Bürstenloser Gleichstrommotor für Überwachungskameras für Fotoausrüstung

Überwachungskameras und Fotoausrüstung erfordern präzise Bewegungen, um qualitativ hochwertige Bilder und Filmmaterial aufzunehmen. A Bürstenloser Gleichstrommotor ist die ideale Lösung und bietet schnelle Reaktionszeiten und einen leisen Betrieb. Ein Sensor wandelt Encoderinformationen in inkrementelle Positionssignale um, die über lange Kabel in Quadraturform (Sinus-Cosinus) übertragen werden. Anschließend nutzt ein Antrieb die PWM-Technik, um den Strom zu zerhacken, um jede Phase entsprechend der Rotorposition optimal mit Strom zu versorgen. Eines der wichtigsten Merkmale einer Überwachungskamera ist der Motor, der sie antreibt. Es spielt keine Rolle, wie gut die Videoqualität ist, wenn der Motor ausfällt und nicht mehr funktioniert. Der am häufigsten in Überwachungskameras verwendete Motortyp ist ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor. Diese verwenden zwei stationäre Metallbürsten, die verschiedene Segmente des Kommutators kontaktieren, um Strom zu übertragen und eine Rotation zu erzeugen. Diese Motoren erzeugen viel Wärme, verschleißen schnell und erfordern regelmäßige Wartung.

Eine zuverlässigere Option ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. In der Regel drei Wicklungsstränge, diese werden elektronisch kommutiert. Die Elektronik erkennt den Nulldurchgang der Phasenspannungen, um die Rotorposition zu bestimmen und die Phasen abhängig von dieser Position zu bestromen. Dadurch entfallen Hall-Sensoren, die Verkabelung wird vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht. BLDC-Motoren haben außerdem eine längere Lebensdauer als bürstenbehaftete Gleichstrommotoren. Bürstenlose Motoren verbrauchen weniger Strom als bürstenbehaftete Motoren, um die gleiche Leistung zu erzielen, was besonders wichtig bei Überwachungsgeräten ist, bei denen die Fähigkeit, Batteriestrom zu sparen, von entscheidender Bedeutung ist. Diese Motoren haben außerdem weniger bewegliche Teile als Bürstenmotoren, was die Wahrscheinlichkeit mechanischer Ausfälle und Wartungsbedarf verringert und ihnen eine längere Lebensdauer verleiht. Ein bürstenloser Motor kann die von seinen Spulen erzeugte Gegen-EMK nutzen, um die Rotorposition und -geschwindigkeit zu überwachen, wodurch die Notwendigkeit entfällt für Sensoren. Dadurch ist es möglich, ein ordnungsgemäß konzipiertes Steuersystem mit offenem Regelkreis ohne Sensoren im Motor selbst zu verwenden, was die Effizienz und Zuverlässigkeit weiter verbessert.

Diese Motoren werden durch ihren Durchmesser und ihre Länge in einem Kodierungsschema identifiziert, einschließlich B für Schlitzmotoren (leistungskritische chirurgische Leistungsgeräte), BH für Linearmotoren und EC für industrielle Automatisierungsgeräte. Bürstenlose Gleichstrommotoren können ein hohes Drehmoment erzeugen kann zum Heben von Kameras mit schwerer Nutzlast oder zum Bewegen an schwierigen Standorten verwendet werden. Sie haben außerdem eine längere Lebensdauer als Bürstenmotoren, was den Wartungs- und Reparaturbedarf verringert. Im Gegensatz zu Bürsten-Gleichstrommotoren, bei denen die Kommutierung mechanisch durch Bürsten erfolgt, die die Kommutatorringe zusammendrücken, werden bürstenlose Gleichstrommotoren elektronisch kommutiert. Sie verwenden Hall-Sensoren, um die Position des Rotormagneten (blauer Pfeil) zu erkennen, und elektronische Schalter, eine sogenannte H-Brücke (eine Gruppe von 6 Transistoren), um die Phasen des Motors in einer Reihenfolge mit Strom zu versorgen, die die Ausrichtung des Motors am besten beibehält die Stator- und Rotormagnetfelder.

Dadurch eignen sie sich besser für Anwendungen, die Präzision und Kontrolle erfordern, wie z. B. Positionierungssysteme wie PTZ-Kameras (Abbildung 4), Bühnenbeleuchtungsgeräte oder Industrieroboter. Dieser Motortyp wird oft auch als Servoantrieb bezeichnet. Überwachungsgeräte wie Schwenk-Neige-Zoom-Kameras (PTZ) und Fotogeräte wie Kardanringe erfordern präzise Bewegungen, um genaue Bilder und Filmmaterial aufzunehmen. Außerdem müssen sie leise arbeiten, da jedes Geräusch die Personen alarmieren oder stören könnte. Die Verwendung eines bürstenlosen Motors kann dazu beitragen, eine reibungslose und geräuschlose Bewegung zu gewährleisten, was ihn zur idealen Wahl für diese Art von Anwendungen macht. Im Gegensatz zu Bürstenmotoren, bei denen Bürsten Funken und Geräusche erzeugen, wird ein bürstenloser Gleichstrommotor elektrisch kommutiert. Dies ermöglicht einen geräuscharmen Betrieb, da keine mechanischen Komponenten beteiligt sind. Darüber hinaus ist eine sensorlose Kommutierung durch die Verwendung einer unipolaren Pulsweitenmodulation (PWM) mit dem richtigen Klemmenspannungs-Erfassungsschema möglich. Dadurch kann die Empfindlichkeit gegenüber Schaltgeräuschen der herkömmlichen ZCD-Methode überwunden und eine gute Motorleistung über einen weiten Drehzahlbereich erreicht werden.