Prototype for Power driver BLDC motor board

สำหรับโครงงานนี้เป็นต้นแบบของการออกแบบบอร์ดทดลองการขับมอเตอร์แบบไม่ใช้แปรงถ่าน (Brushless DC Motor or BLDC Motor) ที่สามารถต่อใช้งานร่วมกับบอร์ดควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ได้หลายแบรนด์ เช่น Microchip, AVR, STMicroelectronics ตามที่ผู้ทดลองมีความถนัด ซึ่งบอร์ดทดลองขับมอเตอร์แบบไม่ใช้แปรงถ่านนี้ ได้ออกแบบส่วนของวงจรเพิ่มเติมสำหรับนำไปทดลองร่วมกับมอเตอร์ที่ใช้ฮอร์เซนเซอร์ภายในได้อีกด้วย

ในรูปที่ 1 เริ่มโดยการเตรียมจัดซื้ออุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้และแผ่น PCB ที่ออกแบบ จากนั้นตรวจสอบตำแหน่งการวางอุปกรณ์ที่สำคัญว่าถูกต้องและครบถ้วนและทดลองวางอุปกรณ์คร่าวๆ บนแผ่น PCB ให้เหมาะสมถูกต้องก่อน

ในรูปที่ 2 แผ่น PCB ที่แสดงเป็นการออกแบบครั้งที่ 2 จากการทดลองและปรับปรุงจากต้นแบบเดิมที่เคยออกแบบไว้ก่อนหน้านี้ เพื่ออัพเดตและเป็นการตรวจสอบความถูกต้องอีกครั้ง โดยจะการทดสอบแผ่น PCB เพิ่มในเรื่องของการทำงานที่กระแสสูงและสัญญาณรบกวนที่จะเกิดขึ้น

คุณสมบัติของบอร์ดขับ BLDC Motor

1. รับแรงดันอินพุตได้ 20V-48Vdc
2. จ่ายกระแสให้กับมอเตอร์ได้ 15A (ต่อเนื่อง)
3. แยกอิสระกันระหว่างบอร์ตขับมอเตอร์และบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์
4. ตรวจจับกระแสที่ไหลผ่านมอเตอร์ได้
5. แอลอีดีแสดงแสดงสถานะไฟเลี้ยง
6. เชื่อมต่อกับฮอร์เซนเซอร์ภภายในมอเตอร์ได้โดยตรง
7. ใช้อุปกรณ์หาซื้อได้ง่ายไม่เฉพาะมากเกินไป

รูปที่ 5 เริ่มประกอบอุปกรณ์ต่างๆ อย่างเช่น ตัวต้านทาน จุดจั้มสาย ตัวเก็บประจุ ซึ่งมีขนาดเล็กก่อนเพื่อไม่ให้เป็นการกีดขวางตัวที่สูงกว่าและทำงานได้สะดวก

รูปที่ 7 หลังจากที่ประกอบอุปกรณ์ทั่วไปเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ก็เชื่อมต่อสายไฟกับบอร์ดทดลองสำหรับต่อตัวมอเตอร์ เป็นไฟเลี้ยงให้กับมอเตอร์ และไฟเลี้ยงสำหรับชุดวงจรขับ และในส่วนของสายสัญญาณควบคุมการทำงานสามารถต่อเข้าที่ จุดเชื่อมต่อต่างๆ ตามที่แสดงในแต่ละตำแหน่งได้เลย

สำหรับรูปที่ 10 วงจรข้างบนจะเห็นว่าตำแหน่ง Power Drive Phase U จะมีวงจรภายใน 1 ส่วน โดยในส่วนของ Power Drive Phase V และ Power Drive Phase W นั้นจะมีวงจรเช่นเดียวกับ Power Drive Phase U และส่วนที่เราจะต้องสังเกตอีก 1 จุดคือกราวด์ของบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) จะแยกออกจากบอร์ดขับกำลังสำหรับ BLDC Motor ครับ (Update : 6-12-2021)

เมื่อเราประกอบอุปกรณ์ต่างๆ เสร็จแล้วให้เราทดลองจ่ายไฟเลี้ยงให้กับวงจรประมาณ 20-30Vdc ที่ตำแหน่งสายไฟรับไฟเลี้ยง (Power Supply 36V) จากนั้นสังเกตการทำงานจะต้องไม่มีความผิดปกติใดๆ และเช่นเดียวกันที่ตำแหน่งจุดรับไฟเลี้ยงสำหรับชุดขับขาเกตให้กับมอเตอร์ ในส่วนนี้จะจ่ายไฟเลี้ยง (+12V) ใช้ได้ช่วงประมาณ 12-15Vdc เท่านั้น โดยเมื่อมีไฟเลี้ยงแอลอีดีจะแสดงผลให้เราทราบทั้ง 2 ส่วนนี้ ซึ่งหลังจากนี้บอร์ดขับมอเตอร์แบบ BLDC Motor ก็พร้อมที่จะนำไปใช้งานได้แล้วครับ.

Reference

1. https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IR2110-DataSheet-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d462533600a4015355c80333167e
2. https://toshiba.semicon-storage.com/eu/semiconductor/product/automotive-devices/automotive-brushless-motor-driver-ics/articles/sensorless-3-phase-bldc-motor-pre-driver-ic-tb9061afng.html
3. https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NFA50460R4-D.PDF