सर्वो ड्राइव, मोटर्स, और उन्हें नियंत्रित करने वाले उपकरण एक स्थायी विकास के अवसर का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो मोटर वाहन और औद्योगिक प्रणालियों में नवाचारों और उत्पादन प्रौद्योगिकी में प्रगति से प्रेरित हैं। मोटर वाहन और परिवहन उद्योगों को 2022 से 2022 के माध्यम से सर्वो मोटर्स की सबसे बड़ी हिस्सेदारी और ड्राइव की बिक्री के लिए जिम्मेदार होने की उम्मीद है। ड्राइव, नियंत्रकों और सर्वो मोटर्स की मांग कंपनियों को औद्योगिक वातावरण में दक्षता में सुधार करने में मदद करने के लिए मजबूत बनी हुई है।
मार्गदर्शक और स्पीड/टोक़ नियंत्रण आवश्यकताएं और प्रौद्योगिकियां मोटर प्रकार से भिन्न होती हैं, डीसी मोटर्स और सामान्य-संभावित मोटर्स के लिए वोल्टेज और वर्तमान के सरल नियंत्रण से लेकर एसी मोटर्स के लिए इनवर्टर के उपयोग तक, ब्रशलेस मोटर्स में विभिन्न चरणों की प्रतिक्रिया स्विचिंग, और जटिल डिजिटल सर्किटरी स्टेपर मोटर ड्राइव। यहां तक कि इंडक्शन मोटर्स और स्विच किए गए अनिच्छा प्रकार जैसे पारंपरिक एनालॉग मोटर्स के लिए, आज की पारंपरिक एनालॉग तकनीक तेजी से परिष्कृत डिजिटल नियंत्रण विधियों के साथ है जो समाधान को कम लागत पर लागू करने की अनुमति देते हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग बेहतर गति, स्थिति और टोक़ नियंत्रण, साथ ही उच्च दक्षता में सक्षम बनाता है।
चित्र 1: मोटर नियंत्रण आईसी ब्लॉक आरेख (छवि: अधिकतम एकीकृत)
स्विचिंग या चालन हानि को कम करते हुए मोटर नियंत्रण सर्किट को मोटर कॉइल में चालू और बंद करना चाहिए। दोनों MOSFETS और इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (IGBTS) विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में मोटर नियंत्रण की जरूरतों को पूरा करते हैं। इन विद्युत नियंत्रण उपकरणों में समान कार्य और विशेषताएं हैं, और उनके आंतरिक डिजाइन में ओवरलैप है। अधिकांश अनुप्रयोगों में, वे दो या दो से अधिक मोटर कॉइल के लिए वर्तमान पथ को नियंत्रित करने के लिए एक एच-ब्रिज कॉन्फ़िगरेशन में उपयोग किए जाते हैं। यह मोटर की गति और दिशा पर पूर्ण नियंत्रण की अनुमति देता है (चित्र 1)।
मोटर अवलोकन
कोई भी डिज़ाइन प्रोजेक्ट जिसमें मोटर या मैकेनिकल ड्राइव की आवश्यकता शामिल है, का मूल्यांकन करना चाहिए कि क्या निरंतर वर्तमान डिजाइन या स्टेपर या सर्वो मोटर का उपयोग करना है। एक निरंतर मोटर में, स्टेटर में एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए स्थायी मैग्नेट या वाइंडिंग का उपयोग किया जाता है। रोटर में कॉइल होते हैं जहां वर्तमान में ग्रेफाइट ब्रश के माध्यम से प्रवेश होता है, जो एक घूर्णन शाफ्ट पर कई गुना में दबाया जाता है। रोटेशन बनाए रखने के लिए क्रमिक वाइंडिंग के माध्यम से वर्तमान प्रवाह।
एसी मोटर्स सिंक्रोनस या एसिंक्रोनस हो सकते हैं। एसिंक्रोनस मोटर्स (जिसे इंडक्शन मोटर्स के रूप में भी जाना जाता है) में, स्टेटर वाइंडिंग्स को मोटे तौर पर साइनसोइडल वितरण बनाने की व्यवस्था की जाती है। सिंक्रोनस मोटर्स में ब्रशलेस डीसी और एसी मोटर्स के साथ -साथ साइनसोइडल वोल्टेज स्रोतों द्वारा संचालित अनिच्छा मोटर्स और मोटर्स को स्विच किया गया है।
ब्रशलेस मोटर्स में, रोटर में स्थायी मैग्नेट होते हैं और स्टेटर में स्थित वाइंडिंग उपयुक्त अनुक्रम में नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा संचालित होते हैं। एक ब्रशलेस डीसी मोटर विभिन्न स्टेटर वाइंडिंग पर एक निरंतर सिग्नल स्विचिंग अनुक्रम द्वारा संचालित है। ब्रशलेस एसी मोटर्स को स्थायी मैग्नेट के साथ सिंक्रोनस एसी मोटर्स के रूप में बनाया जा सकता है; इस मामले में वे साइनसोइडल संकेतों द्वारा संचालित होते हैं। ब्रश की अनुपस्थिति से घर्षण के स्रोतों को समाप्त करके दक्षता बढ़ जाती है। स्विच पर यांत्रिक भागों की अनुपस्थिति उच्च घूर्णी गति को प्राप्त करने की अनुमति देती है।
स्टेपर मोटर्स डीसी द्वारा संचालित ब्रशलेस सिंक्रोनस मोटर्स हैं। रोटर एक विशिष्ट स्थिति में स्थिर रहता है। स्टेपर मोटर्स कोणीय स्थिति का पता लगाने के लिए सेंसर का उपयोग किए बिना कुछ डिग्री रोटर शाफ्ट को बहुत सटीक रूप से घुमा सकते हैं।
प्रमुख पैरामीटर
अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ, कई कुंजी और विशिष्ट प्रदर्शन पैरामीटर डिवाइस और एप्लिकेशन के बीच प्रारंभिक पत्राचार का निर्धारण करते हैं। मोटर नियंत्रण उपकरणों के लिए प्रमुख पैरामीटर वर्तमान और वोल्टेज प्रबंधन मान हैं, क्योंकि ये निर्धारित करते हैं कि क्या कोई विशेष घटक मोटर लोड आवश्यकताओं का समर्थन कर सकता है।
MOSFETS के लिए, अगले प्रमुख पैरामीटर सक्रिय प्रतिरोध (RDS (ON)) और गेट कैपेसिटेंस हैं। कम प्रतिरोध राज्य के दौरान प्रतिरोध हानि और वोल्टेज ड्रॉप को कम करता है, जो विघटनकारी भार को कम करता है और दक्षता में सुधार करता है। गेट क्षमता वांछित संक्रमण समय (स्विचिंग गति) पर गेट को पूरी तरह से सक्षम और अक्षम करने के लिए आवश्यक आवृत्ति और वर्तमान गति को निर्धारित करती है। IGBTS के लिए, अगला महत्वपूर्ण पैरामीटर वोल्टेज ड्रॉप (VDROP) है, जो कि PN जंक्शन से गुजरने वाले डायोड और आंतरिक MOSFETS से योगदान का योग है। तापमान और वर्तमान स्तर RDS (ON) और VDROP मापदंडों को प्रभावित करते हैं।
सामान्य तौर पर, MOSFETs उच्च स्विचिंग गति (MHz में) और उच्च शिखर धाराओं की पेशकश करते हैं। IGBTS 10 A के आसपास वर्तमान मूल्यों की पेशकश करते हैं और मजबूत होते हैं, लेकिन धीमी गति से स्विचिंग गति होती है। मोटर नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए, मूल नियम यह है कि MOSFET कम वोल्टेज और वर्तमान और उच्च स्विचिंग आवृत्ति के लिए एक बेहतर विकल्प है, जबकि IGBTS उच्च वोल्टेज/वर्तमान और कम आवृत्ति के लिए एक बेहतर विकल्प है।