Շարժիչի դիրքի սենսորը սարք է, որը հայտնաբերում է ռոտորի (պտտվող մասի) դիրքը շարժիչի մեջ՝ համեմատած ստատորի (ֆիքսված մասի): Այն փոխակերպում է մեխանիկական դիրքը էլեկտրական ազդանշանի, որն օգտագործվում է շարժիչի կարգավորիչի կողմից՝ որոշելու, թե երբ փոխել շարժիչի ընթացիկ ուղղությունը և ուժը՝ դրանով իսկ վերահսկելով շարժիչի պտտման արագությունը և ոլորող մոմենտը:
Նոր էներգիայի մեքենաներում շարժիչի ճշգրիտ կառավարումն ուղղակիորեն կապված է մեքենայի վարման անվտանգության և կայունության, ինչպես նաև դիրքի ճշգրիտ աշխատանքի հետ: սենսորային լուծիչը կարող է ապահովել շարժիչի ճիշտ արձագանքը կրիտիկական պահերին, ինչպիսիք են վթարային արգելակումը, արագացումը կամ ղեկը: Սա հատկապես կարևոր է մշտական մագնիսների համաժամանակյա շարժիչների համար (PMSM), որոնք չունեն ֆիզիկական կոնտակտային կոմուտատորներ և, հետևաբար, հենվում են սենսորի տրամադրած դիրքի վրա՝ որոշելու, թե երբ փոխել հոսանքի ուղղությունը և ապահովել շարժիչի անխափան աշխատանքը:
Ներկայումս կան երկու տեսակի շարժիչի դիրքի սենսորներ, որոնք սովորաբար օգտագործվում են նոր էներգիայի տրանսպորտային միջոցներում, պտտվող հոսանքի սենսորներ և պտտվող տրանսֆորմատորներ (պտտվող սենսորներ):
01.
Պտտվող և պտտվող հոսանքների միջև տարբերությունը բխում է դրանց հիմնական սկզբունքից
Թեև պտտվող հոսանքի տվիչները և պտտվող տրանսֆորմատորները կարող են բավարարել շարժիչի դիրքի հայտնաբերման պահանջները, նրանց տարբեր ազդանշանների ստեղծման մեքենաների և ազդանշանի մշակման մեթոդների շնորհիվ տարբեր պահանջների համաձայն արտադրանքի հատուկ կիրառություններում տարբերություններ կլինեն:
Շարժիչի դիրքի սենսորի տեսակի ընտրությունը պետք է հաշվի առնի նաև այլ գործոններ, ինչպիսիք են արժեքը, ճշգրտության պահանջները, շրջակա միջավայրի հարմարվողականությունը, հուսալիությունը և համակարգի ինտեգրման բարդությունը, որոնք սերտորեն կապված են հիմնական ազդանշանի առաջացման և մշակման մեխանիզմի հետ:
Որպես օրինակ վերցրեք առավել հաճախ օգտագործվող պտտվող սենսորը, դրա աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքի վրա: Ազդանշանի ստեղծման սկզբունքն այն է, որ շարժիչի կարգավորիչը կայուն հաճախականությամբ AC գրգռման ազդանշան է տրամադրում գրգռման կծիկին (կծիկ A), և այս գրգռման ազդանշանը առաջացնում է փոփոխական մագնիսական դաշտ պտտվող սենսորի ներսում: Երբ ռոտորը պտտվում է, գրգռման կծիկի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտը կտրվում է, ինչի հետևանքով AC լարման ինդուկցիա է առաջանում սինուսոիդային կծիկ B և կոսինուսային կծիկ C: Այս երկու ազդանշանների փուլային տարբերությունը և ամպլիտուդը չափելով՝ շարժիչի ռոտորի բացարձակ դիրքը և պտտման ուղղությունը կարելի է ճշգրիտ հաշվարկել:
◎ Ազդանշանների մշակման ժամանակ շարժիչի կարգավորիչը ստանում և վերլուծում է պտտվող սենսորի սինուսային և կոսինուսային ազդանշանները և հաշվարկում է ճշգրիտ Անկյունի տեղեկատվությունը ծրագրային ալգորիթմի միջոցով (սովորաբար պտտվող կոդավորիչի վերլուծության ալգորիթմ): Ազդանշանի ավելի լավ մշակման հասնելու համար սովորաբար անհրաժեշտ է կիրառել հատուկ ապակոդավորման չիպ, որը տեղադրված է շարժիչի կարգավորիչում, և, իհարկե, դրան կարելի է հասնել նաև ծրագրային ապակոդավորման միջոցով։
Հետևաբար, պտտման սենսորի հատուկ ձևով այն սովորաբար կազմված է հուզիչ կծիկից (առաջնային կծիկ, կծիկ A), երկու ելքային պարույրներից (սինուսային կծիկ B և կոսինուսային կծիկ C) և անկանոն ձևի մետաղական ռոտորից: Ռոտորը կոաքսիալ է շարժիչի ռոտորի հետ և պտտվում է շարժիչի ռոտացիայի հետ:
Շրջանաձև հոսանքի սենսորը օգտագործում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքը, որպեսզի հաղորդի և ընդունի ազդեցիկ AC ազդանշանը համապատասխան կծիկով հաղորդիչ վերջում և ստացող ծայրում, որպեսզի հաշվարկի թիրախային անիվի դիրքը: Թիրախային անիվը ամրացված է պտտվող լիսեռի վրա և պտտվում է ռոտորի հետ միասին: Շարժիչի ռոտորի և ստատորի հարաբերական դիրքը կարելի է չափել թիրախային անիվի դիրքը հայտնաբերելու միջոցով:
◎ Ազդանշանի մշակման առումով, երբ պտտվող հոսանքի սենսորը միացված է, սենսորային հաղորդիչ կծիկը առաջացնում է հուզիչ մագնիսական դաշտ, իսկ թիրախային ափսեը հետևում է շարժիչին՝ պտտելու և կտրելու հուզիչ մագնիսական դաշտը, այնպես, որ ստացող կծիկը առաջացնում է կծիկի լարում, իսկ սենսորային մոդուլը դեմոդուլացնում և մշակում է կծիկի համապատասխան լարման դիրքը: Ի տարբերություն պտտվող սենսորից, պտտվող հոսանքի սենսորի ազդանշանի մշակման չիպը ինտեգրված է սենսորին, և թվային ազդանշանը կարող է ուղղակիորեն դուրս գալ:
Հետևաբար, պտտվող հոսանքի սենսորը սովորաբար բաղկացած է մի շարք թիրախային բլթերից, որոնք համապատասխանում են շարժիչի բևեռային զույգերի թվին: Կծիկի խումբը բաղկացած է փոխանցման կծիկից և ընդունող կծիկից, որոնք ամրագրված են շարժիչի ստատորի վրա, իսկ պտտվող հոսանքի սենսորը սովորաբար դասավորվում է անմիջապես PCB-ում, իսկ ազդանշանի մշակման չիպը ինտեգրված է:
02.
Տարբեր սկզբունքները հանգեցնում են տարբեր տեխնիկական ուշադրության
Կարելի է տեսնել, որ պտտման սենսորի և պտտվող հոսանքի սենսորի հիմնական տարբերությունները սկզբունքորեն կայանում են գրգռման ռեժիմի, ազդանշանի առաջացման մեխանիզմի և ազդանշանի մշակման բարդության մեջ: Պտտվող սենսորի առավելությունները հիմնականում կապված են գրգռման ազդանշանի կայունության և աշխատանքային միջավայրի հանդուրժողականության մեջ, բայց թերություններն այն են, որ շարժիչի սխեմայի փոփոխության ազդեցությունն ավելի մեծ է, իսկ հարթակի համատեղելիությունը վատ է: Շրջանաձև հոսանքի սենսորի առավելությունը նրա էլեկտրոնիզացիայի բարձր աստիճանն է, հարթակի կարիքները բավարարելու հեշտությունը և հզոր հակա-EMC ունակությունը: Թերությունն այն է, որ այն մի փոքր ավելի թույլ է, քան պտտվող սենսորը շրջակա միջավայրի հանդուրժողականության տեսանկյունից, և արժեքը ավելի բարձր է, քան պտտվող սենսորը որոշ տեսարաններում:
Պլատֆորմի համատեղելիությունն առաջին հերթին արտացոլվում է արագության մակարդակում, Չինաստանի ավտոմոբիլային ճարտարագիտության միության կողմից պատրաստված «էներգախնայողության և նոր էներգիայի մեքենաների տեխնոլոգիայի ճանապարհային քարտեզը 2.0» նշում է, որ մինչև 2025 թվականը դիրքի սենսորի առավելագույն աշխատանքային արագությունը 20,000 ռ/րոպե է, իսկ ապակոդավորիչի թողունակությունը՝ >2,5 կՀց: Մինչև 2030 թվականը դիրքի սենսորի առավելագույն աշխատանքային արագությունը 25000 ռ/րոպե է, իսկ ապակոդավորիչի թողունակությունը՝ >3,0 կՀց: Կարելի է տեսնել, որ մեծ արագությամբ պտտվող սենսորում կան որոշակի մարտահրավերներ:
Դա պայմանավորված է նրանով, որ պտտվող սենսորի գրգռման հաճախականությունը սերտորեն կապված է նախագծման ժամանակ դիտարկվող արագության վիճակի հետ և սովորաբար համընկնում է ընթացիկ արագության վիճակի հետ: Երբ արագությունը մեծանում է, ճշգրիտ չափման համար պահանջվում է գրգռման ավելի բարձր հաճախականություն, ինչը պահանջում է պտտվող սենսորի դիզայնի փոփոխություն:
Փոթորիկ հոսանքի տվիչները չունեն այս խնդիրը: Effie Automotive-ն ասել է NE Time-ին, որ պտտվող հոսանքի սենսորի դիզայնը կարող է ավելի լավ հարմարվել այս բարձր արագության զարգացման միտումին: Նրա աջակցության լայն շրջանակը, արագ արձագանքը և բարձր հաճախականությամբ ազդանշանի մշակման ավելի լավ կատարումը նշանակում են, որ պտտվող հոսանքի տվիչները կարող են լինել «վերընթաց համատեղելի» ապագա ծրագրերի համար ավելի բարձր արագությամբ: Հետևաբար, պլատֆորմի լուծումը կարող է ավելի լավ իրականացվել տարբեր արագություններով շարժիչային արտադրանքներում: Փաստորեն, սա այն գործոններից մեկն է, որ ներկայիս շարժիչի հաճախորդները ընտրում են պտտվող հոսանքի լուծումներ,
Բացի այդ, պտտվող հոսանքի սենսորների բազմազանության պատճառով, ինչպիսիք են լիսեռի տեսակը, լիսեռի վերջը նման է, և լիսեռը կարելի է բաժանել O-տիպի և C-տիպի (ոմանք կոչվում են նաև ամբողջական շրջան և կիսաշրջան): Հետևաբար, այն համեմատաբար ավելի ճկուն է հաճախորդների շարժիչի նախագծման սխեմաների հարմարեցման հարցում:
03.
Տարբեր սկզբունքները հանգեցնում են ծախսերի կրճատման տարբեր մարտահրավերների
Պտտվող սենսորների արժեքը հիմնականում գալիս է նյութերից և սարքավորումներից, ներառյալ մագնիսական նյութերը (օրինակ՝ սիլիկոնային պողպատե թիթեղները), կծիկները և այլն: Հետեւաբար, ընդհանուր արժեքը որոշվում է ըստ դրա չափի, սովորաբար որքան մեծ է չափը, այնքան բարձր է արժեքը:
Շրջանաձև հոսանքի սենսորի հիմնական արժեքը հիմնականում կայանում է դրա էլեկտրոնային բաղադրիչների, մշակման չիպերի և այլնի մեջ, էլեկտրոնային մասերի արժեքը համեմատաբար ֆիքսված է, ուստի պտտվող հոսանքի սենսորի հիմնական արժեքը գծայինորեն չի աճում չափի հետ:
Հետևաբար, պտտվող հոսանքի սենսորների արժեքը ավելի ցածր է, քան պտտվող սենսորների արժեքը լայնածավալ ծրագրերի համար: Այնուամենայնիվ, փոքր չափի շարժիչների սխեմաներում պտտվող սենսորներն ունեն որոշակի արժեքային առավելություններ: Իհարկե, երբ խոսքը վերաբերում է կոնկրետ կիրառման սխեմային, քանի որ պտտվող սենսորի ազդանշանի մշակման չիպը հաճախ ներառված չէ ծախսերի հաշվարկում, ծախսերի կոնկրետ համեմատությունը նույնպես ունի որոշակի տարբերություններ:
Բացի ընթացիկ ծախսերի համեմատությունից, անհրաժեշտ է նաև ուշադրություն դարձնել ապագա ծախսերի կրճատման տարածությանը: Ներկայումս, քանի որ պտտվող հոսանքի սենսորային չիպերի մեծ մասը գալիս է օտարերկրյա ձեռնարկություններից, արժեքը կարող է հետագայում կրճատվել մասշտաբի ընդլայնման և ներքին չիպային ձեռնարկությունների հասունացման հետ ավելի ուշ: Այնուամենայնիվ, պտտվող սենսորի իջնող տարածությունը համեմատաբար սահմանափակ է:
Հետևաբար, ապագա ծախսերի պահանջներին դիմակայելիս, պտտվող հոսանքի տվիչները ակնհայտորեն ավելի ձեռնտու են: Վերջին տարիներին պտտվող հոսանքի սենսորների շուկայական մասնաբաժինը զգալիորեն աճել է, և ներքին շուկայում տրանսպորտային միջոցների ընկերությունները, ներառյալ Geely-ն և մի շարք նոր ուժեր, ընտրել են պտտվող հոսանքի սենսորների սխեման:
04.
Պտտվող հոսանքի սենսորային արդյունաբերությունը դեռ պետք է աճի
Չնայած պտտվող հոսանքի սենսորային հավելվածների ժողովրդականությունը մեծանում է, այնուամենայնիվ, ամենատարածված սենսորները պտտվող սենսորներն են, ներառյալ վաճառքի առաջատարներ BYD-ն և Tesla-ն: Դրա պատճառն այն է, որ մի կողմից, պտտվող հոսանքի տվիչները ուշ են կիրառվում ավտոմոբիլային ոլորտում, իսկ մյուս կողմից՝ շատ մատակարարներ չկան, որոնք կարող են տրամադրել պտտվող հոսանքի սենսորներ, և մի քանի ընկերություններ, ինչպիսիք են Effie-ն և Sensata-ն, կարող են դրանք մատակարարել արդյունաբերության մեջ:
Շրջանառու հոսանքի սենսորների համար կան երեք հիմնական մարտահրավեր.
Իրականում, պտտվող հոսանքի սենսորները կիրառվել են արդյունաբերական ոլորտում, բայց ավտոմոբիլային ոլորտում առաջինը, որ պետք է բավարարել, մեքենայի ցուցիչի մակարդակի պահանջներն են, հատկապես ֆունկցիոնալ անվտանգության պահանջները: Օրինակ վերցրեք Effie Automobile-ը, որպեսզի ապահովվի պտտվող հոսանքի սենսորի կայուն կիրառումը, մշակման գործընթացը խստորեն համապատասխանում է ISO26262 գործընթացին՝ ապահովելու ֆունկցիոնալ անվտանգության մակարդակի պահանջները:
◎ Չիպի մարտահրավերը, չիպը պետք է ոչ միայն համապատասխանի ֆունկցիոնալ պահանջներին, այլև համապատասխանի մեքենայի չափիչի մակարդակին: Որպես պտտվող հոսանքի սենսորային ձեռնարկություն, անհրաժեշտ է ստեղծել չիպերի ստուգման ստանդարտ՝ չիպի հասանելիությունը գնահատելու համար, որը նույնպես կարևոր է կենցաղային չիպերի հետագա կիրառման համար: Համաշխարհային չիպեր արտադրողների հետ տարիներ շարունակ համագործակցելով՝ ստուգման ամբողջական գործընթաց հաստատելու համար, Effie Automotive-ը պարզեց, որ ներքին չիպերի ներդրումը պլանավորվել է, իհարկե, նախադրյալը ստանդարտներին համապատասխանելն է:
Հուսալիության մարտահրավերներ, պտտվող հոսանքի սենսոր՝ տեղադրման դիրքի պատճառով, աշխատանքային գործընթացը հակված է շարժիչում ջերմային ցնցումների, հովացման յուղի ցրման և այլ մարտահրավերների, ինչը հատկապես ավելի մեծ է չիպի համար: Effie Automotive-ի լուծումն այն է, որ կպչուն մշակում կիրառվի չիպի տեղակայման վրա՝ միաժամանակ բարձրացնելով բուն չիպի ջերմաստիճանի պահանջները: Բարելավել շրջակա միջավայրին հարմարվողականությունը և բարելավել հուսալիությունը:
Ապագայում, արդյոք պտտվող հոսանքը կարող է ամբողջությամբ փոխարինել պտտվող սենսորին, դեռևս անհայտ է: Պտտվող սենսորներն ունեն նաև արտադրանքի արդիականացման իրենց ուղին՝ շարժիչի նոր կարիքները հաղթահարելու համար: Այնուամենայնիվ, պտտվող հոսանքի սենսորների աճի թափն ավելի արագ է, քան պտտվող սենսորներինը, և, իհարկե, պտտվող հոսանքի սենսորների հիմքը ցածր է:
