کوروو جاروبرقی‌های بی‌سیم را با کنترل پیشرفته موتور بهبود می‌بخشد

تا حالا تصور کرده بودید که یک جاروبرقی مجزا و بی سیم می تواند قدرت مکش قابل مقایسه با تجهیزات حرفه ای را داشته باشد؟موتورهای الکتریکی که قبلاً ساده بودند با استفاده از مفاهیم مدرن طراحی شده انداز یخچال ها و کامپیوترها تا ماشین های لباسشویی و جاروبرقی، موتورهای الکتریکی همه جا هستند.آنها درهای گاراژ و ابزار باغ را به طور یکسان تقویت می کنند.

با نگاهی به اوایل قرن بیستم، موتورهای ساده AC و موتورهای DC برش شده می توانستند نیازهای اساسی را برآورده کنند. امروزه، طرح های موتورهای DC بدون برش (BLDC) به جریان اصلی تبدیل شده اند.نه تنها پاسخگویی به خواسته های مصرف کنندگان برای، دستگاه های بی سیم با دوام طولانی اما همچنین باعث می شود دستگاه ها جمع و جور، قابل اعتماد و با دوام تر شوند.

بازار جهانی جاروبرقی در سال ۲۰۱۸ به ۹.۲ میلیارد دلار رسید و همچنان به رشد قوی ادامه می دهد.انتظار می رود که بازار با نرخ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) 9 رشد کند..1 درصد بین سال های 2019 تا 2025 این رشد عمدتاً به دلیل افزایش تعداد زنان کارگر و افزایش استانداردهای زندگی است که انتظارات جدید مصرف کنندگان را ایجاد می کند.توجه مصرف کنندگان به بهره وری انرژی و ملاحظات زیست محیطی در لوازم خانگی به یک محرک مهم بازار تبدیل شده است.

در این پروژه همکاری، تیم طراحی جاروبرقی و مهندسان Qorvo با مجموعه ای از الزامات سخت روبرو شدند.آنها نیاز به ایجاد یک جاروبرقی بی سیم داشتند که جذب قدرتمند از سرعت چرخش فوق العاده بالا را با یک جاروبرقی سبک وزن ترکیب می کرد.، طراحی قابل حمل و طول عمر محصول. قدرت جذب مورد نیاز به طور قابل توجهی از اکثر محصولات قابل حمل سنتی در بازار فراتر رفته است.

مشخصات مشتری به طور صریح برای یک موتور هم زمان مغناطیس دائمی (PMSM) با فن آوری کنترل میدان گرا (FOC) برای دستیابی به عملکرد درایو فرکانس متغیر (VFD) ،که به الزامات شدید عملکرد محصول پاسخ می دهد..

کوروو و تیم طراحی تشخیص دادند که محصول نهایی یک جاروبرقی بی سیم با عملکرد بالا خواهد بود.آنها یک موتور PMSM سه فاز را با تکنولوژی تغییر موج سینوس برای به حداکثر رساندن عملکرد انتخاب کردندهسته ی این طراحی در تکنولوژی FOC قرار دارد که از یک الگوریتم پیچیده برای کنترل میدان مغناطیسی چرخش استاتور استفاده می کند.تنظیم تولید فلوکس از طریق دو جزء ارتگونال و تعیین دقیق گشتاور موجود در موتور.

جاروبرقی های دستی مدرن معمولاً از موتورهای BLDC استفاده می کنند که میدان های مغناطیسی چرخان را در داخل تولید می کنند. در این طراحی بدون برس استاتور با کویل های ثابت ثابت می ماند.در حالی که آهنرباهای دائمی بر روی روتور نصب شده اند، که با توجه به میدان مغناطیسی دوره ای تولید شده توسط کویل های استاتور چرخش می کند. جریان به طور دقیق توسط یک کنترل کننده الکتریکی موتور خارجی به کویل های استاتور تحویل داده می شود،که سرعت متغیر را امکان پذیر می کند.

تراشه PAC5225 Qorvo، بخشی از سری Qorvo Power Application Controller (PAC) ، هسته اصلی طراحی این جاروبرقی است.این سیستم بسیار یکپارچه بر روی تراشه (SoC) عملکرد جامع برای ساخت یک سیستم ساده را فراهم می کند.، پنل کنترل موتور جمع و جور و مقرون به صرفه است. پنل طراحی یک سیستم مدیریت قدرت، یک واحد میکروکنترلر 32 بیتی ARM Cortex-M0 (MCU) 50MHz، رانندگان دروازه، تقویت کننده های عملیاتی را ادغام می کند.,مقایسه کننده ها و سایر اجزای کمکی.

رسیدن به سرعت های استثنایی موتور یک پارامتر کلیدی در طراحی این پروژه بود، با هدف به طور قابل توجهی فراتر از سطح عملکرد جاروبرقی استاندارد.برای رسیدن به سرعت های مکانیکی تا 150،000 rpm، هماهنگی دقیق بین کنورتر آنالوگ به دیجیتال (ADC) کنترل شده توسط MCU ARM Cortex M0 و مدولاتور عرض پالس (PWM) مورد نیاز بود.

قدرت مکش جاروبرقی تحت تاثیر عوامل متعددی قرار می گیرد، از جمله حجم کانال های مختلف، سطح باتری، انسداد از اجسام خارجی و اشباع فیلتر.در اين شرايط متغير، حفظ قدرت خروجی ثابت برای به حداکثر رساندن قدرت مکش بسیار مهم است.

برای اطمینان از راه اندازی سریع و بدون مشکل، الگوریتم راه اندازی موتور به اطلاعات موقعیت روتور نیاز دارد.که الگوریتم راه اندازی برای محاسبه موقعیت روتور استفاده می کند.

ادغام تمام توابع کنترل موتور در یک تراشه کنترل موتور واحد Qorvo PAC کلید دستیابی به یک طراحی محصول مقرون به صرفه بود.طراحی کاهش هزینه های بیل مواد (BOM) در حالی که حداقل نیاز به نگهداری و افزایش طول عمر محصول.

الگوریتم های پیشرفته ای که توسط Qorvo توسعه یافته اند، عملکردهای کنترل موتور پیچیده ای را از طریق سخت افزار SoC موجود امکان پذیر می کنند.طراحی کنترل FOC بدون سنسور را با استفاده از یک روش مقاومت سنجش جریان واحد اجرا می کند.، حذف نیاز به سه مقاومت نمونه گیری که در بسیاری از طرح های قبلی مورد نیاز است.