Como se sabe comúnmente, el par suministrado por un motor es directamente proporcional a la corriente que consume. Entonces, cuando un motor está bajo una carga pesada, el par requerido será mayor, por lo que consumirá más corriente.
Para un motor BLDC, la corriente se suministra a través de tres fases que son conmutadas por un controlador de motor. Pero este controlador de motor se suministra con un solo suministro de CC.
¿Puedo medir de forma fiable el par proporcionado por mi motor midiendo la corriente consumida por el conductor?
Mi motor está actualmente montado como parte de un brazo robótico y hay un bucle de control PID para el control de posición.
Solo necesito tener una idea de la carga actual y detectar anomalías en la carga (como un impacto, es decir, mayor carga o pérdida de carga útil, es decir, menor carga, etc.).
Dado que puedo calcular la carga nominal en cualquier posición y, por lo tanto, calcular la corriente nominal consumida, ¿es una buena idea usar la detección de corriente para este tipo de detección de carga?
¿Hay alguna investigación sobre esto que analice este método de control de par/detección de carga a la que pueda referirme?
Depende del controlador del motor, pero en el caso general no puede esperar que la corriente de entrada del controlador sea igual a la corriente del motor. Esto se debe a que los buenos controladores de motor son esencialmente fuentes de alimentación conmutadas, utilizando la inductancia del motor como parte integral de la fuente. La corriente a través de un devanado puede ser mayor que la corriente de suministro, al igual que la corriente de salida de un conmutador reductor puede ser mayor que la corriente de entrada.
No le da la corriente del motor directamente, pero le dice cuánta energía está consumiendo el motor. Si sabe qué voltaje (promedio) está aplicando el controlador al motor, entonces puede calcular fácilmente la corriente (ya que corriente = potencia / voltaje). El problema es conseguir ese voltaje.
Si el controlador BLDC está controlado por 0-100% PWM y aplica directamente esa misma relación PWM al motor, entonces (suponiendo caídas de voltaje insignificantes en el controlador) el voltaje del motor es simplemente una relación de voltaje de suministro/PWM. Sin embargo, si el controlador está controlado por ej. una señal de servo, entonces probablemente no habrá una relación directa de 1:1 entre la señal de control de entrada y el voltaje del motor, por lo que su voltaje calculado será menos preciso. A baja velocidad (relación PWM baja) puede haber una ondulación de corriente significativa y una pérdida de potencia adicional en el controlador y el motor.
Además, la corriente del motor no le dice exactamente cuánto par está produciendo el motor, ya que incluye la corriente utilizada para superar las pérdidas internas, y cuando el motor está acelerando necesita un par extra para hacer frente a su propia inercia. Si puede tener en cuenta estos efectos, debería poder obtener una estimación razonable del par de salida.
En lo que puede confiar absolutamente es en que la potencia mecánica entregada por el motor (par X velocidad) es igual a la potencia de entrada (voltaje X corriente) menos las pérdidas. Debe poder estimar con precisión las pérdidas. Para un sistema que produce menos de 100 vatios, las pérdidas pueden llegar a ser de 50 a 100 vatios. Habrá algunas pérdidas fijas, algunas que varían con la velocidad y otras que varían con la carga. También deberá calcular el valor promedio o RMS de la corriente durante un período de tiempo apropiado.
Estimar el torque de esta manera no es una tarea trivial, pero se puede hacer con bastante eficacia. Sin embargo, no es necesariamente mucho menos complejo que usar mediciones de corriente del motor. Hay mucha investigación sobre cómo hacer este tipo de cosas.
Puede usar un sensor de corriente de efecto Hall sin contacto (de, por ejemplo, LEM, Allegro o Amploc) alrededor de uno de los cables de fase del motor. Fíltrelo en paso bajo con un polo en algún lugar entre la frecuencia eléctrica del motor y la frecuencia PWM del controlador, luego muestree con un ADC o use uno de esos circuitos integrados convertidores de "valor eficaz verdadero". Eso debería darle una medida de la corriente RMS del motor que es idealmente proporcional al par.
Puede usar la equivalencia de potencia como se indicó anteriormente (torque X velocidad) = (voltaje X corriente) - Pérdidas como se indica, pero tenga cuidado con la gran capacitancia de su enlace de CC. Esto filtrará en gran medida la señal de CC y, por lo tanto, no se puede usar para ninguna medición de par de naturaleza transitoria, solo para estado estable.
Dmitri Grigoriev