motore passo-passo e un controller per motori passo-passo microstepping, potrebbe comunque superare le vostre aspettative. Naturalmente, gran parte della precisione è dettata anche dalla pompa che si sta utilizzando e bisogna sempre impiegare molto tempo per valutare la scelta della pompa se si considera questa come una potenziale opzione.
Esistono diversi metodi chiave con cui è stato tentato questo progetto. Il primo, usando il tempo come metodo, ha funzionato bene ma non era così preciso come avremmo voluto. Il secondo riguardava un sistema ad anello aperto in cui i cicli di commutazione venivano conteggiati dal controllore. La terza, e la più accurata, era una versione migliorata della seconda idea in cui il sistema a circuito aperto veniva scambiato con un sistema a circuito chiuso per cercare di limitare ulteriormente le anomalie causate dai cambiamenti di pressione.
Questo è il metodo più semplice ma meno accurato per il dosaggio con motori brushless sensorless. Tuttavia, a seconda delle tue esigenze, potrebbe essere ancora abbastanza preciso. In questo progetto abbiamo sperimentato i fattori di regolazione e abbiamo scoperto di essere in grado di ottenere un livello ragionevole di precisione utilizzando il timer integrato sul controller per motori CC senza spazzole ZDBL15.
L’idea qui è ovviamente molto semplice: calibrare la quantità da dosare con il tempo necessario per dosare quella particolare quantità. Una volta fatto, è sufficiente regolare il tempo di funzionamento del motore (a una velocità preimpostata) e questa variazione di tempo porterà a una variazione della dose. Questo metodo è molto suscettibile alle variazioni di pressione e il metodo di temporizzazione stesso lascia sempre un leggero margine di variazione con l’avvio e la decelerazione, in particolare influenzati dai cambiamenti di pressione. Queste differenze hanno portato a imprecisioni nelle prestazioni di dosaggio complessive.
Questo è più preciso del tempismo perché monitora attivamente il numero di giri del motore. La risoluzione è dettata dal numero di coppie di poli nel motore. Maggiore è il numero di poli, maggiore è la risoluzione. In questo particolare progetto, il motore che dovevamo usare era un motore a poli bassi, ma abbiamo comunque riscontrato che questo si è rivelato notevolmente più accurato del metodo di temporizzazione descritto sopra.
A seconda del tipo di pompa utilizzata, è possibile ottenere un dosaggio di altissima precisione da questa configurazione. Il vantaggio principale di questo metodo rispetto al semplice metodo di monitoraggio del tempo è che consente al sistema di contare accuratamente il numero di giri del motore piuttosto che basarsi semplicemente su una calibrazione tempo / numero di giri piuttosto approssimativa che può facilmente cambiare con differenze di contropressione altri fattori.
Sensorless Brushless DC Dosing demonstration using open loop, commutation counting method
Questo metodo è una versione ulteriormente migliorata del secondo metodo descritto sopra ed è stato il metodo che alla fine abbiamo scelto per questo particolare progetto.
Le cose fondamentali da capire qui sono che, dove il secondo metodo utilizza un sistema ad anello aperto, questo sistema utilizza il monitoraggio back-EMF per chiudere il circuito e controllare in modo proattivo la velocità del motore. Questo monitoraggio attivo consente al sistema di adattarsi ai cambiamenti di fattori esterni come la pressione, con il conteggio del ciclo di commutazione risultante più accurato di conseguenza.
Per questo motivo abbiamo quindi optato per questo metodo per questo progetto.
Esistono numerosi fattori che possono influire sull’accuratezza di questo particolare metodo. Il design, la qualità costruttiva e le tolleranze delle pompe avranno tutti un impatto. Un potenziale problema è lo slittamento attraverso la pompa.
Tuttavia, in questo caso particolare, si è dimostrato possibile essere in grado di dosare con un’accuratezza <1% su test ripetuti anche con variazioni di pressione. Ci sono molti modi potenziali in cui questo può essere fatto e, a seconda dell’applicazione, potrebbe essere una buona idea esplorare tutte e tre le opzioni descritte sopra.
Dosaggio sensorless utilizzando un ingresso esterno per impostare la quantità di dose
L’unico motivo principale per scegliere motori e controller brushless in un’applicazione di dosaggio come questa è la potenza che sei in grado di ottenere da essi. La densità di potenza di un motore CC senza spazzole sensorless è notevolmente superiore a quella di un motore passo-passo.
In questa particolare applicazione abbiamo originariamente utilizzato un motore passo-passo, ma con il passaggio a CC senza spazzole siamo stati in grado di ottenere> 8 volte la potenza dal motore CC senza spazzole di quanto potessimo da un motore passo-passo di dimensioni simili. Ci sono quindi enormi guadagni da ottenere nel livello di uscita utilizzando DC senza spazzole. Sebbene non sia mai accurato come uno stepper, se vengono utilizzati i metodi sopra descritti (in particolare il terzo metodo), è possibile ottenere una potenza notevolmente maggiore (e quindi pressione o volume) dal sistema di dosaggio per lo stesso inviluppo fisico.
Come accennato in precedenza, in molte industrie è stato generalmente accettato che il dosaggio venga eseguito al meglio da pompe peristaltiche azionate da motori passo-passo o motoriduttori. Tuttavia, come per ogni applicazione, esiste sempre un compromesso tra precisione e requisiti specifici dell’applicazione chiave come volume, consumo energetico e frequenza di dosaggio. È quindi nostra convinzione che questo progetto dimostri quanto si può ottenere dall’utilizzo del dosaggio CC senza spazzole sensorless con il metodo giusto e la giusta applicazione.
