Brushless DC Motor
คือมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน ใช้สำหรับควบคุมความเร็วทั่วไป และเมื่อติดตั้ง Encoder ที่ตัวมอเตอร์ก็จะทำให้มีความเร็วที่ราบเรียบและทำงานได้นิ่งขึ้นกว่าเดิม
รูปที่ 1 เป็นชุด Driver + DC motor ของ Oriental motor โดยมีส่วนประกอบดังนี้
1. Driver คือตัวขับมอเตอร์ตระกูล BLF (ยกเลิกการผลิต) ซึ่งแหล่งจ่ายไฟใช้ได้ 3 แบบขึ้นอยู่กับรุ่นโมเดล
2. Brushless Motor โดยมีกำลังไฟฟ้าให้เลือกคือ 30W, 60W, 120W, 200W และ 400W มีความเร็ว 4000 รอบต่อนาที
3. หัวเกียร์ (Gearhead ) ใช้ลดความเร็วมอเตอร์ และเพิ่มแรงบิด โดยมี Gear ratio คือ 5,10,15,20,30, 50, 100 และ 200 ตัวอย่างเช่น 50 หมายถึง 1 : 50 (มอเตอร์หมุน 50 รอบ หัวเกียร์หมุน 1 รอบ )
4. Power cable คือสายส่งกำลังไฟฟ้าให้มอเตอร์ และ Signal cable คือสาย Encoder
6. การควบคุมความเร็ว ทำได้ 2 แบบคือ
-External potentiometer คือการใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ เป็นตัวปรับความเร็วมอเตอร์โดยใช้แรงดันของตัว driver
-External DC Voltage คือการจ่ายแรงดันภายนอกให้กับ driver เช่นแรงดันจาก PLC
รูปที่ 2 เป็นกราฟของความเร็วมอเตอร์เทียบกับแรงดันที่จ่ายให้ Driver BLF Series มีรายละเอียดคือ
– แกน Y คือความเร็วมอเตอร์ มีหน่วยเป็นรอบต่อนาที ( rpm, r/min )
– แกน X คือแรงดันที่จ่ายให้ ในหน่วยโวลท์ที่
การเลือกแรงดันควบคุมมีสองแบบคือ
– แบบจ่ายแรงดัน 1 – 10 VDC ( เส้นประ ) โดยที่แรงดัน 9V ถึง 10 V จะได้ความเร็วเป็น 4000 rpm ดังนั้นในกรณีนี้เราจะสนใจที่แรงดัน 1V ถึง 9V
– แบบจ่ายแรงดัน 0.5 – 5 VDC ซึ่งความเร็วจะเท่ากับ 4000 rpm เมื่อแรงดันเท่ากับ 4.5 V ดังนั้นช่วงของแรงดันคือ 0.5 V ถึง 4.5 V
การหาสมการเส้นตรงของกราฟ ( Line equation of graph)
ต้องการหาสมการเส้นตรงของเส้นกราฟ 1 – 9 VDC ก่อนอื่นต้องหาจุด x, y ของกราฟจำนวน 2 จุดก่อน
1. จุดแรก Driver จะเริ่มทำงานที่ 1 Volt ซึ่งถ้าดูกราฟในคู่มือ Driver BLF series ก็ไม่ได้บอกละเอียดว่าเมื่อจ่าย 1 โวลท์จะได้ความเร็วเท่าไหร่ ดังนั้นจึงต้องประมาณเอง ค่าโดยประมาณคือ 150 rpm ดังนั้นที่จุด x, y นี้คือ 1, 150
2. จุด x,y ที่สองคือ 9 , 4000 ซึ่งเป็นจุดที่จ่ายแรงดัน 9V และความเร็วมอเตอร์เท่ากับ 4000 rpm
สมการเส้นตรง y – y0 = m (x – x0) คือสมการทั่วไปที่เราจะใช้สร้างกราฟเส้นตรงต่างๆ โดยที่ค่า y แปรตามค่า x เมื่อเราให้จุดที่ 2 คือ x, y ส่วนจุด 1 คือ x0, y0 จะได้รูปที่ 4
1. จากสมการที่ 1 เมื่อหาค่าความชัน (m) จะได้ m = 481.25 ( ความชันมีความหมายเดียวกับค่า gain )
2. หาค่า y ใดๆ โดยแทนที่ค่า m ในสมการ ( ค่า y ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงค่า y จุด 2 ข้างต้น )
จากสมการที่ 2, y คือค่าความเร็วมอเตอร์ (150 rpm ถึง 4000 rpm ) ที่แปรตามค่า x ใดๆซึ่งก็คือแรงดันที่จ่ายให้ Driver
3. แทนค่า x0, y0 ในสมการที่ 2 ซึ่งเป็นจุดที่เส้นตรงวิ่งผ่าน โดยเราจะใช้จุดไหนก็ได้เช่น (1, 150) หรือ (9, 4000 ) จะได้สมการที่ 3
จากสมการที่ 3 ถ้าต้องการหาจุดตัดบนแกน เมื่อ x = 0 ทำได้โดยแทน x เท่ากับ 0 ในสมการคือ
จุดตัดบนแกน y ก็คือค่า offset ของกราฟ
จากสมการที่ 3 ถ้าเราทราบค่าแรงดัน ก็จะหาค่าความเร็วมอเตอร์ได้ หรือถ้าต้องการหาว่า ต้องจ่ายแรงดันเท่าไหร่ เมื่อทราบค่าความเร็ว rpm ก็ย้าย x ไปอีกฝั่งจะได้สมการที่ 4
