Postupné buzení cívek statoru jednosměrným „pulzním stejnosměrným proudem“ pro vytvoření krokového rotačního magnetického pole, které přitahuje rotor k nepřetržitému otáčení. Vizuální vysvětlení a ovládání principu fungování bezkartáčového motoru.
Každý magnet má dva konce, které se nazývají pól N (severní/červený) a pól S (jižní/modrý).
Když se dva magnetické póly přiblíží k sobě:
• Stejné polarity se odpuzují: Když se setká pól N s pólem N, nebo pól S s pólem S, navzájem se odpuzují a tlačí se od sebe.
• Opačné polarity se přitahují: Když se setká pól N s pólem S, pevně se přitáhnou jako nejlepší přátelé.
Běžná měděná cívka se po průchodu proudu okamžitě promění v elektromagnet. Navíc můžeme ovládáním spínače magnetickou sílu kdykoli aktivovat a deaktivovat. Motor spoléhá na tyto kdykoli zapínatelné a vypínatelné elektromagnety, které neustále přitahují a otáčejí magnetem uprostřed!
V tomto modelu jsou tři cívky statoru (A, B, C) připojeny ke svým vlastním spínačům (MOSFET). Vnějším vstupem je čisté stejnosměrné napájení (VCC). Postupným zapínáním spínačů mikrokontrolérem (MCU) podle specifického časování protéká stejnosměrný proud jednosměrně v impulsech cívkami jednotlivých fází. Každá cívka se při průchodu proudu stává elektromagnetem s pevnou polaritou N, což postupně přitahuje pól S rotoru a dosahuje se tak nepřetržitého otáčení.
Načítání...
| Krok | Úhel rotoru | MOS A (Cívka A) | MOS B (Cívka B) | MOS C (Cívka C) | Směr mag. pole | Typ proudu |
|---|
Tradiční střídavé bezkartáčové motory mění směr proudu v cívkách, aby přepínaly póly mezi N a S. U unipolárního bezkartáčového motoru je však polarita každé cívky pevná (generuje pouze pól N). Nemusíme přepínat kladné a záporné póly; stačí postupovat v pořadí „A zapnuto -> A vypnuto/B zapnuto -> B vypnuto/C zapnuto“. To je ekvivalentní postupnému rozsvěcování magnetických polí na různých fyzických pozicích. Pól S rotoru se díky přitažlivosti opačných pólů postupně nechává táhnout magnetickým polem cívek statoru a otáčí se tak v určitém směru.
V celokrokovém režimu o 3 krocích musí magnetické pole rotoru při každé změně cívky přeskočit o 120°. Příliš velký úhel kroku způsobuje silné vibrace motoru. Půlkrokový režim zavádí stav „dvoufázového napájení“: když jsou cívky A a B napájeny současně, jejich magnetická pole se sčítají a vytvářejí výsledné magnetické pole přesně uprostřed (60°). Tím se úhel skoku zkrátí na polovinu ze 120° na 60°, což dává celkem 6 kroků. Rotace je výrazně jemnější a plynulejší než v celokrokovém režimu.
Ačkoli je unipolární pulzní stejnosměrný budicí obvod extrémně jednoduchý, v jakémkoli okamžiku jsou 2/3 vinutí motoru zcela nevyužité a měděné vinutí není efektivně využito v obou směrech. To vede k velmi nízké výkonové hustotě a nízkému využití materiálů. Moderní běžné bezkartáčové motory používají v cívkách skutečný obousměrný střídavý proud (třífázový sinusový střídavý proud), což znamená, že cívky statoru jsou využívány 100 % času, což zajišťuje vysokou účinnost a hladký točivý moment.
Cívky statoru jsou vysoce indukční zátěže. Když se MOSFET náhle vypne, proud protékající cívkou nemůže okamžitě zmizet, což generuje extrémně vysoké transientní zpětné elektromotorické napětí (dosahující až stovek voltů), které může snadno poškodit čip MOSFET. Ochranné diody zapojené paralelně ke každé cívce poskytují cestu pro vybití této zbytkové energie; proud cirkuluje a slábne uvnitř diody a cívky, což zajišťuje bezpečnost budicího obvodu.
Tento vizualizační nástroj je ideální jako doplňková učební pomůcka pro elektrotechniku, automatizaci, mechatroniku a další příbuzné obory. Učitelé mohou pomocí tohoto interaktivního modelu názorně demonstrovat buzení cívek statoru, spínání MOSFETů, tok unipolárního pulzního stejnosměrného proudu a rotaci permanentního magnetu v krokovém magnetickém poli, čímž se vyhnou zdlouhavým vzorcům a pomohou studentům rychle si vytvořit intuitivní představu.
Stránka obsahuje snadno srozumitelnou kartu „Tajemství magnetů“. Prostřednictvím vizuálního srovnání polarity mohou studenti a nadšenci bez znalostí fyziky rychle a intuitivně pochopit koncepty magnetické přitažlivosti, odpuzování a elektromagnetů.
Reálně synchronizované schéma ovládacího obvodu ukazuje řídicí signály MOSFETů z MCU, chování ochranných diod a tok proudu v cívkách, což pomáhá inženýrům rychle pochopit logiku jednoduchého pulzního stejnosměrného motoru.
Vývojáři mohou sledovat časování mikrokontroléru při přepínání mezi celokrokovým a půlkrokovým režimem. Pravdivostní tabulka ilustruje logiku řídicích fází.
Podporuje 30 hlavních jazyků, jako je čeština, čínština, angličtina a japonština. Všechny texty uživatelského rozhraní lze dynamicky měnit bez nutnosti opětovného načtení stránky.
Umožňuje přepínání mezi celokrokovým (3 kroky) a půlkrokovým (6 kroků) režimem pro zobrazení toho, jak úhel kroku ovlivňuje hladkost otáčení motoru.
Podporuje automatický chod i manuální krokování (Předchozí/Další/Reset) s plynule nastavitelným intervalem přehrávání (0,3-2,5 sekundy na krok) pro detailní analýzu.
Otáčení rotoru, osvětlení cívek, indikátory MOSFETů a směr proudu jsou plně synchronizovány v reálné čase.
Pravdivostní tabulka je zvýrazněna synchronně s aktuálním krokem. Kliknutím na uzly na časové ose skočíte přímo do odpovídajícího stavu.
Přepíná mezi tmavým a světlým motivem jedním kliknutím a ukládá volbu do localStorage pro vizuální komfort při opakovaném studiu.