В этой статье я попробую объяснить, чем сенсорный мотор отличается от бессенсорного (кроме наличия, собственно, сенсора) и можно ли все-таки поменять направление вращения ротора на противоположное, если регулятор не имеет функции реверса (не путать с задним ходом).

Для начала немного теории.

Так как же все-таки работает связка бесколлекторный мотор + регулятор? С коллекторными моторами, вроде бы, все понятно: жестко соединенный с ротором двигателя коллектор вращается между двух неподвижных щеток, таким образом ток подается на нужные обмотки синхронно с вращением ротора.

Примерно тем же занимается и бесколлекторный регулятор скорости. Вот только проблема в том, что регулятор не знает, в каком положении находится ротор двигателя, когда тот остановлен. Узнать это он может только по наведенной ЭДС в одной из фаз, проходящей в данный момент через ноль. Но чтобы получить наведенную ЭДС, нужно изменяющееся магнитное поле, т.е. вращающийся ротор двигателя. Замкнутый круг получается: Чтобы запустить двигатель, нужно узнать положение ротора, а чтобы узнать положение ротора, нужно запустить двигатель...

Бездатчиковые регуляторы на момент старта просто выдают по всем фазам серию импульсов, чтобы хоть как-то сдвинуть с места ротор и таким образом "увидеть" его положение. После этого регулятор уже сможет подключать нужные обмотки в нужный момент и поддерживать вращение ротора. Отсюда и несколько затянутый и дерганый старт по сравнению с коллекторными двигателями. Еще один недостаток - не очень стабильная работа на малых оборотах: наведенное в обмотках напряжение настолько низкое, что контроллер регулятора не всегда способен его различить, и появляется риск срыва синхронизации.

Чтобы избавиться от этих недостатков, на некоторых моторах устанавливают магнитные сенсоры. По сути, сенсор и регулятор хода образуют бесконтактный коллектор, все так же жестко привязанный к физическому расположению обмоток. Теперь регулятору не нужно заниматься рассчетами и угадыванием положения ротора - он точно знает, на какие обмотки и какой полярности нужно подавать напряжение, если сработал тот или иной датчик. 

Вроде бы все прекрасно: и мотор стабильно работает во всем диапазоне оборотов, и срывы синхронизации просто невозможны, как и на коллекторниках... Но при этом приходится тщательно следить за правильностью подключения датчиков и обмоток двигателя: иначе, если, например, срабатывает датчик А, а запитывается обмотка С, то двигатель просто не сможет работать.

На модельных моторах разъем сенсора делают такой, чтобы неправильно подключить его было невозможно. Фазы двигателя и регулятора подписывают, строго определяя один-единственный правильный вариант подключения. Более-менее серьезные производители автомоделей учитывают стандартное направление вращения сенсорных двигателей и с их шасси, обычно, проблем не возникает.

Но что делать, если собственноручно модернизированная модель какого-нибудь малоизвестного производителя вдруг, вместо того, чтобы ехать вперед, рванула задним ходом? На бездатчиковых моторах просто поменял любую пару фаз местами, и порядок, но с сенсором такое не проходит. А исправить ситуацию механически (например, перевернув диффиренциалы) далеко не всегда позволяет конструкция шасси... Не отказываться же теперь от преимуществ сенсора?

Конечно нет! Логичное решение - вместе со сменой фаз, поменять местами и пару соответствующих датчиков.

А посему, переходим к практической части.

 

Нашими подопытными будут сенсорный двигатель Turnigy Mach3 10.5T kv3600 и регулятор HobbyKing X-Car 60A.

 

 



Двигатель, кстати, внутри совсем не такой хороший, как выглядит снаружи. Чего стоят только зазоры в несколько миллиметров между статором и магнитом ротора...

Такое ощущение, что в корпус 540-го мотора засунули ротор от 380-го. Ротор не отбалансирован, подшипники люфтят (хотя, справедливости ради, стоит сказать что смазка в них имеется в достаточном количестве), работает мотор шумно... В общем, я ждал от него большего.

 

Но вернемся к сенсору.

Ничего "космического" - 3 датчика Холла, небольшой конденсатор и резистор на 10кОм. Проследив дорожки до разъема, я набросал такую вот схему:

Расположение датчиков на схеме примерно соответствует их физическому размещению в корпусе мотора, если смотреть на него со стороны задней крышки. Вместо резистора, насколько я понял, должен был стоять термодатчик, но китайцы решили сэкономить...

 

Теперь попробуем заставить мотор крутиться в противоположную сторону. Я менял местами фазы А и С. 

С отключенным сенсором, как и ожидалось, никаких проблем - мотор запустился в обратную сторону. Но с сенсором он только дергался, грелся, но работать не хотел... Тоже вполне ожидаемо. 

Теперь нужно было подобрать правильную последовательность датчиков. Мне повезло - попал с первого раза, поменяв местами 3 и 5 провода на сенсорном разъеме, т.е., в данном случае, белый и желтый провода:

 

Результат не заставил себя ждать: мотор бодренько закрутился в обратную сторону!

Ура! Победа!!!

Победа, да не совсем. Работал мотор не очень ровно и умудрялся греться даже совсем без нагрузки. Причина такого поведения - неправильный тайминг. Он-то был настроен на заводе с рассчетом на вполне определенное направление вращения.

 

Обратите внимание, что датчики Холла расположены не точно по центру "зубов" статора или строго между ними, а сдвинуты к одному из краев "зуба". Именно этот угол и определяет "опережение зажигания", в смысле, тайминг. Более стабильная работа мотора получалась при повороте задней крышки против часовой стрелки, т.е. датчики смещались ближе к противоположному краю "зуба" статора.

Но так как конструкция задней крышки данного конкретного двигателя не позволяет повернуть ее на достаточно большой угол, а тем более закрепить ее в таком положении, длительных тестов с подбором тайминга я не проводил. Так что, тут еще остается пространство для экспериментов.