Նոր էներգիայի հիմնական շարժիչ շարժիչի լուծիչի ցուցիչի ընտրություն. հինգ ինժեներական դատողություններ, որոնք հեշտ է թերագնահատել

Հիմնական շարժիչ շարժիչներում դիրքի սենսորի ընտրության համար՝ լուծիչը գրեթե անխուսափելի է: Բայց ինքնին «լուծիչ ընտրելը» դժվար չէ: Դժվարը տվյալների աղյուսակի հետևում գտնվող մի քանի դատողություններ անելն է, որոնք իսկապես որոշում են զանգվածային արտադրության արդյունավետությունը. Այս հինգ հարցերից յուրաքանչյուրը բավական է նախատիպի փուլում նախագիծը միանգամայն նորմալ տեսք հաղորդելու համար՝ միաժամանակ բացահայտելով զանգվածային արտադրության կամ ծայրահեղ պայմաններում առկա խնդիրները:

Նախ, պարզաբանեք, թե ինչու հիմնական դրայվային հավելվածները դեռևս չեն կարող խուսափել լուծիչներից

Բարձր ջերմաստիճանի, յուղի աղտոտվածության և շարժիչի խցիկում ուժեղ էլեկտրամագնիսական միջամտության պայմաններում օպտիկական կոդավորիչների կոդային սկավառակներն ու օպտիկական կցորդիչները ի սկզբանե փխրուն են, մինչդեռ Hall-ի վրա հիմնված լուծումները պայքարում են հիմնական շարժիչի կառավարման ճշգրտության և հետևողականության պահանջները բավարարելու համար: Լուծիչի էությունը էլեկտրամագնիսական տրանսֆորմատորն է. ռոտորի վրա էլեկտրոնային բաղադրիչներ չկան: Այն հիմնված է բացառապես ստատորի գրգռման ոլորուն և ռոտորի ընդգծվածության միջև մագնիսական միացման տատանումների վրա՝ սինուսային և կոսինուսային ծրարի ազդանշանների ելքի համար, ընդ որում բոլոր ազդանշանների մշակումն ավարտված է ստատորի կողմից և վերծանման միացումում: Այս «պասիվ ռոտոր» կառուցվածքը որոշում է, որ ջերմաստիճանի դիմադրության, յուղի դիմադրության և թրթռման դիմադրության ցածր սահմանները շատ ավելի բարձր են, քան ռոտորի ակտիվ բաղադրիչների վրա հիմնված լուծումների սահմանները:

Բայց սա չի նշանակում, որ լուծիչը օպտիմալ է բոլոր հարթություններում: Նրա թերությունները հավասարապես պարզ են. դրա վրա էապես ազդում են շարժիչի դիզայնի փոփոխությունները, իսկ հարթակի համատեղելիությունը զիջում է պտտվող հոսանքի լուծումներին: Առաջացող սցենարներում, ինչպիսիք են 800 Վ համակարգերը և գերբարձր արագությունները, պտտվող հոսանքի դիրքի տվիչները աստիճանաբար ձեռք են բերում ձգողականություն: Հետևաբար, լուծիչ ընտրելու նախադրյալն այն է, որ հիմնական կրիչի կիրառումը ավելի մեծ կշիռ է դնում «դժվար միջավայրում կայուն հուսալիության» վրա, քան «պլատֆորմի վերաօգտագործման ճկունությունը»: Եթե այս նախադրյալը համապատասխանում է, ապա հետևյալ հինգ դատողությունները իսկապես իմաստալից են:

Դատողություն 1. բևեռների զույգերի համընկնումը միայն 'համապատասխանելու' մասին չէ

Լուծիչ բևեռների զույգերը պետք է հստակ կապ ունենան շարժիչի բևեռների զույգերի հետ, բայց «հավասարեցումը» ինքնին ունի երկու շատ տարբեր իրականացման ռազմավարություններ՝ զգալիորեն տարբեր ծախսերով:

Նախընտրելի լուծումը RPP = MPP է (լուծիչի բևեռների զույգերը հավասար են շարժիչի բևեռների զույգերին):  Մարդատար ավտոմեքենաների հիմնական շարժիչ շարժիչները սովորաբար ունեն 4-ից 10 բևեռ զույգ: Որոշիչ բևեռների զույգերը դրանց համապատասխանեցնելը կանխում է մեքենայական և հավաքման սխալների ուժեղացումը շարժիչի բևեռների զույգերով և ապահովում է կայուն վիճակի ավելի բարձր ճշգրտություն FOC-ի կառավարման համար: Սա ճշգրտության առաջին երթուղին է, որի գնով պահանջվում է, որ լուծիչը հարմարեցվի յուրաքանչյուր շարժիչի համար, ինչը հանգեցնում է հարթակի ցածր ընդհանրության:

Մյուսը RPP = 1 է (մեկ բևեռ զույգ լուծիչ, հարթակի փոխզիջում):  Առավելությունն այն է, որ մեկ լուծիչը կարող է ծածկել մի քանի շարժիչներ, սակայն սխալները, ինչպիսիք են մեխանիկական էքսցենտրիկությունը և հավաքման շեղումը, բազմապատկվում են շարժիչի բևեռների զույգերով և հատկապես հավանական է, որ երևան որպես ոլորող մոմենտ ալիք բարձր արագությամբ դաշտի թուլացման շրջանում: Եթե ​​այս երթուղին ընտրվի, ապա կառուցվածքային հանդուրժողականություններում և հավաքման գործընթացներում պետք է պահպանվի ճշգրտության բավարար մարժան՝ ուժեղացման էֆեկտը «կլանելու» համար: Հակառակ դեպքում, անկախ նրանից, թե որքան լավ է էլեկտրական ճշգրտությունը երևում տվյալների թերթիկի վրա, այն կսպառվի շարժիչի վրա տեղադրվելուց հետո մեխանիկական սխալներով:

Դատողություն 2. Ճշգրտության ցուցանիշը բաժանեք. մեխանիկական սխալը հաճախ հիմնական նպաստողն է

Տվյալների աղյուսակում 'էլեկտրական սխալ ±X arcminutes' չափվում է տեղադրման և հավասարեցման իդեալական պայմաններում: Շարժիչի վրա իրական տեղադրումից հետո սխալի աղբյուրները ներառում են նաև առնվազն տեղադրման էքսցենտրիկությունը, առանցքի խաղը և ստատոր-ռոտորի անհամապատասխանությունը, որոնցից յուրաքանչյուրը ավելացնում է ընդհանուր սխալը:

Սա նշանակում է, որ ընտրության ընդհանուր սխալը ինքնին որոշիչի ճշգրտությունը բազմիցս համեմատելն է, մինչդեռ մոնտաժման միջերեսում հանդուրժողականության շղթայի նույնքան խիստ վերանայում չկա: Սպլիտ լուծիչները, առանձին տեղադրված ստատորով և ռոտորով, ավելի մեծ պահանջներ են ներկայացնում կառուցվածքային նախագծման և հավաքման գործընթացների վրա, բայց ավելի խնայողություն են տարածության համար. ինտեգրված լուծիչները ավելի հեշտ են հավաքվում, բայց ավելի մեծ ծավալ են արժենում: Այս փոխզիջումը պետք է փակվի կառուցվածքային վերանայման փուլում, այլ ոչ թե փորձի շտկել այն գործիքավորումից հետո՝ «ավելի բարձր ճշգրտության լուծիչի» անցնելու միջոցով: Երբ մեխանիկական ճշգրտությունը անբավարար է, ապակոդավորման ոչ մի չիպ չի կարող փրկել արդյունքը:

Արդյունաբերության համեմատության տեսանկյունից՝ հիմնական ավտոմոբիլային կարգի փոփոխական դժկամության լուծիչների էլեկտրական սխալը մոտավորապես ±25′-ից ±30′ միջակայքում է, և որոշ օպտիմիզացված նմուշներ կարող են իրական չափումների մեջ հասնել ավելի ցածր արժեքների: Ընտրության ժամանակ իրական հարցն այն է, թե տեղադրման ի՞նչ պայմաններում է ստացվել այս ցուցանիշը: Կարո՞ղ է իմ կառուցվածքային հանդուրժողականության շղթան պահպանել նույն պայմանները:

Դատողություն 3. Ստուգեք ջերմաստիճանը և թրթռումը «վատագույն գործառնական պայմաններում», սակայն բարձր խափանումների տարածքը հաճախ լուծիչի մարմինը չէ

Շարժիչի շարժիչի լուծիչների համար գործող ջերմաստիճանի ստորին սահմանը սովորաբար պահանջվում է ծածկել -40°C, մինչդեռ վերին սահմանը չի կարող որոշվել շարժիչի պատյանի միջին ջերմաստիճանով: Ոլորուն մոտ գտնվող վայրերը շատ ավելի տաք են, քան բնակարանը: Արդյունաբերության հիմնական ավտոմոբիլային կարգի արտադրանքի ջերմաստիճանի վերին սահմանները բաշխված են 150°C-ից մինչև 155°C միջակայքում, և ջերմային աղբյուրներին մոտ սցենարները պահանջում են վավերացում ավելի բարձր մարժաով: Թրթռումը և ցնցումը նույնպես պետք է կետ առ կետ ստուգվեն ավտոմոբիլային պատահական թրթռումների և մեխանիկական ցնցումների պրոֆիլներից, այլ ոչ միայն բավարարվեն սենյակային ջերմաստիճանի ստատիկ թեստեր անցնելով:

Բայց այն, ինչ ավելի հեշտ է թերագնահատվում, քան մարմնի ջերմաստիճանի դիմադրությունը,  միացման հատվածն է : Իրական նախագծերում, որտեղ ազդանշանի անոմալիաներ են տեղի ունենում, զգալի մասը ոչ թե լուծիչի ոլորունների կամ մագնիսական շղթայի խափանումներն են, այլ կնիքի քայքայումը, վատ շփումը կամ կապարի ամրացումների և միակցիչների միջլարային միջամտությունը ջերմաստիճանի ցիկլային և թրթռման պայմաններում: Եթե ​​ընտրությունը հաստատում է միայն լուծիչի մարմնի ջերմաստիճանի գնահատականը, մինչդեռ թողնում է ամրագոտիների նյութի ընտրությունը, միակցիչի կնքումը և լարվածության հեռացումը, որոնք պետք է ավելի ուշ մշակվեն 'անհրաժեշտության դեպքում', հուսալիության շղթայի ամենաթույլ օղակը մնում է մինչև վերջ:

Դատողություն 4. Էլեկտրական պարամետրերը և վերծանման շղթան պետք է համեմատվեն նույն աղյուսակում

Լուծիչը թողարկում է ամպլիտուդային մոդուլացված սինուսային և կոսինուսային ազդանշաններ կրիչի վրա: Անկյունի մասին տեղեկատվությունը թաքնված է ծրարի մեջ և պետք է դեմոդուլացվի, նախքան այն դառնա թվային անկյուն, որը կարող է օգտագործվել MCU-ի կողմից: Ապակոդավորման սխեմայի ընտրությունը ուղղակիորեն հակադարձ սահմանափակումներ է դնում լուծիչի մարմնի էլեկտրական պարամետրերի վրա:

Կոշտ ապակոդավորումը (RDC չիպ)  հետևում է լուծիչից թվային փոխարկիչի հատուկ երթուղուն՝ 12-ից 16 բիթ բնորոշ լուծմամբ և տասնյակից մինչև հարյուրավոր միկրովայրկյանների միջակայքում հետագծման հետաձգմամբ: Այն ունի ներկառուցված հասուն PLL հանգույց և գրեթե չի սպառում MCU հաշվողական հզորություն, ինչը հարմար է դարձնում զանգվածային արտադրության հարթակների համար, որոնք ունեն խիտ տրամաչափման գրաֆիկներ: Արժեքը ֆիքսված հանգույցի թողունակությունն է, որը չի կարող խորապես հարմարեցվել կոնկրետ շարժիչի դինամիկ բնութագրերին:

Փափուկ ապակոդավորումը (DSADC + ծրագրային ալգորիթմ)  վերացնում է արտաքին RDC-ն և օգտագործում է MCU-ի վրա տեղադրված դելտա-սիգմա ADC-ն՝ ուղղակիորեն նմուշառելու ամպլիտուդի մոդուլացված ազդանշանները, որից հետո ծրագրակազմն ավարտում է ամբողջ հաշվարկը: DSADC-ի գերնմուշառման բարձր հարաբերակցությունը և թվային զտումը կարող են քվանտացման աղմուկը մղել բարձր հաճախականությունների և հասնել ազդանշան-աղմուկի բարձր հարաբերակցության ցածր հաճախականության ծրարի համար 5–10 կՀց կրիչի վրա՝ միաժամանակ պահպանելով ճկունությունը շարժիչի դինամիկ բնութագրերի համար հաշվարկային պարամետրերը կարգավորելու համար: Արժեքը MCU հաշվողական հզորության և զարգացման ռեսուրսների օկուպումն է, և լուծման որակը մեծապես կախված է ծրագրային ապահովման հասունությունից:

Ինչ երթուղի էլ որ ընտրվի, պարամետրերը, որոնք պետք է համապատասխանեցվեն ընտրության ժամանակ, ներառում են առնվազն՝ գրգռման հաճախականությունը (հիմնական RDC-ները ընդգրկում են գրգռման տիրույթը 2 կՀց-ից մինչև 20 կՀց, իսկ տիպիկ լուծիչները գնահատվում են մոտ 10 կՀց), փոխակերպման հարաբերակցությունը (սովորաբար 0,286-ից 0,5-ի սահմաններում, չիպերի ազդեցության տիրույթում և գրգռման տիրույթում), Շահույթի անհամապատասխանության հետևանքները ուղղակի են. անբավարար ամպլիտուդը վատթարանում է ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը, մինչդեռ ամպլիտուդի հագեցվածությունը առաջացնում է ալիքի ձևի կտրում: Երկու դեպքում էլ անկյունային տեղեկատվությունը խեղաթյուրված է: Լուծիչի տվյալների թերթիկը վերծանող չիպի ձեռնարկի հետ տարր առ կետ համեմատելը ապարատային սխեմատիկ փուլում արժե ընդամենը կես օր և խնայում է վրիպազերծման անվերջ վերամշակումը հետագայում:

Դատողություն 5. Ֆունկցիոնալ անվտանգությունը չի ավարտվում «ASIL-ի գնահատված մոդելի ընտրությամբ»

Շարժիչի դիրքի հիմնական սենսորը ոլորող մոմենտ հսկողության փակ հանգույցի մեկնարկային կետն է: Անկյունի ազդանշանի ձախողումից հետո հետևանքները տատանվում են ոլորող մոմենտ ստեղծելու տատանումներից մինչև հոսանքի ընդհատում կամ չնախատեսված ոլորող մոմենտ: Հետևաբար, ֆունկցիոնալ անվտանգության նկատառումները չեն կարող կանգ առնել 'մատակարարը պնդում է ASIL X-ի աջակցության' մակարդակում; դրանք պետք է իրականացվեն  մեկ կետանոց խզումների և ավելորդ ճարտարապետության հատուկ նախագծման մեջ.

Արդյունաբերության ստանդարտ պրակտիկան է՝ հասնել ASIL C (SEooC) լուծիչի մարմնի կամ զգայական տարրի մակարդակում, և աջակցել ընդհանուր համակարգին ASIL D-ին հասնելու համար՝ համակարգի մակարդակի ավելորդության նախագծման միջոցով՝ երկալիք ոլորուններ, կրկնակի ապակոդավորման շղթաներ կամ «ֆիզիկական սենսոր + առանց սենսորային գնահատման» զուգահեռ ստուգում: Ո՞րն է ախտորոշիչ ծածկույթը: Եթե ​​օգտագործվում է երկալիքային սխեման, ինչպե՞ս է ապահովվում երկու ալիքների անկախությունը, և ինչպե՞ս են բացառվում ընդհանուր պատճառներով խափանումները: Այս հարցերը սովորաբար անտեսանելի են բնութագրերի համեմատության աղյուսակներում, սակայն դրանք ուղղակիորեն որոշում են, թե արդյոք ֆունկցիոնալ անվտանգության փաստարկը կարող է փակվել:

Վերադառնալով ընտրության կարգի զգացողությանը

Միացնելով այս հինգ դատողությունները՝ ընտրության տրամաբանությունն իրականում պարզ է.  նախ որոշեք բևեռների զույգ ռազմավարությունը (ճշգրտություն-առաջին կամ հարթակ-առաջին), այնուհետև կողպեք կառուցվածքային ձևը և տեղադրման հանդուրժողականության շղթան, այնուհետև վավերացրեք ջերմաստիճանը և թրթռումը վատագույն դեպքում և միացման հատվածը ներառեք նույն հուսալիության ստուգաթերթում, հաջորդը և վերջապես համապատասխանեցրեք էլեկտրական համակարգի պահանջներին և անվտանգության պարամետրերին: հակադարձ ստուգեք, թե արդյոք ավելորդ ճարտարապետությունը վավեր է:  Այս հինգ քայլերից հետո սովորաբար մնում է միայն մեկ կամ երկու թեկնածու մոդել, և այդ մեկ կամ երկուսի միջև եղած տարբերություններն այն մասն են, որի վրա իսկապես արժե ժամանակ ծախսել նախատիպի համեմատության համար:

Լուծիչը միակ ընտրությունը չէ հիմնական շարժիչի դիրքի սենսորների համար, բայց զանգվածային արտադրության հիմնական շարժիչ նախագծերում, որտեղ հուսալիությունը և շրջակա միջավայրի հանդուրժողականությունը առաջնահերթ են, լուծիչը դեռևս բաղադրիչ է, որը պետք է 'ճիշտ ընտրվի', այլ ոչ թե 'ընտրվի պատահաբար':