Analog DC Motor Speed Control By TL494 V.1 (Open Loop Control)

โครงงานนี้เป็นการควบคุมมอเตอร์กระแสตรงขนาด 24VDC 100W แบบอะนาลอกด้วยการใช้ไอซี TL494 เป็นเวอร์ชั่น 1 ในลักษณะการควบคุมแบบเปิด (Open Loop Control) โดยสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่น (PWM signal) จะกำหนดไว้ที่ความถี่ประมาณ 6kHz ควบคุมกระแสไม่เกินที่ 5A และใช้แรงดันไฟเลี้ยงในการทดสอบที่ 21V จากนั้นทดสอบด้วยการปรับสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นและสังเกตความเร็วการหมุนของตัวมอเตอร์ รวมทั้งการทดสอบด้วยโหลดที่สัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นที่ 50% และ 98% ตามลำดับ

รูปที่ 1 เป็นการเตรียมอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ในการสร้างวงจรควบคุมมอเตอร์กระแสตรง ด้วยไอซีเบอร์ TL494 โดยจะประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์อเนกประสงค์ ซึ่งเป็นวงจรต้นแบบในการทดลอง เพื่อให้สามารถปรับปรุงแก้ไขวงจรได้ง่ายและสะดวก

รูปที่ 2 เริ่มประกอบอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันตามวงจรในรูปที่ 8 จัดวางอุปการณ์ต่างๆ ให้เป็นภาคการทำงานเพื่อให้เข้าใจการทำงานของวงจรเป็นลำดับและขั้นตอน

รูปที่ 3 ลักษณะของวงจรที่ประกอบเสร็จแล้ว และเราจะมาตรวจสอบการทำงานอีกครั้งให้ถูกต้อง และในช่วงนี้ก็จะทดลองเบื้องต้นกับมอเตอร์ขนาดเล็ก เพื่อเป็นการสังเกตพฤติกรรมการทำงานเป็นไปตามแนวความคิดที่กำหนดขึ้น

รูปที่ 4 เป็นลักษณะของวงจรที่ทดลองการทำงานเบื้องต้นเสร็จแล้ว และพร้อมนำไปใช้กับมอเตอร์ขนาดใหญ่ขึ้น ทั้งนี้ตัววงจรสามารถใช้งานทั้งหมดได้แล้ว เช่น การปรับขนาดสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่น, การจำกัดกระแสให้กับตัวมอเตอร์, ค่าแรงดันสำหรับปรับสัญญษณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่น, ความถูกต้องของสัญญาณขับที่ขาเกต (PWM signal driver at Vgs) เป็นต้น

รูปที่ 5 แสดงลักษณะของตัวมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขนาด 24V/100W สำหรับใช้ในการทดลองและควบคุมความเร็วรอบ โดยในโครงงานนี้จะยึดมอเตอร์เข้ากับแท่นอะคิลิกใส เพื่อให้สะดวกกับการทดลองในรูปแบบต่างๆ (การสร้างแท่นยึดมอเตอร์นี้สามารถอ่านเพิ่มได้ในโครงงานที่ผ่านมาครับ) หรือ คลิกที่นี่

รูปที่ 6 แสดงสเปกของตัวมอเตอร์อีกครั้ง เป็นรุ่น MY6812 ที่เราสามารถหาซื้อได้ทั่วไปที่บ้านหม้อ หรือร้านค้าออนไลน์ ซึ่งเราสามารถใช้มอเตอร์ในรูปแบบอื่นได้ที่มีขนาดใกล้เคียงเพื่อนำมาใช้งาน

รูปที่ 7 แสดงลักษณะของการทดลองโครงงานครั้งนี้ รวมทั้งอุปกรณ์และเครื่องมือในการทดลองโดยการทดลองจะมีด้วยกัน 3 แบบคือ

• ปรับสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นและสังเกตความเร็วรอบที่เกิดขึ้น
• ปรับสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นที่ 50% และทดสอบโหลดให้กับมอเตอร์
• ปรับสัญญาณพัลซ์วิดธ์มอดูเลตชั่นที่ 98% และทดสอบโหลดให้กับมอเตอร์

ซึ่งการทดลองทั้ง 3 แบบนี้เป็นการทดลองเบื้องต้นก่อนนำไปใช้งานจริง ซึ่งเป็นการประเมินความถูกต้องของการทำงานให้ใกล้เคียงความเป็นจริงมากที่สุด แต่การนำไปใช้งานเราอาจจะต้องปรับจูนรูปแบบการทำงานเพื่อให้สอดคล้องกับการใช้งานจริงอีกครั้ง

รูปที่ 8 เป็นลักษณะของวงจรที่ใช้ในการทดลองโครงงานครั้งนี้ ซึ่งเป็นโครงงานเล็กๆ ที่ใช้เวลาในการประกอบไม่นานนักก็สามารถนำไปใช้งานได้ รวมทั้งเป็นวงจรที่เข้าใจการทำงานได้ง่าย โดยวงจรนี้จะใช้เพาเวอร์มอสเฟต Q1 เป็นตัวขับกำลังให้กับตัวมอเตอร์ และเราสามารถปรับความเร็วได้ที่ตำแหน่ง RP1 นั้นเอง

สำหรับโครงงานนี้เป็นโครงงานอีกแบบหนึ่งสำหรับควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) ด้วยการใช้ไอซีแบบอะนาลอกเบอร์ TL494 ที่มัฟังก์ชั่นการทำงานให้เราใช้งานได้หลายส่วน รวมทั้งเป็นไอซีที่นิยมใช้งานในกลุ่มของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์ ซัพพลาย (Switching Mode Power Supply) ซึ่งสามารถหาซื้อได้ง่ายและราคาไม่แพง ในส่วนวงจรนี้ท่านสามารถปรับแต่งส่วนต่างๆ เพื่อให้ใช้งานได้ตามความเหมาะสม ในส่วนของเวอร์ชั่น 1 นี้เป็นการควบคุมความเร็วมอเตอร์แบบระบบเปิด (Open Loop Control) และในเวอร์ชั่น 2 เป็นการปรับปรุงวงจรนี้ให้ควบคุมแบบระบบปิด (Close Loop Control) กันต่อครับ สุดท้ายข้างล่างนี้จะเป็นวิดีโอการทดลองสำหรับโครงงานนี้ครับ

Reference

1. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl494.pdf?ts=1611890654288&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTL494
2. https://www.onsemi.com/pub/Collateral/TL494-D.PDF
3. http://www.dzkfw.com.cn/Article/UploadFiles/201806/2018060710515222.gif
4. https://www.electronics-lab.com/community/index.php?/topic/42361-750w-dc-motor-speed-controler-0-100-with-schematic-and-pcb-layout/
5. https://www.electronicspoint.com/forums/threads/speed-controller-circuit-change-please-help.218267/