डीसी मोटर की गति का अनुमान लगाने के लिए मैं बैक-ईएमएफ कैसे माप सकता हूं?

Question

मैं एक मोटर की गति निर्धारित करने के लिए एक मोटर के पीछे-ईएमएफ को मापने में दिलचस्पी रखता हूं क्योंकि यह सस्ता है और इसके लिए अतिरिक्त यांत्रिक भागों की आवश्यकता नहीं है। जब मैं मोटर चला रहा हूं तो मैं बैक-ईएमएफ कैसे माप सकता हूं?

Comments

+1। बस में अधिक जानकारी पर ढेर करने के लिए: acroname.com/robotics/info/articles/back-emf/back-emf.html

— निक एलेक्सीव

Answer 1

ऐसा करने का एक तरीका यह है कि मोटर को थोड़ी देर के लिए रोक दिया जाए, काफी देर तक ड्राइविंग वोल्टेज से किसी भी अवशिष्ट धारा को नीचे गिरने दिया जाए, और फिर बस वोल्टेज को मापें। समय को व्यवस्थित करने में लगने वाला समय वाइंडिंग के अधिष्ठापन पर निर्भर करेगा। यह समझने में सरल है, और अपरिवर्तित अंतराल को काफी कम किया जा सकता है, लेकिन इसके स्पष्ट नुकसान हैं।

एक अन्य विधि में ओम के नियम का एक चतुर उपयोग शामिल है। एक मोटर को एक प्रारंभ करनेवाला, एक अवरोधक और एक वोल्टेज स्रोत की श्रृंखला सर्किट के रूप में तैयार किया जा सकता है। प्रारंभ करनेवाला मोटर की वाइंडिंग्स के अधिष्ठापन का प्रतिनिधित्व करता है। रोकनेवाला उस तार का प्रतिरोध है। वोल्टेज स्रोत बैक-ईएमएफ का प्रतिनिधित्व करता है, और यह सीधे मोटर की गति के लिए आनुपातिक है।

यदि हम मोटर के प्रतिरोध को जान सकते हैं, और हम मोटर में करंट को माप सकते हैं, तो हम अनुमान लगा सकते हैं कि मोटर के चलने के दौरान बैक-ईएमएफ क्या होना चाहिए ! ऐसे:

$L_m$

$V_{drv}$

इसलिए, हमारे पास एक प्रभावी वोल्टेज है जिसे हम मोटर पर लागू कर रहे हैं, जिसे हम एक प्रतिरोधक और श्रृंखला में एक वोल्टेज स्रोत के रूप में मॉडलिंग कर रहे हैं। हम मोटर में वर्तमान को भी जानते हैं, और हमारे मॉडल के प्रतिरोध में धारा समान होनी चाहिए क्योंकि यह एक श्रृंखला सर्किट है। हम ओम के नियम का उपयोग यह गणना करने के लिए कर सकते हैं कि इस रोकनेवाला में वोल्टेज क्या होना चाहिए, और रोकनेवाला पर वोल्टेज ड्रॉप और हमारे लागू वोल्टेज के बीच का अंतर बैक-ईएमएफ होना चाहिए।

उदाहरण:

$= R_m = 1.5\:\Omega$
$= I = 2\:\mathrm A$
$= V_{cc} = 24\:\mathrm V$
$= d = 80\%$

गणना:

80% शुल्क चक्र पर 24V प्रभावी रूप से मोटर पर 19.2V लागू कर रहा है:

$$\overline{V_{drv}} = dV_{cc} = 80\% \cdot 24\:\mathrm V = 19.2\:\mathrm V$$

घुमावदार प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप ओम के नियम, वर्तमान और घुमावदार प्रतिरोध के उत्पाद द्वारा पाया जाता है:

$$V_{R_m} = IR_m = 2\:\mathrm A \cdot 1.5\:\Omega = 3\:\mathrm V$$

पीछे-ईएमएफ प्रभावी ड्राइविंग वोल्टेज है, घुमावदार प्रतिरोध में कम वोल्टेज:

$$V_m = \overline{V_{drv}} - V_{R_m} = 19.2\:\mathrm V - 3\:\mathrm V = 16.2\:\mathrm V$$

सभी को एक साथ एक समीकरण में लाना:

$$V_m = dV_{cc} - R_m I$$

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एक बिंदु जो ध्यान देने योग्य है, वह यह है कि इस हद तक कि एक प्रारंभ करनेवाला के समानांतर प्रतिरोध या अन्य रिसाव है, किसी भी समय अंतराल पर एक प्रारंभ करनेवाला के पार औसत वोल्टेज उस अंतराल के प्रारंभ और अंत के बीच के अंतर के लिए आनुपातिक होना चाहिए। यदि किसी प्रारंभकर्ता के पास कुछ समय अंतराल के प्रारंभ और अंत में वर्तमान प्रवाह की समान मात्रा है, तो प्रारंभ करनेवाला के पार औसत वोल्टेज शून्य होना चाहिए। यह नियम दोनों असतत प्रेरकों को लागू करता है, और एक आदर्श मोटर के साथ श्रृंखला में होने के नाते एक मॉडल को भी प्रारंभ करता है।

— सुपरकैट

यह भी ध्यान दें कि यदि कोई PWM'ing मोटर को एक सभ्य आवृत्ति पर कर रहा है, तो दक्षता सबसे अच्छी होगी यदि उसके अधिष्ठापन में धारा चक्रों के बीच नहीं मरती है। मोटर को ओपन-सर्कुलेट करने के बजाय, जब तक या कुछ भी नहीं गिरता है तब तक शॉर्ट-सर्किट करें (उम्मीद है कि पीडब्लूएम दर काफी तेज होगी कि यह नहीं होगा)। यदि कोई शॉर्ट-सर्किट मोटर को लंबे समय तक चालू करता है, तो धारा कुछ भी नहीं गिरेगी और फिर रिवर्स हो जाएगी। रिवर्स करंट दक्षता को मार देगा, इसलिए सर्किट को उस बिंदु पर खोलें (या एक ट्रांजिस्टर के माध्यम से छोटा करें जो केवल वर्तमान की एक दिशा की अनुमति देता है)। ध्यान दें कि ...

— सुपरकैट

... यदि स्टाल करंट किसी की आपूर्ति से अधिक मात्रा में सैगिंग के बिना आउटपुट कर सकता है, तो पीडब्लूएमिंग मोटर वास्तव में उपलब्ध शुरुआती या धीमी गति वाले टॉर्क को बढ़ा सकती है । यह भी ध्यान दें कि यदि पीडब्लूएम द्वारा मोटर "गति" अनुरोध की तुलना में तेजी से बदल रहा है, तो कुछ अतिरिक्त ऊर्जा आपूर्ति में वापस फेंक दी जाएगी (दक्षता के लिए अच्छा है, अगर कोई इसे सुरक्षित रूप से दोहन कर सकता है)।

— सुपरकैट

मैं कोई विशेषज्ञ नहीं हूं, लेकिन मुझे नहीं लगता कि आप यह मान सकते हैं कि आपका करंट नहीं बदलेगा, और आप आसानी से अपने इंडक्शन को अनदेखा कर सकते हैं। बाहरी भार टोक़ का उत्पादन करेगा और यह टोक़ वर्तमान में बदलाव का उत्पादन करेगा। इसके अलावा PWM itsef मोटर में करंट में बदलाव करेगा ... हाँ इंडक्शन इसे "औसत" रखेगा लेकिन यह समतल लाइन नहीं होगी, यह भी वोल्टेज बनाकर इसे औसत बनाता है। यह वास्तव में आपकी परियोजना को कितना प्रभावित करेगा? खैर, मैं यह नहीं कह सकता, यह पूरी तरह से मोटर और लोड पर निर्भर है, इसलिए यह परियोजना से परियोजना के लिए काफी भिन्न होगा।

— mFeinstein

इस विधि की चर्चा आईईईई पेपर में और अधिक विस्तार से की गई है: ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4314629

— अमीर समकर