Passa al contenuto

Documentation

Sensori e modalità di feedback per motori BLDC/PMSM*

Affinché un controllore possa pilotare correttamente un motore BLDC (Brushless DC) o PMSM (a magneti permanenti sincroni), deve conoscere costantemente la posizione del rotore.

Questa informazione è indispensabile per sincronizzare la commutazione delle fasi, regolare la coppia, la velocità e, in alcuni casi, la posizione assoluta.

Esistono diverse tecnologie di feedback, ognuna adatta a un livello di prestazione o precisione differente.

Sensori Hall: semplicità e robustezza

Il sistema più comune si basa su tre sensori a effetto Hall, integrati direttamente nel motore.

Questi sensori rilevano il passaggio dei poli magnetici del rotore e forniscono un'informazione digitale (0 o 1) al controllore.

  • I tre segnali combinati definiscono sei settori di commutazione per giro elettrico.

  • Il controllore commuta le fasi del motore a ogni cambiamento di stato, il che è sufficiente per mantenere una coppia stabile e una velocità fluida a regime moderato.

Vantaggi:

  • Soluzione economica e molto affidabile.

  • Sufficiente per la maggior parte delle applicazioni di trazione, attuatori o automazioni semplici.

  • Funziona anche a velocità molto bassa (a differenza del sensorless).

Limiti:

  • Risoluzione limitata (6 posizioni elettriche per giro).

  • Leggera ondulazione della coppia percepibile a bassa velocità.

I sensori Hall sono quindi un eccellente compromesso semplicità / robustezza / costo per i motori alimentati da 24 a 51,2 V in applicazioni mobili o industriali.

Encoder (incrementale o assoluto): precisione e controllo avanzato

Per le applicazioni che richiedono un controllo preciso della posizione, della velocità o del movimento, i motori sono dotati di un encoder.

Può trattarsi di:

  • di un encoder incrementale (che genera impulsi A/B e un riferimento Z),

  • o di un encoder assoluto, che fornisce direttamente la posizione angolare del rotore.

Alcuni encoder forniscono segnali sin/cos, consentendo un'interpolazione molto fine della posizione, con risoluzioni di diverse migliaia di punti per giro.

Vantaggi:

  • Controllo molto preciso della coppia, della velocità e della posizione.

  • Indispensabile per i sistemi robotizzati, sincronizzati o multi-asse.

  • Consente un controllo vettoriale (FOC) performante e fluido.

Limiti:

  • Costo più elevato.

  • Richiede un cablaggio e una configurazione più rigorosi.

Questo tipo di feedback è privilegiato nei attuatori elettrici di alta precisione, negli assi delle macchine o nei robot agricoli, dove la riproducibilità del movimento è essenziale.

Sensorless: pilotaggio senza sensore

È anche possibile pilotare un motore BLDC senza sensori fisici.

Il controllore stima quindi la posizione del rotore misurando la forza contro-elettromotrice (back-EMF) generata dagli avvolgimenti al momento della commutazione.

Vantaggi:

  • Riduzione del costo e della complessità del motore (nessun sensore).

  • Affidabilità aumentata in alcuni ambienti difficili (polvere, vibrazioni).

Limiti:

  • Inefficace a velocità molto bassa o all'avvio, poiché la back-EMF è troppo debole per essere misurata.

  • Meno robusto durante coppie elevate o variazioni rapide di carico.

Le soluzioni sensorless sono adatte per applicazioni in cui il motore funziona principalmente a velocità costante, e dove è possibile un avvio assistito (meccanico o software).

Confronto sintetico

Tipo di feedbackPrincipioVantaggiLimitiApplicazioni tipiche
Sensori Hall (3 sensori)Rilevamento di settori tramite campi magneticiSemplicità, affidabilità, basso costoRisoluzione limitataTrazione, attuatori, automazione standard
Encoder (incrementale / assoluto)Misura precisa della posizione angolareAlta precisione, controllo fluidoCosto, cablaggio complessoRobotica, posizionamento, sincronizzazione
Sensorless (back-EMF)Stima tramite tensione indottaNessun sensore, manutenzione ridottaAvvio difficile, meno preciso a bassa velocitàVentilazione, pompe, azionamenti continui

In sintesi

La scelta del tipo di sensore dipende dal livello di prestazioni atteso:

  • Per un pilotaggio robusto ed economico → sensori Hall.

  • Per un controllo fine e sincronizzato → encoder.

  • Per un costo minimo e velocità stabili → sensorless.

Il feedback di posizione è un elemento essenziale del controllo del motore, garantendo sia le prestazioni, la sicurezza, che la durabilità del sistema.

*: Le informazioni tecniche presentate in questo articolo sono fornite a titolo indicativo. Non sostituiscono i manuali ufficiali dei produttori. Prima di qualsiasi installazione, manipolazione o utilizzo, si prega di consultare la documentazione del prodotto e rispettare le istruzioni di sicurezza. Il sito Torque.works non può essere ritenuto responsabile per un uso improprio o un'interpretazione errata delle informazioni fornite.