Hall etkisi sensörlü DC motorlar için aktif filtre tasarımı ve analizi
Design and analysis of active filters for hall effect sensore based DC motors
- Tez No: 974212
- Danışmanlar: PROF. DR. ATILGAN ALTINKÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Milli Savunma Üniversitesi
- Enstitü: Atatürk Stratejik Araştırmalar ve Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, Hall Etkisi sensörleri kullanılarak fırçasız DC (BLDC) motorların hız ve konum kontrolü süreçlerinde karşılaşılan gürültü problemlerine çözüm üretmeyi amaçlamaktadır. Hall Etkisi sensörleri, elektronik sistemlerde yüksek doğrulukla konum ve hız ölçümü yapabilmesi sayesinde yaygın olarak kullanılmakla birlikte, uygulama sırasında elektromanyetik parazit (EMI), sensör hizalama hataları ve sinyal gürültüleri gibi dış etkenlerden olumsuz yönde etkilenmektedir. Bu durum, motor kontrol sistemlerinde kararsızlık ve performans kaybına yol açabilmektedir. Özellikle pasif filtrelerin bu tür parazitleri bastırmadaki yetersizliği nedeniyle, çalışmada aktif filtre tasarımına yönelinmiştir. Tez kapsamında, Arduino MEGA donanımı ve MATLAB Simulink tabanlı modelleme araçları kullanılarak Hall sensörlü bir DC motorun hız verisi toplanmış ve bu verilere yönelik filtreleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada pasif filtrelerin sınırlı başarısı ortaya konmuş, ardından farklı tiplerde aktif filtreler tasarlanmıştır. Bunlar arasında Bessel, Butterworth ve FIR filtreler öne çıkmakta olup, her biri MATLAB Simulink ortamında modellenmiş ve motor sinyalindeki gürültü bastırma performansları karşılaştırılmıştır. Aktif filtreler sayesinde, Hall sensör çıkışlarındaki yüksek frekanslı gürültüler etkin biçimde bastırılarak, sinyal kalitesinde anlamlı bir iyileşme sağlanmıştır. Ayrıca P, PI ve PID kontrolcü tasarımları Simulink ortamında entegre edilerek filtre uygulamalarının motor kontrol performansı üzerindeki etkileri analiz edilmiştir ve bu sonuçlar grafiksel olarak gösterilmiş ve elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır. FIR tipi filtrelerin, zaman gecikmesini minimize eden lineer faz özelliği sayesinde diğer filtre türlerine kıyasla daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Bu kapsamda, sistemin hem istenmeyen parazitleri bastırması hem de dinamik performansını koruması sağlanmıştır. Sonuç olarak çalışma, Hall sensörlü DC motorların güvenilir hız ve konum geri beslemesine sahip olması için aktif filtre uygulamalarının uygun ve etkin bir yöntem olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study aims to address noise-related problems encountered during the speed and position control processes of brushless DC (BLDC) motors using Hall effect sensors. Although Hall effect sensors are widely used in electronic systems due to their ability to provide accurate position and speed measurements, they are adversely affected by external factors during operation, such as electromagnetic interference (EMI), sensor alignment errors, and signal noise. These issues can lead to instability and performance degradation in motor control systems. Given the limited effectiveness of passive filters in suppressing such disturbances, this study focuses on the design of active filters. Within the scope of this thesis, the speed data of a Hall sensor-based DC motor were collected using Arduino MEGA hardware and MATLAB Simulink-based modeling tools, and filtering applications were carried out on these data. Initially, the limited success of passive filters was demonstrated, followed by the design of various types of active filters. Among these, Bessel, Butterworth, and FIR filters were developed, each modeled in the MATLAB Simulink environment, and their noise suppression performances were comparatively analyzed. Thanks to the active filters, high- frequency noise at the Hall sensor outputs was effectively suppressed, resulting in a significant improvement in signal quality. Additionally, P, PI, and PID controller designs were integrated into the Simulink environment, and the impact of filtering applications on motor control performance was analyzed and presented graphically. The results were interpreted accordingly. FIR filters, in particular, provided superior performance compared to other filter types due to their linear phase characteristics, which minimize time delay. In this context, the system was able to suppress unwanted disturbances while maintaining dynamic performance. In conclusion, the findings of this study demonstrate that the implementation of active filters is an appropriate and effective method to ensure reliable speed and position feedback in Hall sensor-equipped DC motors.
Benzer Tezler
- İnsansız hava araçlarında kullanılan fırçasız dc motorların kontrolü
Control of brushless dc motor used in unmanned aircraft
ŞÜKRÜ ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. REŞİT ERÇETİN
YRD. DOÇ. DR. ERKAN KAPLANOĞLU
- Fırçasız doğru akım motorlarında optimal hall sensör konumunun motor parametrelerine etkisi
Effect of optimal hall sensor's position on parameters of brushless direct current motors (BLDCM)
KEMAL HASANUSTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECİBE FÜSUN OYMAN SERTELLER
- Metal oksit ince filmlerin saçtırma tekniği ile üretimi karakterizasyonu ve gaz sensörü uygulamalarının araştırılması
Production and characterization of metal oxide thin films by sputtering technique and investigation of gas sensor applications
FATİH ŞENASLAN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN ÇELİK
- Human factor based advanced driver-assistance system (ADAS) design for electric vehicle
Elektrikli araç için insan faktörü tabanlı gelişmiş sürücü yardım sistemi (ADAS) tasarımı
DAĞHAN DOĞAN
Doktora
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Automatic determination of plant type and phenological stage with deep learning methods
Tarla görüntülerinden bitki türü ve fenolojik evresinin derin öğrenme yöntemleri ile otomatik saptanması
AIGERIM KAIROLDAYEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ULUĞ BAYAZIT