จักรยานไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วย DC Brushless Motor¹‚ครงงาน... · รถจักรยานไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วย

รถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor 2 ตว (Electric Tricycle by Double Brushless DC Motor)

นายกตศกด หมกแดง นายอดศกด คามพนจ

ปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร ครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต

สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

ปการศกษา 2553 ลขสทธของมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

ใบรบรองปรญญานพนธ ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

เรอง รถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor 2 ตว Electric Tricycle By Double Brushless DC Motor

โดย นายกตศกด หมกแดง นายอดศกด คามพนจ

ไดรบอนมตใหนบเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร

ครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา

_____________________________ หวหนาภาควชาครศาสตรไฟฟา (ผชวยศาสตราจารย ดร.ปฏพทธ ทวนทอง) วนท______ เดอน_________พ.ศ._____ คณะกรรมการสอบปรญญานพนธ

________________________________ ประธานกรรมการ (อาจารยจมพล อดมชยบรรเจด)

________________________________ กรรมการ (อาจารยนวต สขศรสนต) ________________________________ กรรมการ (อาจารยกนกวรรณ เรองศร)

ข

ชอ : นาย กตศกด หมกแดง นาย อดศกด คามพนจ ชอปรญญานพนธ : รถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor 2 ตว

(Electric Tricycle by Double Brushless DC Motor) สาขา : วศวกรรมไฟฟา มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ ทปรกษาปรญญานพนธ : ผชวยศาสตราจารย ขจร อนวงษ ปการศกษา : 2553

บทคดยอ เนองจากปรญญานพนธทผานมา ไดมผสรางจกรยานไฟฟาขนมา โดยกลม ปรญญานพนธ พ.ศ. 2552 ไดท าจกรยานไฟฟา ปราศจาก แปลงถาน ซงมมอเตอรในการขบเคลอ นตวเด ยวท าใหแรงบดนอยสงผลใหการไตระดบไมได และในระบบหามลอทางกลกยงไมไดตดสญ ญาณไฟฟาทขบเคลอนมอเตอรจงสงผลใหรถจกรยานขบเคลอนตอไปได

ปรญญานพนธนเปนก ารออกแบบและสรางรถจกรยานไฟฟา (Electric Tricycle) ทขบเคลอนลอหนา 2 ลอ ดวยมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปร งถาน (Brushless DC Motor) ขนาด 36 โวลต และมก าลงไฟฟา 250 วตต จ านวน 2 ตว ซงมอเตอรจะเปนดมลอ โดยใชมอสเฟสเปนอปกรณก าลง ท าหนาทเปนสวตซ ทความถ 10 kHz การควบคมมอเตอรใชวงจรควบคมชนด 6 ควอแดรนท และเปนการควบคม แบบลปปด (Closed Loop) ชนด Cascade Control การท างานของมอเตอรทง 2 ตว นนมการควบคมแยกออกจากกน ในการขบเคลอนโดยใช การหมนจากคนเรงและค าสงจากการเลยวทางกล ส าหรบการขบเคลอนไปขางหนาของรถจกรยานไฟฟาใชคนเรง เปนอปกรณควบคมและ การชะลอความเรวของรถจกรยานไฟฟาจะชะลอตวดวยเบรกทางกล ซงท างานรวมกบการตดสญญาณไฟฟา และการควบคมทศทางการเลยวใชคนบงคบเปนตวควบคม

จากการสรางรถจ กรยานไฟฟาตวรถมน าหนก รวมแบตเตอร 80 กโลกรม จากผลการทดสอบการท างานของรถจกรยานไฟฟาทน าหนกของผขบขท 80 กโลกรม สามารถวงดวยความเรว สงสด 32 กโลเมตร/ชวโมง และสามารถไตระดบไดทความชน 20 , 27 และ 32 องศา (ปรญญานพนธมจ านวนทงสน 124 หนา)

____________________________________________________ อาจารยทปรกษาปรญญานพนธ

ค

กตตกรรมประกาศ

ปรญญานพนธนประสบความส าเรจลลวงไดดวยด เปนเพราะได รบการชแนะทางดานวชาการทเปนประโยชนอยางยง รวมทงเครองมออปกรณและสถานท ตลอดจนความเออเฟอ ความเอาใจใสจงขอขอบพระคณ ผชวยศาสตราจารย ขจร อนวงษ อาจารยทปรกษาปรญญานพนธ รวมทงอาจารยประจ าภาควชาครศาสตรไฟฟาทกทาน และเจาหนาทประจ าภาควชาทใหอ านวยความสะดวกในการจดหาวสด อปกรณ และเครองมอ ตางๆ ทใชในโครงงานนและ ชางผช านาญ รนพ เพอนๆ ทกคนทไดใหความชวยเหลอ และใหค าแนะน าตางๆ ทเปนประโยช นตอการท าปรญญานพนธ จนท าใหโครงงานนส าเรจลลวงไดดวยด

สดทายนกราบขอบพระค ณ บดา มารดา ทใหทงก าลงใจ และใหโอกาสทางการศกษาจนถงวนนซงผจดท าหวงเปนอยางยงวาปรญญานพนธฉบบนจะเปนประโยชนตอผทสนใจและเปนแนวทางในการพฒนาตอไป

กตศกด หมกแดง อดศกด คามพนจ

ง

สารบญ หนา บทคดยอ ข กตตกรรมประกาศ ค สารบญตาราง ฉ สารบญภาพ ช บทท 1 บทน า 1 1.1 ความเปนมาและความส าคญของโครงการ 1 1.2 วตถประสงคของโครงงาน 1 1.3 ขอบเขตของโครงงาน 1 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 2บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ 3

2.1 มอเตอรไฟฟากระแสตรงปราศจากแปรงถาน (Brushless DC Motor) 3 2.2 ไอซเบอร MC33033 (DC Brushless Control) 13 2.3 ไอซเบอร MC33039 16 2.4 ทฤษฎมอสเฟต 19 2.5 ทฤษฎการขบมอสเฟต 24

2.6 วงจรภาคก าลง 35 2.7 ตวควบคมอตโนมต (Auto Controllers) 37 บทท 3 ขนตอนและวธด าเนนงาน 41 3.1 ศกษาขอมลทเกยวของ 42 3.2 การสรางชดเลยวทางกล 43 3.3 การสรางชดควบคมมอเตอร 44 3.4 ทดสอบการท างานของชดควบคมมอเตอร 56 3.5 การตดตงควบคมการเลยวและระบบหามลอ 61 3.6 การทดสอบชดควบคมการเลยวและระบบหามลอ 64 3.7 ชดแสดงผลแบตเตอร 65 3.8 ทดสอบการท างานของชดแสดงผลแบตเตอร 68 3.9 ประกอบเขาโครง 69 3.10 ทดสอบการท างานของรถจกรยานไฟฟา 73

จ

สารบญ (ตอ) หนา 3.11 การจดพมพปรญญานพนธ 73 บทท 4 ผลการด าเนนงาน 74 4.1 ลกษณะของรถจกรยานไฟฟา 74 4.2 ลกษณะสมบตของชดวดระดบแรงดนไฟฟา 77 4.3 ลกษณะสมบตของชดควบคมมอเตอร 78 4.4 การทดสอบความเรวของรถจกรยานไฟฟา 79 4.5 ระยะทางของรถจกรยานไฟฟาวงไดตอการประจแบตเตอร 1 ครง 90 4.6 สรปผลการด าเนนงาน 91 บทท 5 สรปปญหาและขอเสนอแนะ 92 5.1 สรปผลโครงงาน 92 5.2 ปญหาและแนวทางการแกไข 93 5.3 ขอเสนอแนะ 93 บรรณานกรม 94 ภาคผนวก ก คมอการใชงาน 95

ข ลายวงจรพมพ และต าแหนงการวางอปกรณ 98 ค โปรแกรมควบคมชดวดแบตเตอร 102 ง อปกรณและงบประมาณของโครงงาน 108 จ ขอมลทางเทคนค 112 ประวตผเขยน 123

ฉ

สารบญตาราง

ตารางท หนา 2-1 การท างานของวงจร Full-bridge 9

2-2 คา Ipeak , Imean และ IRMS ของวงจร Single Phase Full-Bridge ทอณหภม ทไมเทากนและขบแบบ Square wave 11

2-3 คา Ipeak , Imean และ IRMS ของวงจร Single Phase Full-Bridge ทอณหภมเทากน และขบแบบ Square Wave 12 3-1 ความเรวรอบของมอเตอรเมอเลยว 64

ง-1 งบประมาณรายจายของโครงงาน 109

ช

สารบญภาพ ภาพท หนา 2-1 ภาพตดขวางของมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถานทมโรเตอรอยภายใน 5 2-2 แรงดนพลสวดมอดเลชน 7 2-3 กระแสเรกเลชน 7 2-4 วงจรควบคมแบบ 1 เฟส และ 2 เฟส 8 2-5 วงจรHalf-Bridge โดยแสดงการลดระดบของแหลงจายไฟ DC 9 2-6 รปคลนแรงดนและกระแสของวงจรควบคมแบบ Full-bridge โดยมคาบเวลา กระแสฟอรเวรดท Single phase load 180O 10 2-7 รปคลนกระแสและ EMF แบบ 2 เฟส 12 2-8 รปคลนสญญาณการท างานของไอซเบอร MC33033 14 2-9 รปคลนแสดงต าแหนงโรเตอร 60O และ 120O องศาไฟฟา 14 2-10 โครงสรางภายในและการจดขาของไอซเบอร MC33033 15 2-11 ความสมพนธของคา RT และ CT ในการก าหนดความถ PWM 16 2-12 โครงสรางภายในและการจดขาของไอซเบอร MC33039 17 2-13 ความสมพนธของ RT และ CT ในการก าหนดความถ 17 2-14 รปคลนการท างานของ Motor Three Phase 18 2-15 โครงสรางของอมอสเฟตแบบแชนแนล n 19 2-16 การท างานของอมอสเฟตแบบแชนแนล n 20 2-17 การท างานและกราฟคณลกษณะของอมอสเฟตแบบแชนแนล n 21 2-18 กราฟคณลกษณะถายโอนของอมอสเฟต 23 2-19 กราฟคณลกษณะถายโอน 24 2-20 แบบจ าลองการสวตชเหนยวน า 25 2-21 ชวงเวลามอสเฟตท างาน 25 2-22 ชวงเวลาการสงหยดการท างานของมอสเฟต 27 2-23 การเปรยบเทยบระหวางการชารจประจทขาเกตและแรงดนทขาเกตกบขาซอรส 29 2-24 สวนประกอบวงจรขบเกตในสภาวะรโซแนนซ 33

ซ

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา 2-25 (ก) แสดงวงจรขบเกต 34 (ข) แสดงวงจรภายใน TLP250 35 2-26 วงจรภาคก าลง 36 2-27 ไดอะแกรมของตวควบคมแบบสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย 38 2-28 ผลตอบสนองตอฟงกชนขนบนไดของตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบ บรณาการรวมหนวย 38 2-29 วงจรควบคมแบบสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย 39 3-1 แผนผงขนตอนการด าเนนงาน 41 3-2 บลอกไดอะแกรมแสดงการท างานของรถจกรยานไฟฟา 43 3-3 ระบบการเลยวคนชกคนสง 44 3-4 ผงชดควบคมมอเตอร 44 3-5 Brushless DC Motor ขนาด 36 V 250 W ทใชงาน 45 3-6 กราฟความสมพนธในการเลอกคา RT และ CT 45 3-7 วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 46 3-8 สญญาณ Encoder เฟส A เทยบ กบ เฟส B 46 3-9 สญญาณ Encoder เฟส B เทยบ กบ เฟส C 47 3-10 สญญาณ Top Drive เฟส A เทยบ กบ เฟส B 47 3-11 สญญาณ Top Drive เฟส B เทยบ กบ เฟส C 48 3-12 สญญาณ Bottom Drive เฟส A เทยบ กบ เฟส B 48 3-13 สญญาณ Bottom Drive เฟส B เทยบ กบ เฟส C 49 3-14 วงขบน าเกต(เดม) 49 3-15 วงจรขบน าเกตใหม 50 3-16 สญญาณขบน าเกต 50 3-17 วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33039 51 3-18 ความสมพนธของคา RT และ CT ในการก าหนดความเรวในการเกด PWM 51 3-19 วงจรแปลงจากสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง 52 3-20 สญญาณแปลงจาก PWM เปนไฟฟากระแสตรง 52

ฌ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา 3-21 ไดอะแกรมของคนเรง 52 3-22 วงจรควบคมอตโนมต 53 3-23 สญญาณของวงจรควบคมอตโนมต 54 3-24 วงจรภาคก าลง 54

3-25 ตวตรวจจบกระแสและวงจรลดทอนแรงดน 55 3-26 แหลงจายไฟฟา 55 3-27 PCB ของวงจรควบคมมอเตอร 56 3-28 ผงแสดงการทดสอบชดควบคมมอเตอร 56 3-29 สญญาณEncoder 57 3-30 สญญาณTop Drive 57 3-31 สญญาณBottom Drive 58 3-32 สญญาณขบน าเกตในการท างานจรง 58 3-33 สญญาณแปลงจาก PWM เปนไฟฟากระแสตรง 59 3-34 สญญาณของวงจรควบคมอตโนมต 59 3-35 แรงดน VDS ทตว Mosfets ค าสง 25% 60 3-36 แรงดน VDS ทตว Mosfets ค าสงเดนหนา 95% 60 3-37 วงจรลดทอนแรงดนเพอควบคมการเลยว 61 3-38 สญญาณกอนหมนคนเรง 61 3-39 ความตานทานแบบ Balance ทมมตางกน 62 3-40 สญญาณเมอหมนคนเรงและยงไมไดท าการเลยว ทมม o150 62 3-41 สญญาณเมอหมนคนเรงและท าการเลยวซาย ทมม o0 63 3-42 สญญาณเมอหมนคนเรงและท าการเลยวขวา o300 63 3-43 สญญาณทไดจากค าสงเบรก 65 3-44 วงจรวดระดบแรงดนไฟฟาโดยใช PIC 16F819 66 3-45 PCB ของชดวดระดบแรงดนไฟฟา 67 3-46 วงจรแหลงจายไฟกระแสตรง (DC Supply) ของชดวดระดบแรงเคลอนไฟฟา 67 3-47 PCB ของแหลงจายไฟฟากระแสตรง 68

ญ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา 3-48 การทดสอบระดบแรงดน 68

3-49 กราฟแสดงแรงดนไฟฟาทจายชดควบคมมอเตอร 69 3-50 ตดตงลอดานซายและลอดานขวา 69 3-51 ตดตงกลองควบคม 70 3-52 ตดตงอปกรณลดทอนแรงดน 70 3-53 ตดตงแบตเตอร 71

3-54 ตดตงชดวดระดบแรงดนไฟฟา 71 3-55 ตอสายมอเตอรเขากบชดควบคม 72 3-56 รถจกรยานไฟฟาทเสรจสมบรณ 72 4-1 ขนาดตางๆ ของรถจกรยานไฟฟา 75 4-2 ดานหนาของรถจกรยานไฟฟา 76 4-3 ดานขางของรถจกรยานไฟฟา 76 4-4 ดานบนของแบตเตอรของรถจกรยานไฟฟา 77 4-5 ดานบนของรถจกรยานไฟฟา 77 4-6 ชดวดระดบแรงเคลอนไฟฟา 78 4-7 สวนบนของชดควบคมมอเตอร 78 4-8 การทดสอบรถจกรยานไฟฟาทางเรยบ 80 4-9 การทดสอบรถจกรยานไฟฟาทางลาดชน 80 4-10 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาเทยบกบเวลาททดสอบดวยการปน ทนาหนก 80 กโลกรม 81 4-11 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาเทยบกบเวลาททดสอบดวยการออกตวดวยการ ชวยปนจากจดเรมตนแลวบดคนเรงสงสดทน าหนก 80 กโลกรม 82 4-12 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาทไดจากการทดลองโดยการออกตวดวยการบด คนเรงสงสดทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม 83 4-13 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาทไดจากการทดลองทความเรว คงท 10 กโลเมตร/ชวโมง ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม 84

ฎ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา 4-14 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาทไดจากการทดลองทความเรว คงท 20 กโลเมตร/ ชวโมง ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม 85 4-15 ระดบความชนท 20 องศา 86 4-16 กราฟการทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 20 องศา 86 4-17 ระดบความชนท 27 องศา 87 4-18 กราฟการทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 27 องศา 87 4-19 ระดบความชนท 32 องศา 88 4-20 กราฟการทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 32 องศา 88 4-21 กราฟการเปรยบเทยบความเรวตางระดบความชนท 20,27 และ 32 องศา 89 4-22 กราฟการเปรยบเทยบกระแสตางระดบความชนท 20,27 และ 32 องศา 90 ก-1 ขนตอนการใชงานรถจกรยานไฟฟา 96 ก-2 แสดงขนาดตาง ๆ ของรถจกรยานไฟฟา 97 ข-1 การวางอปกรณของวงจรชดวดระดบแรงดน 99 ข-2 ลายวงจรพมพดานลางของวงจรชดวดระดบแรงดน 99 ข-3 การวางอปกรณของแหลงจายวงจรชดวดระดบแรงดน 99 ข-4 ลายวงจรพมพดานลางของแหลงจายชดวดระดบแรงดน 100 ข-5 การวางอปกรณของวงจรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน 100 ข-6 ลายวงจรพมพดานบนของวงจรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรง

แบบปราศจากแปรงถาน 100 ข-7 ลายวงจรพมพดานลางของวงจรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรง

แบบปราศจากแปรงถาน 101

บทท 1

บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญของโครงการ ปรญญานพนธทผานมามผสรางจกรยานไฟฟาขนมา 2 กลมคอ 1โดยนายธวชชย มกลนหอม และนายเอกส ทธ นฤทกข ปรญญานพนธ พ.ศ.2548 ซงรถจกรยานคนดงกลาวนใช มอเตอรทขบเคลอนแบบ DC Motor เปนชนดทมแปรงถานจะท าใหมคาสญเสย เนองมาจากแรงเคลอนไฟฟาทตกครอมแปรงถานและมการเสยดสของแปรงถานกบซคอมมวเตเตอรท าใหแปรงถ านเกดการ สกหรอซงมแนวคดทจะลดคาสญเสย โดยกลมท 2 นายทศพล ทงรอด และนายวษณ ทองสมฤทธ ปรญญานพนธ พ.ศ. 2551 ไดท าจกรยานไฟฟาปราศจากแปลงถานซงมมอเตอรในการขบเคลอนตวเดยวท าใหแรงบดนอยสงผลในการไตระดบไมได ระบบหามลอทางกลกยงไ มไดตดสญญาณไฟฟาทขบเคลอนมอเตอร ซงทางผจดท าไดมแนวคดทจะลดปญหาจากขางตนทไดกลาวมา จงไดคดน ามอเตอรไฟฟากระแสตรงชนด ปราศจาก แปรงถาน 2 ตว มาใชเปนตวขบเคลอนจกรยานไฟฟาเพอทจะใหแรงบดดขน สามารถเพมแรงบดในการไตระดบได และในการหามลอทางกลกไดคดท าระบบตดสญญาณไฟฟาทขบเคลอนมอเตอรอกดวย

1.2 วตถประสงคของโครงงาน

พฒนารถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor 2 ตว ใหมแรงบดด ยงขน และระบบหามลอทางกลท างานรวมกบระบบตดสญญาณไฟฟาทขบเคลอนมอเตอร

1.3 ขอบเขตของโครงงาน 1.3.1 คณสมบตของรถจกรยานไฟฟา 1.3.1.1 มบนไดส าหรบผขบขสามารถปนเองได 1.3.1.2 น าหนกโดยรวมของรถจกรยานไฟฟาทงหมดประมาณ 80 กโลกรม

2

1.3.2 คณสมบตของชดขบเคลอน

1.3.2.1 มชดวดความเรวแบบ Digital 1.3.2.2 เมอเลยวทางกลมอเตอรทง 2 ตว มความเรวทไมเทากน 1.3.2.3 แหลงจายพลงงานไฟฟาจากแบตเตอรขนาด 12 โวลต/24 Ah จ านวน 3 ลก 1.3.2.4 ความเรวสงสด 32 กโลเมตร/ชวโมง 1.3.2.5 มชดเซนเซอรตรวจจบการหามลอ 1.3.2.6 สามารถขบขไดระยะทาง 22.5 กโลเมตร/การประจแบตเตอร 1 ครง 1.3.2.7 มชดเซนเซอรตรวจจบความเรวจ านวน 2 ชด 1.3.2.8 มชดขบเคลอนลอหนาดวยมอเตอร 2 ตว อสระตอกน 1.3.2.9 เมอมแรงดนไฟฟาต ากวา 32.4 V การขบเคลอนทางไฟฟาหยดท างาน 1.3.2.10 ชดวดแรงดนแสดงผลดวย LED 8 ระดบ เมอแรงดนต ากวา 32.8V LED ดวงสดทายกระพรบเตอน 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ไดรถจกรยานไฟฟา เพอใชเปนยานพาหนะซงมแรงบดเพมขนจากเดม และมความปลอดภย

สงขน

บทท 2

ทฤษฎและงานทเกยวของ

ในการออกแบบและสรางรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor จ าเปนตองศกษาทฤษฏทเกยวของดงน 2.1 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน(Brushless DC Motor) 2.2 ไอซเบอร MC33033 (Brushless DC Control) 2.3 ไอซเบอร MC33039 2.4 ทฤษฎมอสเฟต 2.5 ทฤษฎการขบมอสเฟต 2.6 วงจรภาคก าลง 2.7 ตวควบคมอตโนมต (Auto Controllers) 2.1 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน (Brushless DC Motor) (วษณและทศพล , 2552: 36-37) 2.1.1 ความหมายและรปแบบของมอเตอรไฟฟากร ะแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน (Brushless DC Motor) มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน (Brushless DC Motor) มลกษณะตาม ชอของตวมนคอ เปนมอเตอรทปราศจากแปรงถาน สลปรง และ คอมมวเตเตอร ซงสงเหลานนเปนสงจ าเปนส าหรบมอเตอรไฟฟากระแสตร งหรอมอเตอรซงโครนส เพอท าหนาทในการจายแรงดนใหกบขดลวดอารเมเจอรทพนอยบนโรเตอร มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถานมสวนประกอบทส าคญคอสวนหมนทเปนแมเหลกถาวร และสว นอยกบทเปนขดลวดอารเมเจอร ถายอนกลบไปพจารณาถง มอเตอรไฟฟ ากระแสตรงแบบมแปรงถานในการท างานแมเหลกถาวรจะอยกบท ในขณะทขดลวดอารเมเจอรเปนสวนหมน มอเตอรไฟฟากระแสตรงทง 2 ชนด กระแสไฟฟาจะไหลผานตวน ากลบไปกลบมาเพอสรางขวแมเหลกขน ในท านองเดยวกนเพอใหแนใจวาแร งบดทเกดขนนนมทศทางไปในทางเดยวกนใหสงเกตมอเ ตอรไฟฟากระแสตรงแบบมแปรงถาน การกลบขว ถก จดการโดย

4

มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถานการกลบขวถกจดกา รโดยทรานซสเตอรก าลง ซงตองถกสวตชไปตามล าดบต าแหนงการหมนของโรเตอรเชนเดยวกน ซงการตรวจสอบต าแหนงการหมนของโรเตอรจะใชตวถอดรหส (Encoder) แทนการใชคอมมวเตเตอรกบแปรงถาน ขบวนการตดตอทางไฟฟาของมอเตอรทงสองชนดเหมอนกน เปนสาเหตใหเกดสมการและคณสมบตระหวางความเรวรอบและแรงบดเกอบจะเหมอนกนทกประการ

เมอกระแสเฟสในมอเต อรไฟฟากระแสตรงปราศจากแปรงถาน สวตชกลบขวท าใหเกดขวแมเหลกตามล าดบ มอเตอรจะท างานในลกษณะการกระตนแบบรปคลนสเหลยม (Square Wave) และแรงเคลอนไฟตาน (Back-EMF) กรณนจะถกสรางขนใหเปนรปสเหลยม ในรปคลนสเหลยม ของแรงเคลอนไฟฟาจะถกใชในการอางถงมอเตอร และชดควบคมอยางไร กตามยงมโหมดการท างานแบบอนซงกระแสเฟสจะถกสรางขนเปนรปคลนไซน (Sine Wave) และเปนเหตท าใหแรงเคลอนไฟฟาทางอดมคตเปนรปคลนไซนดวย รปรางของมอเตอรและชดควบคมจะเหมอนก บมอเตอรทขบดวยรปคลนสเหลยม แตทงสองชนดมความแตกตางกนทส าคญคอ มอเตอรทขบแบบรปคลนไซน ในการหมนจะมการกระจายอตราสวนกระแสตอตวน าทดกวาเหมอนกบสนามแมเหลกหมนในอนดกชนมอเตอรหรอมอเตอรไฟฟาแบบซงโครนส มอเตอรไฟฟากระแสตรงปราศจากแปรงถานแบบนคอ มอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบซงโครนสทแทจรงจากการกระตนทคงทจากแม เหลกถาวร ดเหมอนกบซงโครนส มอเตอรมากกวา มอเตอรไฟฟากระแสตรงทวไป และเปนสาเหตทท าใหเรยกวา มอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบปราศจากแ ปรงถาน มอเตอรแบบปร าศจากแปรงถานทใชแมเหลกถาวร สวนใหญจะผลตขนในประเทศญปนและยโรป แตจะกลาวถงมอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบเซอรโว (AC Servo Motor) มากกวามอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน อตสาหกรรมในอเมรกากลาวถง เครองกลกระแสสลบ (AC Machine) นนหมาย ถงมอเตอรซงจะเรม สตารท และท างานจากแรงดนไฟฟากระแสสลบ จากภาพท 2–1 เปนภาพตดขวางของมอเตอร ไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน แบบทมสวนหมนอยภายในแมเหลกถาวรจะอยบนโรเตอร ซงท าใหไมจ าเปนตองใชแปรงถานกบ ซคอมมวเตเตอรอก เนองจากขดลวดอยบนสเตเตอรเปนสวนทอยกบทการท าใหโรเตอรมขนาดเสนผานศนยกลางเลกลงจะชวยลดความเฉอยลงไดมากกวาเมอเปรยบเทยบกบมอเตอรชนดทม โรเตอรอยภายนอก

5

ภาพท 2-1 ภาพตดขวางของมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถานทมโรเตอรภายใน 2.1.2 ทฤษฎการควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน 2.1.2.1 หลกการควบค มพนฐานจากทกลาวมา มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจาก -แปรงถาน ตองการล าดบเฟสของกระแส ซงอาจจะเปนแบบรปคลนไซน (Sine Waves Drive) หรอแบบรปคลนสเหลยม (Square Waves Drive) กไดขนอยกบการออกแบบในทง 2 กรณอปกรณก าลงทใชในชดควบคมจะมลกษณะเหมอนกนตามทแสดงใหเหนในภาพท 2-14 แตกตางกนเพยงวธการควบคมการสวตชของทรานซสเตอรก าลงโดยหลกการจะพยายามควบคมแรงบดและความเรวรอบใหมความแมนย าและเรยบ ในขณะเดยวกนจะตองจ ากดกระแสอยภายในคาทปลอดภยมอเตอร ไมมแปรงถานแบบแมเหลกถาวรคอ เครองกลไฟฟาแบบกระแสสลบซงดไดจากการเปลยนทศทางของกระแสเฟสทก ๆ ครงไซเคลตามการหมนแผนแมเหลกถากระแสเฟสเปน รปไซนการกระจายของกระแสเฟสในตวน า (Ampere-Conductor Distribution) จะเปนไปอยางตอเนองทความเรวซงโครนส การท าใหกระแสเฟสไหลเขาไปในขดลวดในลกษณะรปคลนไซน การสวตชของทรานซสเตอรเรยกวา พลสวดมอดเลชน (PWM) ในกรณทเปนรปคลนสเหลยมในการหมนการกระจายกระแสตอตวน าจะไมเรยบ แตยงคงคาต าแหนงคงทไวท 60O องศาไฟฟาและเปลยนแปลงอยางทนททนใดทอก 60O องศาไฟฟา ตอไปขางหนา การเปลยนแปลงสญญาณพ ลส คอ ผลของการคอมมวเตชนและการเปลยนแปลงของกระแสระหวางเฟสภายใตการควบคมการสวตชของทรานซสเตอรก าลงในแตละชวง 60O คาแรงบดยงคงมคาคงท ถากระแสและ Back-EMF มคาคงท ดงนนจงตองสรางสญญาณรปคลน Back-EMF ใหเปนรปสเหลยมและพยายามร กษาระดนกระแสใหคงทในระหวางทก ๆ ชวง 60O โดยปกตแลวจะท าไดจากการใช พลสวดมอดเลชนหรอการชอปเปอร

6

จากทไดกลาวมาแลวขางตนคงทราบวาอปกรณก าลงทใชในการควบคมมอเตอรแบบปราศจากแปรงถานจะถกใชงานในโหมดของการสวตช ซงกหมายความวาการท างานของอปกรณก าลง (ทรานซสเตอรและไดโอด) จะถกท างานในลกษณะสวตชไมเปดกปดตลอดเวลาซงสามารถควบคมโดยการควบคมอตราสวนของเวลาหรอการควบคมดวตไซเคล หลกการของการควบคมแบบ ดวตไซเคลคอ ตองท าการสวตชทรานซสเตอรก าลงทค วามถสงแลวควบคมคากระแสเฉลยโดยใชความสมพนธชวงเวลาเปดและปด 2.1.2.2 แรงดนพลส วดมอดเลชนและกระแสเรกเลชนการมอดเลตแรงดน (PWM) ทแสดงในภาพท 2-2 และ 2-3 ทรานซสเตอรก าลงจะถกสวตชเปดหรอปด โดยปกตจะท าการสวตชทความถคงท fS คาเวลาจะหาไดจาก T=1/fS แรงดนทตกครอมโหลดคอ VSจะไดจากชวงเวลาททรานซสเตอรก าลงน ากระแส tON สวนในชวงเวลาททรานซสเตอรก าลงหยดน ากระแส tOFF แรงดนทตกครอมโหลด จะเปนศนยหรอไมก -VS ในกรณทเปนศนยการชอปเปอรของแรงดนจะเรยกวาการชอปเปอรแบบซอฟต แตถาในกรณทเปน -VS การชอปเปอรจะถกเรยกวาการชอปเปอรแบบฮารดในการชอปเปอรแบบซอฟตตองการลปแรงดนเปนศนย ในขณะทโหลดถกลดวงจร โดยปกตจะลดวงจรผานทรานซสเตอรก าลงหนงตวและไดโอดก าลงหนงตว แตในกรณทเปนการชอปเปอรแบบฮารด จะตองการแรงดนตกครอมโหลดในลกษณะกลบขวปกตจะไหลผาน Free Wheeling ไดโอด 2 ตว โดยทคาดวตไซเคลสามารถหาไดจากสมการท (2-1)

ON ON

S ON OFF

t td = =

T t + t (2-1)

ถาแหลงจายคงทและดวตไซเคลคงทดวยแรงดนทตกครอมโหลดจะหาไดจากสมการท (2-2) V = d.Vload s (2-2)

7

ภาพท 2-2 แรงดนพลสวดมอดเลชน

ดวตไซเคลสามารถปรบคาได ถามอเตอรมความถคงทท f1 ทรานซสเตอรก าลงทใชในการ ชอปเปอรจะตองการความถในการสวตช fS ทสงกวา โดยทวไปแลวจะสงกวาประมาณ 10 เทา จะท าใหคาอนดกแตนซในโหลดลดคารปเปลท เกดจากความถสวตชของกระแสโหลดลง ตวอยางถาความถของมอเตอรคอ 1000 Hz ความถในการสวตชควรเลอกใชไมต ากวา 10 kHz แตนนเปนระดบมอเตอรทมก าลงไฟฟาต า ๆ ถาเปนไปไดควรจะใชความถในการสวตชระดบนจะท าใหมอเตอรไมมเสยงคราง

ภาพท 2-3 กระแสเรกเลชน

8

จากภาพท 2-3 เปนการบงคบกระแสซงสามารถท าไดโดยการตรวจจบกระแสทไหลผานและควรมคาแบนดวดทเพยบพอตามการเปลยนแปลงของกระแสอยางรวดเรวสญญาณกระแสทปอนกลบจะถกเปรยบเทยบกบคากระแสอางองในการเปรยบเทยบกระแสจะมคาฮสเตอร ซสเลกนอย เมอกระแสโหลดมคาเกนกระแสทตดตงไว iHi ทรานซสเตอรก าลงจะท าการสวตชใหหยดน ากระแสและกระแสทตรวจจบไดลดลง Back-EMF ของมอเตอรจะตกครอมใน คาความตานทานของตวมอเตอร เมอกระแสลดลงจนมคาต ากวาระดบกระแสอางอง iLo การขบทรานซสเตอรก าลงจะท าการสวตชปดวงจรอกครง จะเหนวากระแสทไหนจะเกดยานฮสเตอรซส (iHi-iLo) ซงความถและแอมพลจดของรปเปลนนจะขนอยกบคาอนดกแตนซของโหลดแรงดนทใชในวงจรและคาแบนดวดของวงจรการบงคบกระแส 2.1.6 การควบคมแบบ Full-Bridge ของ 1 เฟส และ 2 เฟส

ภาพท 2-4 วงจรควบคมแบบ 1 เฟส และ 2 เฟส

ภาพท 2-4 แสดงวงจร Full-Bridge ทใชกบโหลดแบบSingle-Phase ส าหรบ Brushless Motor แบบ Single-Phase ซงการสงการท างานของวงจรนไดสรปไวในตาราง 2-1 เมอ Q1 และ Q2 ท างานจะมแรงดนตกครอมโหลดเทากบ VS เมอ Q3 และ Q4 ท างานจะมแรงดนตกครอมโหลดเทากบ -VS เปรยบเทยบกบวงจร Half-Bridge จากภาพท 2-5 ซงเหมาะทจะใชกบโหลดทตองการแรงดนเปน 2 เทา ถงแมวาจะใชแหลงจายแรงดนเดยวกน แตก าลงและกระแสมอเ ตอรทไดจะมเพยงครงเดยวเทานน จากตารางท 2-1 สแถวแรกแสดงการควบคมทรานซสเตอร Q1 และ Q2 ทางดานบวก หรอกระแส Forward กระแสจะไหลผานไดโอด Freewheel D4 เมอ Q1 off และกระแสจะไหล

9

ผานไดโอด Freewheel D3 เมอ D2 off ซงจะมเพยงไดโอด 1 ตว และทรานซสเตอร 1 ตวทท างาน ท าใหแรงดนทตกครอมโหลดลดลงจนเปนศนย และกระแส Free Wheeling ทโหลดจะคอยลดลงภายใตเงอนไขของ Back-EMF มอเตอร และแรงดนทตกครอมตวตานทานในวงจรลปนจะเปนวธของการท าใหเกดการเปล ยนกระแส Ripple เลกนอย เพอใหเกดการเปลยนแปลงความถ หรอเปนทางเลอกทตองการเปลยนแปลงความถเพอทจะท าใหกระแสรปเปลอยในระดบหนง เมอทรานซสเตอรทงสอง off กระแสจะไหลผาน D3 และ D4 ท าใหเกดแรงดนตกครอมโหลดมคาเปนแรงดนไฟลบ ในเวลาตอมาส าหรบกระแสทางดาน Forward ทรานซสเตอร Q3 และ Q4 ท างานไดโอด D1 และ D2 ไมท างาน

ภาพท 2-5 วงจร Half-Bridge โดยแสดงการลดระดบของแหลงจายไฟ DC

ตารางท 2-1 การท างานของวงจร Full-Bridge

10

ในกลมท 2 สแถวตอมาจะแสดงเทคนคการควบคม Q3 และ Q4 ทางดานลบหรอกระแส Reverse ระยะเวลาตอมาส าหรบกระแสทางดาน Reverse จะเกดจากทรานซสเตอร Q1 กบ Q2 ท างานและไดโอด D3 กบ D4 ไมท างาน

ภาพท 2-6 รปคลนแรงดนและกระแสของวงจรควบคมแบบ Full-Bridge โดยมคาบเวลากระแส ฟอรเวรดท Single phase load 180O

ภาพท 2-6แสดงรปคลนของกระแสและแรงดนทใชกบวงจรควบคมแบบฟลบรดจ single-phase ซงจะน ากระแสทงทางดานฟอรเวรดและรเวรด 180O โดยไดอะแกรมนจะแสดง

11

คาบเวลาททรานซสเตอรแตละตวท างานและแสดงรปคลน Chopping ของการน ากระแส แบบฟอรเวรด โดยไดอะแกรมจะแสดงสภาวะของทรานซสเตอร Q1 เมอเกดการ Chopping ท 180O ของคาบเวลาทงหมด ขณะท Q2 ยงคง ON ตลอดในชวงเวลาน โดยกรณของ Q1 จะเรยกวา Chopping Transistor และในกรณของ Q2 จะเรยกวา Commutating Transistor โดยวงจร Chopping นนสามารถทจะก าหนดใหทรานซสเตอรตวใดตวหนงระหวางทรานซสเตอรทงสองตวท างาน ยกตวอยางเชน ในครงไซเคลถดไปของกระแสทางดานฟอรเวรด Q1 นนจะยงคง ON อยในขณะท Q2 เกดการชอปซงแรงดนทโหลดจะมคาเทากบครงไซเคลแรกแตอยางไรกตามจะเกดความรอนขนทตวทรานซสเตอรทงสอง เพราะวากระแสเฉลยและกระแส RMS มคาเทากน รปคลนตามภาพท 2-6 นนสามารถใชเปนพนฐานในการค านวณหาคา Ipeak , Imean และ IRMS ในโหลด,ใน Chopping transistor ใน Commutating transistor และไดโอดในแตละตว ตารางท 2-2 จะสรปผลในกรณททรานซสเตอรทงหมด Chopping และตารางท 2-3 แสดงกรณทเกดการ Chopping ระหวางทรานซสเตอรทงสองตวในชวงเวลาทสลบกนในแตละเฟส ตารางท 2-2 คา Ipeak , Imean และ IRMS ของวงจร Single Phase Full-Bridge ทอณหภมทไมเทากนและขบแบบ Square Wave

Peak Mean RMS

Line 1 1 1

Chopping Transistor 1 d/2 d/2

Chopping Diode 1 (1-d)/2 2/ 1 - d

Commutating Transistor 1 ½ 1/ 2

Commutating Diode 1 0 0

12

ตารางท 2-3 คา Ipeak , Imean และ IRMS ของวงจร Single Phase Full-Bridge ทอณหภมเทากน และขบแบบ Square Wave

Peak Mean RMS

Line 1 1 1

Transistor 1 (1+d)/4 1 + d /2

Diode 1 (1+d)/4 1 + d /2

ในการขบแบบ 2 เฟส จะกระท าเชนเดยวกน แตทรานซสเตอรแตละตวนนจะท างานท 90 องศา เทานนแทนทจะเปน 180 องศา โดยรปคลนจะแสดงดงภาพท 2-7 โดยกระแส Ipeak , Imean และ IRMS ในแตละเฟสของ Chopping Transistor ในตวนน ๆ จะสรปไวในตารางท 2-3 ถาเกดทรานซสเตอรสลบการท างานในแตละไซเคล ส าหรบทอณหภมทเทากนกระแส Ipeak , Imean และ IRMS จะสามารถสรปไดในตารางท 2-2

ภาพท 2-7 รปคลนกระแสและ EMF แบบ 2 เฟส

13

2.2 ไอซเบอร MC33033 (ณรงคฤทธและสทธศกด, 2549: 11-15) 2.2.1 คณลกษณะของไอซ MC33033 ไอซ MC33033 จะรบสญญาณจาก Encoder เขามาทางขา 4, 5 และ 6 ตามล าดบ แลวน าสญญาณทไดผานเขาวงจรถอดรหสพรอมกบสญญาณ F/R ทขา 3 กบ 60 /120 ทขา 18 จากนนสญญาณทไดเขาวงจร AND Gate ทางดานเอาตพต การปรบความเรวรอบสามารถท าไดโดยปรบความกวางของสญญาณพลส PWM ทางดานเอาตพตชดลางของไอซ ซงจะไดจากการเปรยบเทยบสญญาณฟนเลอยทขา 8 กบแรงดนทปอนใหกบวงจรขยายความแตกตาง (Error Amp) ทขา 9 ความกวางของเอาตพตพลสชดลางของไอซสามารถก าหนดใหมคามากทสดหรอมคาเทากบศนยไดดวยการเปลยนแปลงระดบแรงดนทขา 9 ตงแต 0 โวลตเพมขนจนถง 6 โวลต แลวสญญาณ PWM แลวสญญาณ PWM ทไดจะถกสงไปยงวงจร AND Gate ทางเอาตพตชดลาง การจ ากดกระแสมอเตอรท าไดโดยฟงกชน Current Sensor ทขา 12 ซงไอซ MC33033 จะมOp-Ampท างานเปนตวเปรยบเทยบส าหร บตรวจสอบกระแสทไหลผานมอเตอร ขาอนเวอรตงของตวเปรยบ เทยบจะตออยกบแรงดนอางอง 100 mV สวนขานอนอนเวอรตงของต วเปรยบเทยบจะเปนขาทรบสญญาณตรวจจบกระแส การตรวจจบกระแส จะไดจากการตอความตานทานคาต า ๆ อนกรมระหวางอปกรณก าลงชดลางกบกราวด การจ ากดกระแสอาศยหลกการท างานแบบรอบ ตอรอบ การท างานแบบรอบตอรอบจะคอยตรวจจบสญญาณกระแสในขณะทอปกรณก าลงน ากระแส มกระแสไหลผานมอเตอร ถาสญญาณกระแสมคาต ากวา 100 mV ตวเปรยบเทยบจะสงแรงดน “Low” ไปยงวงจร Latch มอเตอรจะท างานตามปกต แตถาสญญาณทถกตรวจสอบไดมคามากกวา 100 mV ตวเปรยบเทยบจะสงสญญาณแรงดนเปน “High” ไปยงวงจร Latch ท าใหไอซหยดจายสญญาณเอาตพตชวขณะ การหยดจายสญญาณขบเกตท าใหมอเตอรมกระแสลดลงจนสญญาณกระแสทตรวจจบไดมคาต ากว า 100 mVไอซกจะจายสญญาณเอาตพตตอไป จะท างานวนรอบอยางนไปเรอย ๆ ดงภาพท 2-8 และ ภาพท 2-9

14

t

t

t

t

t

ภาพท 2-8 รปคลนสญญาณการท างานของไอซเบอร MC33033

ภาพท 2-9 รปคลนแสดงต าแหนงโรเตอร 60O และ 120O องศาไฟฟา

15

2.2.2 โครงสรางของ MC33033 ในการออกแบบชดควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน อาศยหลกการตรวจสอบต าแหนงของโรเตอรเปนองศา แลวจงสรางสนามแมเหลกท เกดบนสเตเตอร ใหสมพนธกบโรเตอร ซงสามารถปรบค วามเรวรอบของมอเตอรไดดวยการ Chopper แรงดนทสรางสนามแมเหลกขน ซงในโครงงานนไดเลอกใชไอซเบอร MC33033 เปนตวควบคม ไอซ MC33033 เปนไอซทออกแบบมาเพอใชในงานควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน โดยทไอซจะรบสญญาณบอกต าแหนงของโรเตอรมาแลวถอดรหสสรางเปนสญญาณ PWM โครงสรางและการจดขาของไอซเบอร MC33033 แสดงดงภาพท 2-10

ภาพท 2-10 โครงสรางภายในและการจดขาของไอซเบอร MC33033

16

2.2.3 การก าหนดคาบเวลาการท างานของไอซเบอร MC33033 เพอสรางสญญาณ PWM ทมความถคงทคาบเวลาการท างานของเอาตพตทขา 15, 16 และ 17 จะถกก าหนดโดยคาของ RT และ CT จากภายนอกทขา 8 โดยการตอ RT กบแรงดนอางองซงมแรงดนประมาณ 6.25 V ทขา 7 แลวอนกรมกบ CT ลงกราวดแลวตอแรงดนตกครอม CT เขาทขา 8 ซงคาคาบเวลาการท างานจะก าหนดไดจากกราฟแสดงดงภาพท 2-11

ภาพท 2-11 ความสมพนธของคา RT และ CT ในการก าหนดความถ PWM 2.3 ไอซเบอร MC 33039 Closed Loop Brushless Motor 2.3.1 คณลกษณะของไอซ MC33039 MC33039 มประสทธภาพส งแบบ Closed Loop ในการควบคมความเรวทออกแบบมาเปนพเศษเพอใชใน Brushless DC Motor ในระบบควบคมมอเตอร การท างานจะชวยให ควบคมความเรวไดอยางแมนย าขนโดยไมตองใช เครองวดความเรว อปกรณนมสามอนพตบฟเฟอร แตละขวมความสามารถในการ ตรวจจบสญญาณดจตอล ตงโปรแกรมและควบคมการส บเปลยน ขวสญญาณภายใน ส าหรบการใชงานในร ะบบทตองมการ เปลยน แปลงของเซนเซอร เปน ระยะ ถงแมวาอปกรณนมวตถประสงคหลกเพอใชกบ MC3303 3 เพอ ควบคมมอเตอร Brushless DC Motor แตกสามารถใช กบวงจร Closed Loop ในควบคมความเรว อยางมประสทธภาพในหลาย ๆ Closed Loop ดงภาพท 2-12

17

2.3.2 โครงสรางของ MC33039

ภาพท 2-12 โครงสรางภายในและการจดขาของไอซเบอร MC33039

2.3.3 การก าหนดคาบเวลาการท างานของไอซเบอร MC33039 สรางสญญาณ PWM ทมความถคงทคาบเวลาของการท างานของเอาตพตทขา 5 จะถกก าหนดโดยคาของ RT และ CT จากภายนอกทขา 6 โดยการตอ RT กบแรงดนอางองซงมแรงดนประมาณ 5.5 V ทแหลงจาย แลวอนกรม CT ลงกราวดแลวตอแรงดนตกครอม CT เขาทขา 6 ซงคาคาบเวลาการท างานจะก าหนดไดจากกราฟแสดงดงภาพท 2-13

ภาพท 2-13 ความสมพนธของคา RT และ CT ในการก าหนดความถ PWM

18

ภาพท 2-14 รปคลนการท างานของ Motor Three Phase

MC33039 มประสทธภาพในการClosed LoopเพอควบคมความเรวของBrushless DC Motor โดยไมจ าเปนตองใช เซนเซอรหรอ เครองวดความเรว ซงแสดงในภาพท 2-14 สญญาณสามอนพต (ขว 1, 2, 3) รบสญญาณจาก Brushless DC Motor ซงเปนเซนเซอรตรวจจบต าแหนง แตละการเปลยนแปลงสญญาณ เซนเซอรเปนแบบดจท อล จากสญญาณอนพต สามอนพต เขามาใน MC33039 จะถกสรางสญญาณขนท fout (ขา 5) ของคลนทก าหนดไวและความกวางของโปรแกรมได ซงก าหนดคาโดยการเลอก RT และ CT (ขา 6) จากภาพท 2-13 การประยกตใช MC33039 ในการควบคม Brushless DC Motor การควบคมความเรวคงท 100 รอบตอนาท (ขา 4) สามารถใชในระบบทควบคม มอเตอรเซนเซอร ดวยอณหภมและควบคมโดยแรงดนใน VCC (ขา 8) การด าเนนงานลดลงเปน 5.5 V ส าหรบระบบทไมมแหลงจายไฟควบคม

19

2.4 ทฤษฎมอสเฟต (Mosfet) (ณฐพลและพทกษ, 2549: 13-24) 2.4.1 อมอสเฟตแบบ n แชนแนล อมอสเฟตแบบแชนแนล n ประกอบขนจากแผนผลกฐาน p ทเปนสารกงตวน าท าจากซลคอนขว D และขว S ตอกบบรเวณทมการกระตน n โดยผานวสดผวนอกทเปนโลหะ นอกจากนบางครงจะตอแผนผลกฐาน p เขากบแหลงจายจงมขว SS เพมขนมาคลายกบดมอสเฟต (Mosfet) ถาสงเกตภาพท 2-15 ใหดจะเหนไดวาไมมเสนทางเชอมหรอไมมแชนแนล (N-Channel) ระหวางบรเวณทมการกระตน n ทง 2 แหลงนคอ ความแตกตางเบองตนระหวางโครงสรางของ อมอสเฟตและดมอสเฟต ก าหนดให GSV = 0 V และจาย DSV ทมคาเปนบวกใหกบขว S และขว D โดยขว SS ตอรวมกบขว S ดงภาพท 2-15 จะเกดการไบอสกลบทรอยตอ p-n (บรเวณทมการกระตน n กบผลกพนฐาน P) เนองจากไมมเสนทางเชอมหรอแชนแนลระหวางขว D และ S ท าใหเกดการตานการไหลของอเลกตรอน กระแส ID = 0 แตกตางจากดมอสเฟตและเจเฟท (Jfet) ซงม D DSSI = I

ภาพท 2-15 โครงสรางของอมอสเฟตแบบแชนแนล n

20

ภาพท 2-16 การท างานของอมอสเฟตแบบแชนแนล n

ถาจาย DSV และ GSV ทมคาเปนบวกดงภาพท2-16 ท าใหขว D และ G มความตางศกยเปนบวก การทขว G มความตางศกยเปนบวกนจะผลกดนใหโฮลในผลกฐาน p เขาไปสบรเวณภายในผลกฐาน p และดงดดอเลกตรอนในผลกฐาน p (เปนพาหะขางนอย ) รวมตวกนอยในบรเวณใกลกบผวของ SiO2 ซงมคณลกษณะเปนฉนวนจะปองกนอเลกตรอนไมใหดงดดไปยงขวเกต ขณะท GSV เพมขน การรวมตวของอเลกตรอนใกลกบชนของ SiO2 กจะเพมมากขนตามล าดบ ขณะเดยวกนบรเวณทมการกระตน n เกดการเหนยวน าจากแรงดน GSV ท าใหมอเลกตรอนหรอ DI (มทศทางตรงกนขามกบอเลกตรอน ) ไหลระหวางขว D กบขว S ระดบ

GSV ทท าให Id ไหลเรยกวาแรงดนเทรสโฮลด (Threshold Voltage, TV ) (ในสเปกก าหนดให

TV เปน GS(Th)V )

21

ภาพท 2-17 การท างานและกราฟคณลกษณะของอมอสเฟตแบบแชนแนล n

ถาเพม GSV ใหสงขนอก DI กจะเพมขนดวย แตถา GSV มคาคงทและเพมคา DSV จะท าให

DI ถงจดอมตว (เชนเดยวกบเจเฟทและดมอสเฟต) เนองจากขวบวกของ DSV ดงดดอเลกตรอนจงท าใหปลายของชองทางเหนยวน าบรเวณใกลขว D แคบลงเขาใกลระดบพนซออฟ Pinch-off (Beginning) ดงภาพท 2-17 (a) เมอน า KVL มารวมพจารณา จะไดแรงดนไฟฟาระหวางขว D กบขว G ( DGV ) ดงสมการท (2-3)

DG DS GS-V = V - V (2-3)

ถาก าหนดให GSV = 8 V และ DSV = 2 V กจะได DGV = -6 V แตถาเพม DSV เปน 5 V คา DGV จะเปน –3 V การลดลงของ DSV ท าใหแรงดงดดจากขวบวกของ DSV มตออเลกตรอนอสระในบรเวณทชองทางเหนยวน าลดลงดวย ท าใหชองทางเหนยวน าแคบลง ถาความกวางชองทางดงกลาวจะลดลงเรอย ๆ จนกระทงถงจดพนซออฟ DI กจะถงจดอมตว ดงทไดอธบายในเจเฟทและมอสเฟต คณลกษณะของขวเดรนของมอสเฟตในภาพท 2-17 (a) จะพบวาขณะ TV = 2 V ท GSV = 8 V ท าใหเกด DSV อมตว ( DS(Sat)V ) = 6 V ท าใหไดความสมพนธระหวาง DS(Sat)V กบ GSV ดงสมการท (2-4)

TDS(Sat) GSV = V -V (2-4)

(a) โครงสรางทางกายภาพของมอสเฟต (b) กราฟคณสมบตการน ากระแสของมอสเฟต

22

สมการท 2-4 ท าใหทราบวา เมอ TV คงทและ GSV ยงสงขนเทาใด DS(Sat)V กยงสงขนเทานน ส าหรบคณลกษณะในภาพท 2-17 (a) ขณะ TV เปน 2 V ณ ต าแหนงน DI = 0 mA ดงนนจงท าใหทราบวา ถาคา GSV มคาต ากวา TV คา DI ของอมอสเฟตจะเปนศนยหรอไมมกระแสไหลนนเอง นอกจากนนถาคา GSV เพมขนจาก TV เปน 8 V จะท าใหระดบการอมตวของ DI เพมขนจาก 0 mA เปน 10 mA แตเนองจากชวงหางของเคอรฟ GSV มระยะไมเทากน ดงนนคา DI ทเพมขน จะมความสมพนธกบ GSV ในลกษณะไมเปนเชงเสนดงสมการท (2-5)

2

D GS TI = k(V -V ) (2-5)

เมอ k เปนคาคงทของโครงสรางของอมอสเฟต ซงหาคาไดจากสมการท (2-6)

D(on)2

GS(on) T

Ik =

(V -V ) (2-6)

เมอ D(on)I และ GS(on)V เปนกระแสและแรงดนทท าใหเกดจดเฉพาะบนเคอรฟคณลกษณะ

ของมอสเฟต สมมตแทนคา D(on)I = 10 mA ขณะ GS(on)V = 8 V ลงในสมการท (2-6)

10mA 10mA 10mA

k = = =2 2 2(8V-2 V) (6V) 36V

-3 2k = 0.278×10 A/V

แทนคา k ในสมการท (2-5) เพอหาคา DI ส าหรบคณลกษณะในภาพท 2-17 (b)

-3 2

D GSI = 0.278×10 ( V -2 V)

สมมต GSV = 4 V จะได

-3 2 -3 2

DI = 0.278×10 (4 V - 2 V) = 0.278×10 (2)

-3D

D

I = 0.278×10 (-4)

I = 1.11 mA

23

ส าหรบการวเคราะหไฟฟากระแสตรงของอมอสเฟตจะใชคณลกษณะถายโอน ดงภาพท 2-18ในการแกปญหา เคอรฟ (Curve) ถายโอนในภาพท 2-18 แตกตางจากเคอรฟถายโอนอน ๆ

ภาพท 2-18 กราฟคณลกษณะถายโอนของอมอสเฟต

เพราะวาอมอสเฟตแบบแชนแนล n จะม DI เปนบวกเพมขนไมไดจนกวา GS TV =V สมมต

วาเราจะเขยนเคอรฟถายโอนทม -3 2k = 0.5×10 A V และ TV = 4 V เมอน าสมการท (2-4) มารวม

พจารณา จะได

-3 2D GSI = 0.5×10 ( V -4 V)

การเขยนเคอรฟถายโอนในทน อนดบแรกตองเขยนเสนแนวนอนกอน ส าหรบกรณนขณะ

GSV = 0 V ถง GSV = 4 V คา DI = 0 mA ดงภาพท 2-19 (a)

(a) กราฟคณลกษณะถายโอนขณะท GSV = 4 V (b) กราฟคณลกษณะถายโอนขณะท GSV = 5 V

24

ภาพท 2-19 กราฟคณลกษณะถายโอน

เมอ GSV มคามากกวา TV สมมต GSV = 5 V แทนคาลงในสมการท 2-4 เพอหาคา DI

D GS-3 2I = 0.5×10 (V - 4V)

D

D

-3 2I = 0.5×10 (5V-4V)-3 2I = 0.5×10 (1)

D I = 0.5 mA

จงไดจดส าหรบเขยนเคอรฟดงภาพท 2-19 (b)จากนนกเพมคา GSV = 6 V, 7 V และ 8 Vจะไดคา DI เปน 2 mA , 4.5 mA และ 8 mA ตามล าดบ น ามาเขยนเคอรฟถายโอนไดดงภาพท 2-19 (c)

2.5 ทฤษฎการขบมอสเฟต (Bliss, 1990: 3-35) 2.5.1 การควบคมการสวตช ผใชงานตองรเกยวกบพฤตกรรมของมอสเฟต เพอเปนรากฐานความเขาใจเกยวกบขอบเขตทตองการใชหลงจากเขาใจหลกการพนฐาน และน ามาใชในเหนยวน าการสวตชเพราะวาสวนมากมอสเฟตจะใชในงานทตองการการสวตชทความถสงและใชงานในภาควงจรก าลง

(c) กราฟคณลกษณะถายโอนขณะท GSV = 8 V

25

ภาพท 2-20 แบบจ าลองการสวตชเหนยวน า

จากตวอยางใ นภาพท 2-20 แหลงจายกระแส DC แสดงใหเหนถงการเหนยวน ากระแส ซงสามารถไหลตอเนองในระหวางการสบสวตช กระแสจะเดนทางตามทศทางไดโอดในชวงเวลา ทมอสเฟต Turn Off เมอขาเดรนตออยกบขาซอรส 2.5.1.1 การสงใหมอสเฟตท างาน เมอมอสเฟตท างานสามารถแบงได 4 ระดบเหมอนดงแสดงในภาพท 2-21

ภาพท 2-21 ชวงเวลามอสเฟตท างาน

26

ในขนแรกแรงดนขาเขาจะอยในชวง 0 V ท THV ชวงเวลาแรกของขาเกตกระแสจะชารจมากทสดทตวเกบประจ GSC และยงมกระแสทเหลอไหลเขาทตวเกบประจ GDC ในขณะทแรงดน ขาเกตนนเพมมากขนแตแรงดนท GDC จะลดนอยลงในระยะเวลานเปนชวงหนวงเวลา Turn On เพราะวาแรงดนและกระแสของขาเดรนของมอสเฟตไมเหลออยแลว ทนททขาเกตเรมตนชารจใ หมกระแสจะเดนทางไปทมอสเฟต ในชวงเวลาตอมาท THV ของขาเกตระดบแรงดนท GSV ในชวงนแรงดนท ขาเกตจะเรยบเมอมแรงดนไหล ทพอเหมาะในระหวางทขาเกตตองการกระแสไหลท

GSC และ GDC ในชวงเวลาแรกจะตองการแรงดนท GSV เพมขนในระหวางทเอาตพตภายใน ขาเดรนมการไหลถงแมวาขาเดรนมแรงดนเทากบขา ซอรสกอนทแรงดน GSV จะ Off ดงนนสามารถเขาใจไดใน ภาพท 2-21 จนกระทงกระแสไหลไปทมอสเฟตจนกระทงไดโอดสง Off อยางสมบรณจนแรงดน ทจด PN สามารถหยดจายจนแรงดนทขาเดรนจะอยในระดบเอาตพตจนเขาสชวงทสามเมอแรงดนทขาเกต On จนมกระแสไหลไหลเรยงกระแสทไดโอดแตเนองจากแรงดนทขาเกตตกถงแมวาแรงดนทขาเกตตกแตทขาเกตถงแหลงจายยงคงเดมเทาน แรงดนทขาเกตจะเปนเวฟฟอรม โดยถกถายไปท GDC สามารถท าใหทจดเดรนกบขาซอรสมแรงดนไหลไดสะดวกขนตงแตทแรงดนขาเดรนคงเดมโดยมขดจ ากดของวงจรทแหลงจายกระแส DC จนกระทง turn On เตมท สามารถท าใหมอสเฟตท างานไดมแรงดนทขาเกตเพมไดมากขนเมอเอา GSV เปนพนฐาน คาความตานทานชวง On และทชวงเวลาทอ ปกรณท างานเพราะฉะนนในชวงท 4 GSV จะอยในระดบสงสดคอ DRVV โดยท GSC และ GDC ชารจประจ ดงนนกระแสทไหลระหวางขาเกตทงสองก าลงแยกออกจากกนถงแมวามการชารจอยกระแสทขาเดรนจะนงไมเปลยนแปลงแรงดนทขาเดรนจะลดลงแตไมตอเนองเปนไปตามปกต 2.5.1.2 การสงมอสเฟตหยดท างาน เมอกลาวถงการสงมอสเฟต หยดท างานโดยพนฐานมการสงไมตางกนกบการสงมอสเฟตท างานเมอเรมตน GSV มคาเทากนกบ DRVV และมการไหลของกระแสเตมทผานไปยง IDC ในชวงเวลาท 3 คอ จะพดถงแรงดนทขาซอรสถงขาเดรนท DCI และ DSR (On) ทตวมอสเฟตมการสงหยดการท างานทงหมดสล าดบดงแสดงในภาพท 2-22

27

ภาพท 2-22 ชวงเวลาการสงหยดการท างานของมอสเฟต

ชวงเวลาแรกจะมการสงหนวงหยดเวลา แรงดนท CSC จะคอยเกบประจทละนอยซงใหความส าคญทละระดบในชวงระยะเวลาทกระแสไหลทขาเกตโดยทตวเกบประจ ISSC กระตนตวเองและไหลผานไปท GSC และท GDC ของมอสเฟตจะมแร งดนภายในขาเดรนเลกนอย เนองจากมแรงดนลดลงมากการไห ลในขาเดรนจะไมมการเปลยนแปลง ในชวงเวลาท 2 แรงดนทขาซอร กบ ขาเดรนของมอสเฟตไดมาจาก DRESI (On) ไปจนถงระดบแรงดน DSV (Off) สนสดและมแรงดนออกไปสงใหไดโอดเรยงกระแสดงแสดงในภาพท 2-22 ในระหวางชวงเวลาเรมแรกจะมแรงดน ทขาเกตและมกระแสชารจทขาเกตเพราะวา GSC เปนตวสงใหแรงดนทขาซอรสกบ ขาเดรนไมเปลยนโดยกระแสจะคงทท าใหตวเกบประจมระยะเวลาใหกระแสจากขาเดรนไหลออกโดยกระแสทขาเดรนจะนงเหมอนกระแสทโหลด ดงแสดงเหนไดจากการจายกระแส DC ในภาพท 2-22 เรมตนชวงเวลาท 3 พดถงการ Turn On ของไดโอดถาหากวาสนใจเพยงกระแสทโหลดแรงดนทขาเกตจะเรมท างานจากนน GSV จะเรมลดลงไปจนถง THV สวนใหญกระแสเกดขนท ขาเกตจะมาจาก GSC เพราะวา GSC ชวงนจะมระยะเวลาชารจประจเตมทมอสเฟ ตจะท างานเปน เชงเสนและเปนสาเหตใหแรงดนขาซอรสกบขาเกตตกจนท าใหกระแสทขาเดรนลดลง ท าใหชวง

28

ระยะเวลานกระแส ทขาเดรนอาจลดลงจนเปน 0 สวนแรงดนทขาเดรนจะคงทอยระดบ DSV (Off) ขนตอนการ Turn Off ขนสดทายจะม Input ทตวเกบประจชารจเตมทจากนนแรงดนท GSV จะลดลงจนเปน 0 และมกระแสทขาเกตบางสวนแตในท านองเดยวกนกลบมายอนดชวงเวลา Turn Off ชวงท 3 ชวงท GSC ชวงนกระแสทขาเดรนและแรงดนทขาเดรนจะไมเปลยนแปลง สรปคอ มอสเฟตมนสามารถสงสบสวตชในชวง Highest และ Lowest Impedance แตสามารถเลอกชวงเวลา Turn On และ Turn Off ไดในชวงเวลาท 4 ระยะเวลาทงหมดของชวงเวลาท 4 จะมการเกบประจปะปนในการท างานเราสามารถเปลยนแปลงแรงดนรวมถงกระแสท เกตไดรฟไดซงใหความส าคญในการเลอกสวนประกอบและการออกแบบการใชงานเกตไดรฟส าหรบ High Speed High Frequency Switching เปนลกษณะพเศษของเบอรมอสเฟต การสง Turn Off และTurn On ท าใหมอสเฟตสวตชไดมากและนอยจะขนอยในตว Datasheet ของมอสเฟต แตนาเสยดายความสมพนธของเบอรมอสเฟตและโหลดเหลานท าใหมการยงยากในการเปรยบเทยบเลอกชนดเบอรมอสเฟตเหมอนกน ซงการประยกตใชงานการสงสวตชทใชไดจรงจะมการควบคม Inductive Load ซงมความส าคญตางกนในแตละชนดตวมอสเฟสใหเลอกโดยสงเกตทเบอรของตวมอสเฟต 2.5.1.3 ก าลงสญเสย Power Losses ในการสวตชตวมอสเฟตจะมก าลงไฟฟาสญเสยอยเราสามารถประยกตใชไมใหเกดการสญเสยไดเราสามารถแบงเปนสองหมวดดงน มวธการงายๆสองวธในการการลดความสญเสยทขาเกตของมอสเฟต แตกอนทเราจะ พดถงเรามาดชวงทมอสเฟตก าลง ON มนมการชารจและคายของ ISSC แมวาแรงดนจะชารจทตวเกบประจตลอด แตเราจ าเปนตองยายการชารจซงตองการชารจประจ ใหแรงดนขาเกตมคาอยระหวาง 0 V ซงชวงเวลานแรงดนทขาเกต กบ DRVV เปน 0 เหมอนกน เมอเปรยบเทยบลกษณะพเศษของแรงดนทขาเกตกบขาซอรสดงกราฟใน Datasheet ของ MOSFET ตวอยางแสดงในภาพท 2-23

29

ภาพท 2-23 การเปรยบเทยบระหวางการชารจประจทขาเกตและแรงดนทขาเกตกบขาซอรส

โดยเปรยบเทยบทกราฟวาดหรอไมดโดยการประมาณทการชารจขาเกตกบแรงดนทเกตอยาง เทา ๆ กนตวแปรทท าใหแรงดนขาเกตเมอ Off เปนเสนโคงเราจะก าหนดให DSV (off) ชารจอยทพนทยานต าทบรเวณของเสนโคงบางสวนแตเชนกน ในผลรวมซงตองการใหขาเกตชารจในวงจรทนททการสวตชเราสามารถเหนไดในภาพท 2-23 ซงสามารถรถงการสญเสยขณะทชารจขาเกตไดจากสมการท (2-7)

GATE DRV G DRVP = V .Q .f (2-7)

ซงใน D R VV มความกวางของรปคลนทเกตไดรฟและความถของเกตไดรฟ DRVf ซงสาเหตสวนใหญจะมทการสบสวตชความถมาก ๆ แตทสดแลวมนมความนาสนใจไปจนถงขอสงเกตทวา GQ คออะไร แตท DRVf กอนนนมการก าหนดระยะเวลาใหคาเฉลยแรงดนท ขาเกต มคาดงสมการโดยใหกร ะแสมลกษณะทสามารถขบขาเกตไดซงก าลงความสญเสยไปถง ขาเกตของมอสเฟตเปนตวทท าใหสนเปลองในวงจรเกตไดรฟซงกลาวยอนกลบไปถงภาพท 2-21 และภาพท 2-22 สวนประกอบทสนเปลองสามารถระบไดทง ๆ ทเราตออนกรมตวตานทานอยททางเดนของการขบเกตแตในทก ๆ รอบในการสบสวตชมนตองการใหคาความตานทานทเกตชารจผานไปยงเอาตพต โดยการตอตวตานทานภายนอกทขาเกตและใหความตานทานนจะท างานรวมกนภายในขา เกตดวย ดงนนขณะทปลดเอาตพตก าลงไฟฟาใหเปนอสระนน แตยงชารจเรวเทาไหรกจะสงผานไปทตวตานทานก าลง การออกแบบจากภาพท 2-21 และภาพท 2-22 ดงทสามารถค านวณก าลงความสญเสยในการขบเกตอยางชดเจนเหมอนกนในชวงON ดงสมการท (2-8) ชวงOFF ดงสมการท (2-9) และคาสญเสยทงหมดดงสมการท (2-10)

30

HI DRV G DRVDRV,ON

HI GATE G.I

LO DRV G DRVDRV,OFF

LO GATE G.I

R .V .Q .f1P = .

2 R +R +R

R .V .Q .f1P = .

2 R +R +R

DRV DRV,ON DRV,OFFP = P +P

จากสมการขางบนแสดงใหเหนถงการตอตานคาความตานทานทเอาตพตของวงจรการขบเกตและนคอ สมมตฐานอยางมเหตผลส าหรบการสงขบเกตของมอสเฟตแมวาการตอทรานซสเตอรสองตวจะมประโยชนในวงจรการขบเกตทคาความตานทานทางเอาตพตมคาไ มเปนเชงเสนและทสมการไมมค าตอบทถกตองแตมนเปนทยอมรบเพราะวามคาความตานทานทขาเกตนอยกวา 5 โอหม ความสญเสยทขาเกตมากทสดคอความสนเปลองในการขบเกตถา GATER มขนาดใหญพอเพอจ ากดกระแส GI ใหเอาตพตต าลง ซงความสามารถทใชกนในการขบ Bipolar สวนมากคาความสญเสยทางไฟฟาของการขบเกตตอนนอยทการเผาผลาญในขาเกตในสวนทเพมเตมจนถงการสญเสยก าลงไฟฟาทขาเกตสงทเพมเตมคอเพมคาความตานทานทสญเสยใ นการสวตช สาเหตเนองจากมความเขาใจแบบเดมวากระแสจะมากแรงดนจะมากขนอยกบคาความตานทาน ซงในเวลาเดยวกนธรรมชาตของอปกรณส าหรบเวลาการลดวงจรเพอใหแนใจวาในการสงสวตชจะมความสญเสยนอยทสดในชวงเวลาของเวลานนาจะนอยทสดซงดจากชว งทมอสเฟต Turn On และ Turn Off สภาวะนเปนชวงเวลาทถกจ ากดไปจนถงชวงเวลา 2 และ 3 ในการ Turn On และ Turn Off จะมการด าเนนการเหมอน ๆ กนในการเปลยนการสวตชซงก าหนดเวลานใหหยดพกเปนชวง ๆ ใหสมพนธกบอปกรณโดยมด าเนนการเปนเชง เสน (Linear) แมวาแรงดนทเกตอยระหวาง

THV และ GSV เปนตนเหตทท าใหกระแสในอปกรณและรวมไปถงขอบเขตการท าใหแรงดนเรยบ แมวาการสวตชใหแรงดนทขาเดรนผานไปไดนเปนความเขาใจและความส าคญในการออกแ บบวงจรการขบเกตแบบ High Speed ซงเนนความจรงเพราะวาความส าคญทมลกษณะพเศษของการขบเกตเปนทมาของกระแสจากรอบ ๆ ทท าใหระดบแรงดนเปลยนไปเลกนอยส าหรบความสามารถท ท ากระแสไหลไดสงสดซงวดได ณ DRVV ท างานเตมทสงขามไปยงการ Drive Output Impedance มคณสมบตสมพนธกนอยางมากรวมไปถง ณ เวลาทมอสเฟตท าการสวตช แตอยางไรกตามในความจรงเวลาในการสวตชอปกรณคอ ความสามารถทกระแสขบเกตถงแมวาแรงดนทขาเกตกบขาซอรสทเอาตพตของการ ไดรฟจะอยทประมาณ 5 V (ประมาณ 2.5 V

(2-8)

(2-9)

(2-10)

31

ทระดบ Logic มอสเฟต) ประมาณแบบคราว ๆ ของมอสเฟต ซงสามารถพจารณาความสญเสยของการสวตชไดงาย ๆ จากการค านวณแบบคราวๆของการไดรฟกระแสทขาเกตกบกระแสท ขาเดรนและแรงดนทขาเดรนในระหวา งชวงระยะเวลารปค ลนในชวงท 2 ดงสมการท (2-11)และชวงท 3 ดงสมการท (2-12) ของการเปลยนชวงสวตชอยางแรกนาจะค านงถงกระแสทเกตไดรฟเปนหลกเพอใหชวงระยะเวลาท 2 และ 3 ท างานตามล าดบ

DRV GS,Miller THG2

HI GATE G.I

DRV GS,MillerG3

HI GATE G.I

V -0.5.(V +V )I =

R +R +R

V -VI =

R +R +R

เปนทเขาใจกนเพราะวา G2I มการชารจประจจากอปกรณ THV , GSV และ G3I เปนตวคายกระแสท RSSC ถงแมวาแรงดนทเดรนจะเปลยนจาก DSV (Off) ไปยง 0 V เวลาในการสวตชเหมอน ชวงท 2 ดงแสดงในสมการ(2-13) และ ชวงท 3 ดงแสดงในสมการ (2-14)

V +VGS,Miller THt = C .2 ISS IG2

VDS,OFFt = C .3 ISS IG3

ในระหวางชวงเวลา t2 แรงดนทขาเดรนจะอยในชวง DSV (Off) จากนนกระแสจะลดลง จาก 0 A ไปยงกระแสของโหลดถงแมวา LI ในชวงเวลา t3 แรงดนทขาเดรนจะตกจาก DSV (Off) ไปจนถงใกล 0V อกครงเรามวธการค านวณแบบคราว ๆ เพอใหมน Linear จากรปคลนสวนประกอบของความสญเสยสามารถค านวณชวงท 2 ดงแสดงในสมการ(2-15) และ ชวงท 3 ดงแสดงในสมการ (2-16)

(2-11)

(2-12)

(2-13)

(2-14)

32

2 L2 DS,OFF

DS,OFF23 L

t IP = .V .

T 2

VtP = . .I

T 2

ท T ระยะเวลาสวตชคาความสญเสยในการสวตชทงหมดจะมความสญเสยอยสองอยาง ผลลพธทไดสงไหนจะงายจากสมการ (2-17)

t + tV .I 2 3DS,OFF LP = .SW 2 T

อยางไรกตามถงแมวาเราเขาใจเกยวกบการสวตชแลวกตามการค านวณความสญเสยในการสวตชอาจจะไมมทางเปนไปได ดวยเหตผลทมผลกระทบทปะปนเขามาในการเหนยวน าเราตองเปลยนแรงดนกบกระแสโดยสงเกตรปคลนสงเกตวาเหมาะสมหรอไม ขณะทใหเวลาในการสวตชอยางเทา ๆกนในขนตอนการสวตชทนาสนใจคอ จะพจารณาในความแตกตางระหวางแหลงจายและการเหนยวน าทเดรนของวงจรจะจบดวยสมการอนดบท 2 ไปจนถงการบรรยายรปคลนในวงจรเนองจากตวแปรรวมถงแรงดนเรมตนทขาเกตและความส าคญของการเกบประจของมอสเฟต คาความตานทานในการขบเอาตพต ETC มการยอมรบอยางกวางเหมอนกนแตเหนอไปกวานนพดถงการค านวณคราว ๆ ในชวงทเปนเสนตรงดเหมอนวามเหตผลพอทยอมใหเกดคาความสญเสยของการสวตชในตวมอสเฟต 2.5.2 สวนประกอบทสงผลกระทบปะปนในก าลงไฟฟา ผลกระทบท มมากทสดเมอท าการสวตชทระหวางขาซอรสนนจะมการเหนยวน าในสภาวะนนคอ ทขาซอรสซงในตววงจรจะมการปะปนมาในการเหนยวน าทขาซอรสเมอตอเขากบมอสเฟตแลวจากวงจรโดยจะตออยระหวางขางหนาของขาซอรสและต อรวมกบกราวดโดยปกตแลวน จะอางองแตเนองจากทขวลบนความถสง ๆ จงมการกรองประจอยรอบ ๆ ชวงเวลาทเกดก าลงไฟฟารวมไปถงการเกบประจทขาเกต กระแสในการทเราตอวงจรอนกรมรวมกบขาซอรสเราสามารถเพมตวเหนยวน ากอนสองตวดงนนจะไดเงอนไขคอ มสองวธการในขนตอนการสวตช สงท เกยวพนธกบตวน าของขาซอรส ณ จดเรมตนของการท าการสวตช กระแสทขาเกตจะมากอยา งรวดเรว เมอกระแสนซงควรทไหลจากเหนยวน าทขาซอรสและเปนทตองการใหคาของตวเหนยวน านน

(2-15)

(2-16)

(2-17)

33

ลดลงอยางชา ๆ ดงนนเราจงตองการใหตวเกบประจชารจและคายประจท Input ของมอสเฟต โดยมพฒนาใหยาวนานโดยสวนใหญแลวภายในจะมการ Turn On และ Turn Off ชากวาแตยงกวานนท การเหนยวน าทขาซอรสและท ISSC จากวงจรรโซแนนซดงทแสดงในภาพท 2-24

ภาพท 2-24 สวนประกอบวงจรขบเกตในสภาวะรโซแนนซ จากวงจรรโซแนนซแรงดนทขบเกตจะมรปคลนออกมาทรปคลนจะมการขนสดแลวตกลงมาทนทและมนเปนเหตผลเพอทตองสงเกตในวงจรขบเกตจะมการแกวงของยอดคลนอยมาก แตโชคดไมเชนนน Q จะมรโซแนนซสงระหวาง I S SC และ SL ซงหนวงหรอสามารถหนวงโดยการ ตออนกรมตวตานทานของทง Loop ซงรวมถงคาความตานทานทขบเอาตพตดวยการตอ ตวตานทานภายนอกเกตและตอตวตานทานเขาภายในเกตซงผใชสามารถปรบคาความตานทานได

GATER สามารถค านวณหาคาไดจากสมการ (2-18)

LSR = 2. -(R +R )GATE, OPT DRV G.ICISS

ผลลพธทไดจะไดคาความตานทานคอนขางนอยเปนผลใหเกด Overshoot ทรปคลนแรงดน ขบเกตแตเชนกนคอสงผลใหเกดการ Turn On อยางรวดเรว แตทคาความตานทานสงจะมการแกวงไปมาและเกด Under Damp และท าใหเวลาในการสวตชเลอนออก ไปถอวาเปนผลด ในการออกแบบการขบเกตทมผลกระทบทงสองดานทชวงขาซอรสเหนยวน าจะมการปอนกลบเปนลบ อยางไรกตามกระแสทขาเดรนจะเปลยนแปลงอยางรวดเรวทผลกระทบชวงเวลา Turn On ทสองน และชวงเวลาทสามของของขนตอนการ Turn Off ชวงเวลาเหลานทแรงดนขาเกตอยระหวาง THV และ GSV และกระแสทเกตจะเปนตวก าหนดโดยทแรงดนไหลผานเขาทขาเกตคาของความตานทาน VDRVV - GSV ในล าดบแรกจะเพมขนไป ทกระแสเดรนอยางรวดเรว ซงความหมายของแรงดนจ าเปนทตองน ามาประยกตใชขามไปทการเหนยวน าขาซอรส แรงดนนจะลดลงซงสามารถใชประโยชนไดซงแรงดนจะขามไปทขาเกตคาของความตานทาน ดงนนเมอจดล าดบไลลงไปแทนทในแรงดนทขบขาเกตซงจะท าใหเกดการลดระดบ di/dt ของกระแสเดรนทระดบต าลง di/dt

(2-18)

34

คอตองการใหขาซอรสเหนยวน าขามไปยงแรงดนทนอยกวาซงการทรงตวทยงยากซบซอนของกระแสเกตและเดรน di/dt เปนทยอมรบเนองจากมการปอนกลบมาเปนลบเพอเหนยวน าขาซอรส

อกสงหนงทปะปนอยในตวเหนยวน าของโครงขายการสวตชอยทตวเหนยวน าเดรนเหมอนเชนเคยพวกนนจะอยในโครงสรางตวเหนยวน าและโครงสรางทรานซสเตอร ทงหมดนมความสมพนธกบตวเหนยวน าทเชอมตอและทตวเหนยวน าทรวไหลในหมอแปลง Isolated Power-Supplies ผลกระทบเหลานสามารถอยรวมตวกนนบตงแตในการอนกรมรวมเขาดวยกนตอน Turn On พวกมนท าหนาทเปน Snubber ส าหรบตวมอสเฟตในระหวางทพวกมน Turn On จะถกจ ากดท di/dt ของกระแสเดรนและบงคบใหแรงดนทจายใหเดรนขามไปยงอปกรณปร ะกอบของ

DL di/dt โดยแทจรงแลว DL สามารถลดระดบความสญเสยเมอสวตช Turn On ตอนทจ าเปนถงแมวาคา DI จะสงแตเปนประโยชนตอนท Turn On แตสาเหตส าคญทเปนปญหา ณ ชวง Turn Off แมวากระแสเดรนจะลดต าอยางรวดเรวไปจนถงตวทชวยท าใหกระแสเดรนต าไดอยางรวดเรวสาเหตเกดจากการ Turn Off ของมอสเฟตซงแรงดนทควบคมตางกนโดยสนเชงตามชวงเวลา Turn On นาจะอยตรงขามกนกบ DL เทานในทางทฤษฎก มแรงดนสงกวา ระดบแรงดนอยท DSV (Off) จงท าใหเกด Overshoot ในการจายแรงดนทเดรนและท าใหการสญเสยเพมขนในชวงการ Turn Off การวเคราะหขอผดพลาดของการสวตชและผลกระทบทจะปนมาใน ตวเหนยวน าอาจมอยบางในการเขยนวงจร 2.5.3 วงจรขบเกต Mosfet โดย ออปโต TLP250 ปจจบนมอสเฟสก าลงเปนทนยมมากในการใชเปนสวตชก าลง ในระบบการควบคมทงอนเวอรเตอร และคอนเวอรเตอร การควบคมมอเตอร และระบบจายก าลงส ารอง มอสเฟสตองการแรงดนมาขบเกต เพอใหมนสามารถท างานใ นสภาวะน ากระแสและหยดน ากระแสไดซงไอซขบเกต TLP250 เปนไอซขบเกตของบรษทโตชบาไดถกออกแบบมาส าหรบขบ

1

2

3

4 5

6

7

8VCC

GND

Vo

Anode

Cathode

N.C.

N.C.

0.1

V

15 V

R

TLP250

1

R

R 3

Top Drive

CC

Z 1 0.1

(ก) แสดงวงจรขบเกต

35

น าเกตของไอจบท และ มอสเฟสก าลง ลกษณะโดยรวมเปนวงจรส าเรจรปรวมอยในชปเดยว ไอซ TLP250 1 ตว สามารถขบเกตมอสเฟสได 1 ตว สญญาณอนพตและสญญาณเอาตพตถกแยกออกจากกนดวยออปโตคปเปอร ซงอยภายในตวไอซท าใ หชวยลดปญหาเรองสญญาณรบกวน TLP250 ยงสามารถท างานในยานความถสงได

Vcc

Anode

N.C.

Vo

N.C. GND

VoutputCathode

1

2

3

4 5

6

7

8

(ข) แสดงวงจรภายใน TLP250

ภาพท 2-25 แสดงวงจรขบเกต และวงจรภายใน TLP250

จากภาพท 2-25 วงจรชดขบเกตทม Opto TLP250 ไวแยกกราวดของภาค Control กบ ภาคก าลง เมอไดโอดของ TLP250 ถกไบอสตรงท าใหมการจายไฟบวกจากขา 6 ของ TLP250 ใหกบ ขาเกตของมอสเฟส ท าใหมอสเฟสปดวงจร แตเมอไดโอดของ TLP250 หยดท างาน จะมแรงดนลบจากขา 6 ของ TLP250 แรงดนลบทจายไฟใหกบขาเกตของมอสเฟสนเปนผลใหมอสเฟสเปดวงจร 2.6 วงจรภาคก าลง (วษณและทศพล, 2552: 81-83) ในการเลอกใชวงจรภาคก าลงตองใหเหมาะสมกบมอเตอรกระแสตรงแบบ ปราศจากแปรงถาน ซงมอเตอรชนดนทเลอกใชมขดลวด 3 ขด ดงนนสามารถใชวงจรภาคก าลงชนด 3 เฟส แบบบรดจ จ านวน 1 ชด ซงแตละชดจะประกอบดวยมอสเฟตก าลง (Power Mosfets) โดยท าหนาท ชอปเปอร 6 ตว เพราะฉะนนในโครงงานน ใชเพาเวอรมอสเฟตในการสรางวงจรอนเวอรเตอร ดงภาพท 2-26 ทงหมด 6 ตว ในการเลอกเพาเวอรมอสเฟต โดยค านงถงแรงดนทจายใหกบมอเตอรตามลกษณะของ ตวมอเตอร ซงมขนาดแรงดนต าแตมก าลงวตตสง ดงนนตองเลอกใชมอสเฟตก าลงทมแรงดนทท าใหสภาวะอมตว (VSAT) คาต าและพจารณาทกระแสมอเตอร ซงมการค านวณหากระแสของมอเตอรไดจากสมการ (2-19)

36

PmaxI = max Vmax

มอเตอรมคณสมบตดงน แรงดนไฟฟา 36 V ก าลงไฟฟา 250 W ดงนนกระแสจงไดสมการ (2-20)

250

I = max 36

Imax = 6.94 แอมป

เมอคดกระแสชวงสตารทท 9 เทา = 6.949

Imax = 62.5 แอมป

ดงนนจงเลอกใชมอสเฟตก าลงเบอร IRF2807 เพราะมคา VDSS = 80V, RDS(on) = 23 Ωm ID = 80 A เมอแรงดนในชวงอมตวสงทสดประมาณ 23 Ωm 80 A = 1.84 V แตเนองจากวงจรทใชมมอสเฟสจ านวน 2 ตว ในขณะทจายแรงดนใหกบมอเตอรท าใหเกดแรงดนตกครอม ทตวมอสเฟส 3.68 โวลต ท าใหเกด Power Losses ขน โดยจะท าใหตวมอสเฟสรอน

Bottom. BBottom. A Bottom. C

V1

S1

V2

S2

V3

S3

Current Sen.

+ 36 V.

C10.1 uF

C20.1 uF

C30.1 uF

C43300 uF

R150 Ω R2

20 kΩ

R310 kΩ

R450 Ω R5

20 kΩ

R610 kΩ

R750 Ω R8

20 kΩ

R910 kΩ

R shunt

Q1 Q2 Q3

Q4 Q5 Q6

0.009 Ω

MA MCMB

ภาพท 2-26 วงจรภาคก าลง

(2-19)

(2-20)

37

จากภาพท 2-26 ซงจะเปนภาพวงจรภาคก าลงของวงจรนซงจะใช Mosfets จ านวน 6 ตว มาตอแบบ 3 เฟส โดยใชเฟสละ 2 ตว เพอใหสมพนธกบจ านวนของขดลวดมอเตอร ซงใน แถวท 1 Q1 กบ Q4 จะเปนตวควบคมของเฟส A ของ Q2 กบ Q5 ของเฟส B และ Q3 กบ Q6 ของเฟส C ในสวนของ Q1 Q2 Q3 จะเปนตวรบสญญาณจาก Top Drive ซงมาจากไอซและ Q4 Q5 Q6 จะเปน Bottom Drive ซงจดตอของวงจรในสวนของ G และ S จะสมพนธกบภาพวงจรท 3-18 และในสวนของ MA MB MC กจะเปนสายสญญาณทจายก าลงไฟฟาให กบมอเตอร การท างานของวงจรน Mosfets ระหวาง Top กบ Bottom จะจบคกนท างานเปนค ๆ ซงอาจจะเปน Q1 กบ Q5 และ Q1 กบ Q6 หรอ Q2 กบ Q4 ซงการจบคการท างานกจะเปนไปตามสญญาณของ Encoder ทรบเขามา เพอก าหนดจงหวะการท างาน ซงขอหามของวงจรนคอ Mosfets ในแถวเดยวกนจะท างานพรอมกนไมไดเพราะจะท าใหเกดการลดวงจรท าใหวงจรเสยหายได และในสวนลางของวงจรจะน าเอาความตานทานคาอน ๆ มาตอไปใหตวไอซโดยผานทางชดควบคมกระแสอกครงหนง 2.7 ตวควบคมอตโนมต ( Auto Controllers) (ชาญชนกและวชรนทร, 2548: 14-16) ตวควบคมอตโนมตจะมหนาทเปรยบเทยบสญญาณทางออกของระบบ กบคาทตองการควบคม หรอคาทใชอางอง ( ทางเขาของระบบ ) ผลของการเปรยบเทยบจะไดคาทเบยงเบนหรอผดพลาดไป และตวควบคมอตโนมตนจะน าสญญาณทเบยงเบนไปสรางเปนสญญาณ เพอควบคมใหระบบลดคาผดพลาดเหลานนจนกลายเปนศนย หรอนอยทสดเทาทตวควบคมจะสามารถท าได ตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย ตวควบคมแบบสดสวนกบแบบบรณาการรวมหนวยน เปนการน าเอาคณสมบตของตวควบคมแบบสดสวน กบตวควบคมแบบบรณาการรวมหนวยมารวมกน ดงนน สญญาณทออกจากตวควบคมชนดนคอ

สญญาณทางออก = สญญาณทางออกแบบพ + สญญาณทางออกแบบไอ

t

0

in

i

inPout dtUT

1(t)UG(t)U

แปลงลาปลาซจะได

sT

(s)U(s)UG(s)U

i

in

inPout

)sT

1(s)(1UG(s)U

r

inPout

(2-21)

(2-22)

(2-23)

38

เมอ iPr TGT เวลาบรณาการรวมหนวยและเขยนเปนฟงกชนโอนยาย ไดดงสมการ

)sT

1(1G

(s)U

(s)UF(s)

r

P

in

out

คาของ PG และ rT สามารถเปลยนแปลงคาได การปรบคา rT จะมผลตอการกระท าการควบคมแบบบรณาการรวมหนวย แตถาปรบคาความไวของสดสวน PG จะมผลทงการกระท าการควบคมแบบสดสวน และการกระท าการควบคมแบบบรณาการรวมหนวย สวนกลบของ rTเรยกวา “ อตราสวนจดใหม ” อตราสวนจดใหมเปนจ านวนครงตอนาท ทการควบคมแบบสวนเรมตนใหม จากสมการ น ามาเขยนเปนภาพบลอกและแสดงผลตอบสนองตอฟงกชนขนบนไดได ดงภาพท 2-27 และ 2-28

UR(s) Uin(s) Uout(s)+

-)

sT

1(1G

r

P

ภาพท 2-27 ไดอะแกรมของตวควบคมแบบสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย

Uin(t) Uout(t)

TiTr

Uin(t)

GP Uin(t)

ภาพท 2-28 ผลตอบสนองตอฟงกชนขนบนไดของตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบ บรณาการรวมหนวย

(2-24)

39

จากบลอกไดอะแกรมสามารถสรางเปนวงจรอเลกทรอนกสได ดงภาพท 2-29

R2

+

-R1

Uin

I1

Uout

I2C

ภาพท 2-29 วงจรควบคมแบบสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย

จากวงจรในภาพท 2-29 พจารณาทขาลบ (-) จะได

21 II

11in (t)RI(t)U

12 (t)RI

)(t)U(t)RI((t)U C22out

)dtIC

1(t)RI(

t

0

222

)

CR

tU

R

R(t)U(

1

in

1

2in

)C

1(R

R

(t)U2

1

in

เขยนเปนฟงกชนโอนยายไดดงน

)Cs

1(R

R

1

(s)U

(s)UF(s) 2

1in

out

)CsR

1(1

R

R

21

2

)sT

1(1GF(s)

r

P

เมอ 1

2P

R

RG

RateReset;CRT 2r

TimegIntegratin;CRT 11

40

การควบคมแบบส ดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย (PI Control) นจะน าคณสมบ ตของการควบคมทงสองมารวมกน นนคอการควบคมจะมการตอบสนองทเรว (P Control) และระบบจะมความแมนย าผดพลาดนอยทสดทสภาวะคงตว ( I Control )

บทท 3

ขนตอนและวธการด าเนนงาน

กระบวนการในการสรางรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor มขนตอนและวธการด าเนนงานดงแสดงไวดวยแผนผงแสดงขนตอนการท างาน (Flow Chart)โดยรายละเอยดตาง ๆ มดงน

ภาพท 3-1 แผนผงขนตอนการด าเนนงาน

ศกษาขอมลทเกยวของ

ทดสอบชดควบคม

สรางชดควบคมมอเตอร

ผาน

ผาน

ก

เรมตน

ไมผาน

ไมผาน

สรางชดเลยวทางกล

ปรบปรงแกไข

ตดตงชดควบคมการเลยวและระบบหามลอ

ปรบปรงแกไข ทดสอบชดควบคมการเลยวและหามลอ

42

ภาพท 3-1 แผนผงขนตอนการด าเนนงาน (ตอ)

3.1 ศกษาขอมลทเกยวของ จากการศกษาขอมล ทเกยวของ ตางๆ ในการสร างรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor ซงไดศก ษาขอมลจากปรญญานพนธของ วษณ ทองสมฤทธ และ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 จากเดมรถจกรยานไฟฟา มมอเตอรในการขบเคลอนตวเดยวท าใหแรงบดนอยสงผลในการ ไตระดบไมไดระบบหามลอทางกลยงไมไดตดสญญาณไฟฟาทขบเคลอนมอเตอร ดงนนผจด ท าไดมแนวคดทจะลดปญหาขางตนทไดกลาวมาจงไดคดน ามอเตอรไฟฟากระแสตรงชนดปราศจากแปรงถาน 2 ตว มาใชเปนตวขบเคลอนจกรยานไฟฟา เพอใหแรงบดดขนสามารถเพมแรงบดในการไตระดบได และในการหามลอทางกลกไดคดท าระบบตดสญญาณไฟฟาทขบเคลอนมอเต อรอกดวย การสรางรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor แนวคดการออกแบบสามารถเขยนเปนบลอกไดอะแกรม แสดงการท างานดงภาพท 3-2

จบ

ก

จดพมพปรญญานพนธ

ประกอบเขาโครงรถ

ปรบปรงแกไข ไมผาน

ผาน

ปรบปรงแกไข

ชดแสดงผลแบตเตอร

ไมผาน

ผาน

ทดสอบการท างาน

ทดสอบการท างาน

43

eceeM

eceeM

ชดแสดงผลแบตเตอร แบตเตอร

ชดควบคม

ชดวดความเรวและแสดงผล

ตวตรวจจบกระแส

M ค าสงเรงความเรว

ชดควบคม


M

ค าสงเลยวซาย ขวา

ตวตรวจจบความเรว

ตวตรวจจบความเรว

ภาพท 3-2 บลอกไดอะแกรมแสดงการท างานของรถจกรยานไฟฟา

เมอหมนคนเรง น าค าสงเรงความเรวสงไปยงค าสงเลยว ค าสงเลยว จะท า การลดทอนแรงดนโดย ไปสงใหชดควบคมท างาน ท าใหมอเตอรหมน เพอใหมอเตอรตอบสนอง ตอแรงบด จงใชตวตรวจจบกระแสเปนตวควบคม การท าใหมอเตอร หมนดวยอตราคว ามเรวคงทจงใช ตวตรวจจบความเรวเปนการ Control Loop และมชดวดความเรว แสดงผล บอกถงความเรวของรถจกรยานไฟฟา 3.2 การสรางชดเลยวทางกล ในการสราง ชดเลยวทางกลผจดท าไดน า รถจกรยาน 3 ลอ ของปรญญานพนธ เรองรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor ซงเปนปรญญานพนธ ของ วษณ ทองสมฤทธ และ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 ซงโครงรถดงกลาวมปญหาอยในระบบการเลยว ดงนนผจดท าไดสรางรถจกรยาน 3 ลอ และชวยกนแกปญหาทเกดขนกบตวรถจก รยานไฟฟาจากการเลยวของลอหนาทไมแขงแรงท าใหลอไมสามารถรบน าหนกได จงแกไขโดยการเปลยนไปใชคนชกคนสงทแขงแรงกวาเดม ดงภาพท 3-3

En

En

44

ภาพท 3-3 ระบบการเลยวคนชกคนสง

3.3 การสรางชดควบคมมอเตอร ในโครงงานนผจดท าไดใช Brushless DC Motor ขนาด 36 V 250 W ดงแสดงในภาพท 3-4 ในการขบเคลอนรถจกรยานไฟฟา วษณและทศพลกลาววา มอเตอรชนดน มความเรวรอบคงท จงเหมาะสมกบการน าไปใชงานในลกษณะการขบเคลอนจกรยานไฟฟา ในโครงงานน ไมจ าเปนตองถอดมอเตอรเพอเปลยนแปรงถาน ในสวนของสายสญญาณตาง ๆ ของมอเตอรมทงหมด 8 เสนโดยแบงเปนสาย Encoder 3 เสน คอ SA SB SC สายไฟเลยง Encoder อก 2 เสน และสายไฟจายใหกบมอเตอรอก 3 เสน คอ เฟส A เฟส B และเฟส C มผงและสวนประกอบดงน

ภาพท 3-4 ผงชดควบคมมอเตอร

71

45

ภาพท 3-5 Brushless DC Motor ขนาด 36 V 250 W ทใชงาน

ในโครงงานนไดเลอกใชไอซเบอร MC33033 ไดน าวงจรของวษณและทศพล มาใช ซงวษณและ ทศพล กลาววา ไอซ MC33033 จะรบสญญาณจาก Encoder SA SB และ SC แลวน าไปสราง สญญาณเพอไปควบคมมอเตอร สญญาณท ไดออกมาดาน Top Drive นนคอขา 1, 2 และ 20 สวนดาน Bottom Drive คอขา 15, 16 และ 17 ซงไอซ MC33033 สามารถปรบสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) เพอควบคมความเรวขอ งมอเตอรไดแลวน า สญญาณของขาไอซ ทง Top Drive และ Bottom Drive ไปควบคมภาคก าลง ปกตความถทไดจากไอซ MC33033 สามารถก าหนดไดโดยการตงคา RT (R1) กบ CT (C1) ทขา 8 ของไอซดงในภาพท 3-6 การสรางสญญาณความถเลอกใชความถ 10 kHz เนองจากในการระบายความรอนไดเหมาะสม ถาเราเลอกความถทมากกวาหรอนอยกวานนกจะไมเหมาะสม ซงไดจากการทดลอง จากกราฟความสมพนธสามารถเลอกคา RT = 1kΩ และ CT = 100 nF ซงการตอ MC33033 ดงภาพท 3-7

ภาพท 3-6 กราฟความสมพนธในการเลอกคา RT และ CT

46

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

Bot. A

123

Speed

Command

1C =100nF

Bot. B

Bot. C

Top. C

Top. B

Top. A

Enc. A

Enc. B

Enc. C

2R =10k

3R =10k

4R =10k5V.

15V.

1R =1k

5R =4.7k

MC 33033

SW. E/D

To MC 33033

ภาพท 3-7 วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033

3.3.1 สญญาณทวดไดจากไอซเบอร MC33033

ภาพท 3-8 สญญาณ Encoder เฟส A เทยบ กบ เฟส B

120º

Volta

ge (V

. )

Time (S)

T=10 mS/DIV V=5 V/DIV

Phase A=6 V

Phase B=6 V

Top drive

Bottom drive

47

ภาพท 3-9 สญญาณ Encoder เฟส B เทยบ กบ เฟส C

ภาพท 3-10 สญญาณ Top Drive เฟส A เทยบ กบ เฟส B

20 mS

Phase A= 5 V

Phase B= 5 V

Volta

ge (V

. )

Time (S)

T=10 mS/DIV V=5V/DIV

Volta

ge (V

. )

Time (S)


Phase B=6 V

Phase C=6 V 120º

48

ภาพท 3-11 สญญาณ Top Drive เฟส B เทยบ กบ เฟส C

ภาพท 3-12 สญญาณ Bottom Drive เฟส A เทยบ กบ เฟส B

20 mS

Phase B= 5 V

Phase C= 5 V

Volta

ge (V

. )

Time (S)

T=10 mS/DIV V= 5 V/DIV

Phase A=17 V Phase B=17 V

Time (S)


Volta

ge (V

. )

49

ภาพท 3-13 สญญาณ Bottom Drive เฟส B เทยบ กบ เฟส C

3.3.2 สรางวงจรชดขบน าเกต วงจรชดขบน าเกตของเดมเปนแบบ Bootstrap ดงภาพท 3-14ใชเพอเปนสวตซ ในการ ON

และ OFF Mosfets ผลทไดจากการ OFF ไมสนท ท าใหวงจรภาคก าลงเกดการเสยหาย

To G

To S

D1

R5

5 kΩ

Q2BD 139

C147 uF

Q3BD 140

+18V

MUR 160

Top A

R15 kΩ

R2

2 kΩ

R4

50 Ω

R3

3 kΩ

2N551

ภาพท 3-14 วงจรขบน าเกต(เดม)

ผจดท าไดปรบเปลยนชดขบน าเกตโดยใช Opto TLP250 เพอเปนตว ON และ OFF Mosfets ผลทไดจากการ OFF สนท ท าใหวงจรภาคก าลงไมเกดการเสยหาย ดงภาพท 3-15 จากภาพท 3-15 วงจรขบ เกตจะรบสญญาณ Top Drive ตอเขากบขาของไอซ MC 33033 และ R5 ตออนกรมขา 3 ของ TLP250 สวน R1 ตอกบแหลงจายไฟกระแสตรง 15 โวลต เพอควบคมกระแสทไหลผานออปโตคปเปอร ในTLP250 ท างานตามสญญาณอนพ ต (Top Drive)สญญาณเอาตพต(Output Signal)ทไดจากไอซ TLP250 นนจะไดตามคณสมบตของไอซ TLP250 คอปอนไฟตรง 12 โวลต สญญาณเอา ตพต(Output Signal) ออกทขา 6 และขา 7 ของไอซ เมอเทยบกบ

Phase B=17 V Phase C=17 V

Time (S)


Volta

ge (V

. )

50

91

กราวดทขา 5 ของไอซ สญญาณทไดออกมาเปน ไฟตรง จะมระดบสญญาณอยท 12 โวลต ตามแหลงจายไฟตรงทปอนใหกบไอซและความถจะเทากบ สญญาณอนพตทปอนใหกบไอซ แตเมอท าการวดสญญาณทไดจาก V1 และ S1 มสญญาณดงภาพท 3-16 ซงระดบสญญาณทไ ดเหมาะสมกบความตองการของ Mosfets ทสามารถท างานเปนสวตซได

R1

1.5 kΩ

C1

TLP 250

+ 12v

Top Drive

V1

S1

+ 15v

C2

100 uF

100 uF

R22 kΩ

R3

150Ω R4

50ΩZ1

2.7v

1

2

3

4 5

6

8

7

R5

1 kΩ

ภาพท 3-15 วงจรขบน าเกตใหม

ภาพท 3-16 สญญาณขบน าเกต

3.3.3 สรางวงจรควบคมความเรว เนองจากมอเตอรมสญญาณ Encoder 3 เฟส จงน าสญญาณทง 3 เฟส มาใชงานกบวงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033ไมได ดงนนผจดท าจงเลอกใช MC 33039 ซงจากบทท 2 ภาพท 2-14 จะเหนวา รปคลนการท างานของ Motor Three Phase สามารถน าสญญาณทไดจาก Encoder มารวมเหลอเฟสเดยว และเหมาะสมกบวงจร

+10V

-2.7V

สญญาณ Output V1,S1

สญญาณ Top Drive

T=10 mS/DIV V= 5 V/DIV

51

ซงไอซ MC33039 รบสญญาณจาก Encoder SA SB และ SC สามารถน าไปสรางสญญาณเพอไปควบคมมอเตอร โดยการสงสญญาณทไดออกมาดาน

outf คอขา 5 ไอซ MC33039 สามารถปรบความเรวในการเกดสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) เพอควบคมความเรวขอ งมอเตอร แลวน า สญญาณของขาไอซ

outf สงกลบไปยง ไอซ MC 33033 เพอควบคมภาคก าลง ปกตความเรวของสญญาณทไดจากไอซ MC33039 สามารถก าหนดไดโดยการตงคา RT (R1) กบ CT (C1) ทขา 6 ของไอซดงในภาพท 3-18 การสรางสญญาณPWM (Pulse Width Modulation) เลอกใช Output Pulse Width ท 5 ms เนองจากสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ทเกดขนในชวงเวลาน เหมาะสมกบวงจร ถาเลอก Output Pulse Width ทชวงเวลามากกวาหรอนอยกวานกไมเหมาะสม ซงไดจากการทดสอบ กราฟความสมพนธสามารถเลอกคา RT = 20 kΩ และ CT = 220 nF ซงการตอ MC33039 ดงภาพท 3-17

a

+5V

R1

220 nF

20 kΩ

C1

MC33039

Sa

Sb

Sc

1

2

3

4 5

6

8

7

Inputs Senser

ภาพท 3-17 วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33039

ภาพท 3-18 ความสมพนธของคา RT และ CT ในการก าหนดความเรวในการเกด PWM

เนองจาก MC 33033 ขา 7 รบสญญาณไฟฟากระแสตรง แตสญญาณทออกมาจาก MC 33039 ขา 5 ออกมาเปนสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) และสญญาณ PWM เกดขนจากการ

52

+ 6.2 V

GND

0.8 6.2 V

INPUT

OUTPUT

หมนของมอเตอร เมอมอเตอรหมนเรวสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ยงแคบลง ดงภาพท 3-20 จากขอความขางตน ตองท าการแปลงจากสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง ดงภาพท 3-20 และวงจรการตอ ดงภาพท 3-19

aR1

10 uF

=10 Ω

C1

R2 =50 Ω

220 uFC2

DC

b

ภาพท 3-19 วงจรแปลงจากสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง

ผลทไดจากกา รทดสอบชดควบคมความเรว มอเตอร เหนไดวาเมอ หมนมอเตอร ท างานสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ยงแคบลงตามความเรวของมอเตอร เมอมอเตอรหมนเรวสงผลใหไฟฟากระแสตรงยงเพม ดงภาพท 3-20

ภาพท 3-20 สญญาณแปลงจาก PWM เปนไฟฟากระแสตรง

3.3.4 สรางวงจรควบคมอตโนมต

ภาพท 3-21 ไดอะแกรมของคนเรง

คนเรงรถจกรยานไฟฟา

สญญาณ PWM

ไฟฟากระแสตรง

53

ชดควบคมอตโนมต จะท าหนาทเปรยบเทยบสญญาณเอาตพตของระบบกบคาทใชอางองผลของการเปรยบเทยบจะไดคาทผดพลา ดไป และชดควบคมอตโนมตนจะน าสญญาณทเบยงเบ นไปสรางเปนสญญาณเพอควบคม ระบบลดคาผดพลา ดนนนอยทสด จากการออกแบบระบบ ควบคมอตโนมตตองการน าคาผดพลาดนไปปรบสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ควบคมทศทางมอเตอร ซงวงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 ทรบอนพตเปนแรงดนไฟตรง ในชวง 0.1 โวลต ถง 6.2 โวลต ไปแปลงเปนสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ดงนนจงสามารถออกแบบวงจรชดควบคมแบบอตโนมตไดโดย สรางวงจรชดควบคมอตโนมตโดยรบสญญาณมาจากคนเรงทระดบแรงเคลอนไฟฟา 0.8โวลต ถง 6.2โวลต เพอมาเปรยบเทยบกบวงจรแปลงจากสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) เปนไฟ DC โดยเลอกวงจรควบคมแบบ PI Control ทมคาความไวตออตราการเปลยนแปลงของส ดสวน สามารถปรบอตราขยายได แกไขความคลาดเคลอนของระบบและมวงจรปรบระดบส ญญาณทตอไปยงวงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 ดงภาพท 3-22

bR1

=0.1 uF

=100kΩ

TO MC 33033

R2 =1 kΩ C1

0.8-6.2VR4 1 kΩ4148 4148

+5V

R3

1 MΩ

R5 100 kΩ

ภาพท 3-22 วงจรชดควบคมอตโนมต

การออกแบบเนองจากระดบแรง ดนไฟฟา ทออกมาจากคนเรงประมาณ 0.8โวลต ถง 6.2โวลต จากความเรวต าสดถงความเรวสงสด ในวงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033ตองมระดบแรงดนไฟฟาทออกมาจากคนเรงประมาณ 0.1โวลต เพอใชในการสรางสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) ดงนนจงใชไดโอด เบอร 1N4148 ตออนกรม 2 ตว เพอลดแรงดน และมวงจรรวมสญญาณ (Summing) ซงสามารถปรบอตราขยายท R2 ได สญญาณทได ดงภาพท 3-23

54

ภาพท 3-23 สญญาณของวงจรควบคมอตโนมต

3.3.5 วงจรภาคก าลง ผจดท าโครงงานไดน าวงจรภาคก าลง เดม ของวษณ ทองสมฤทธ และ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 มาใชงานซงม ประสทธภาพในการใชงานคอ ทนกระแสชวงสตารทของมอเตอรจากการค านวณในบทท 2 (หนา 38) ดงนนจงเลอกใชมอสเฟตก าลงเบอร IRF2807 เพราะมคา VDSS = 80V, RDS(on) = 23 Ωm และ ID = 80 A

Bottom. BBottom. A Bottom. C

V1

S1

V2

S2

V3

S3

+ 36 V.

C10.1 uF

C20.1 uF

C30.1 uF

C43300 uF

R150 Ω R2

20 kΩ

R310 kΩ

R450 Ω R5

20 kΩ

R610 kΩ

R750 Ω R8

20 kΩ

R910 kΩ

R shunt

Q1 Q2 Q3

Q4 Q5 Q6

0.009 Ω

MA MCMB

To MC 33033R2

R1

0.1 uF100 Ω

C150 Ω

ภาพท 3-24 วงจรภาคก าลง

3.3.6 ตวตรวจจบกระแส ตวตรวจจบกระแสไดน าวงจรเดม ของวษณ ทองสมฤทธ และ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 มาใชงานโดยไดจด สราง ดวยการน าวงจรมาท า PCB และทดลอง ใช ซงรปวงจรเปน ดงภาพท 3-25

55

To MC 33033R2

R1

0.1 uF

100 ΩC150 Ω

R shunt

0.009 Ω

ภาพท 3-25 ตวตรวจจบกระแสและวงจรลดทอนแรงดน

3.3.7 สรางแหลงจายไฟฟา ในการขบมอเตอรไฟฟากระแสตรง แบบสามขดลวดนน จะมชดการท างานอย 3 ชด แตละชดตองการไฟเลยงทมระดบแรงดนตางกนดงนนการออกแบบแหลงจ ายไฟฟาตองใหเหมาะสมกบการใชงานของวงจรตางๆ เชน วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 วงจรชดขบน าเกต วงจรควบคมความเรว ฯลฯ คอแหลงจายไฟฟากระแสตรง 5 โวลต เลอกใชไอซ เรกเลเตอรเบอร 7805 แหลงจายไฟฟากระแสตรง 15 โวลต เลอกใชไอซเบอร PT 4504 ซงเปน Programmable Isolated DC/DC Converter และแหลงจ ายไฟฟากระแสตรง 12 โวลต เลอกใชไอซ เบอร PT 4422A ซงเปน Programmable Isolated DC/DC Converter เพราะเปนไอซ ทตอใชงานไดงายและใหระดบแรงดนไฟฟาคงท ดงภาพท 3-26

+15V +5V 0Voutput

+15V +5V 0Voutput

0V +36V input

0V +36V input

0V+12V output

0V+12V output

0V+12V output

0V+12V output

0V+12V output

0V+12V output

PT 4504 PT 4504

LM 7805

LM 7805

PT 4422A

PT 4422A

PT 4422A

PT 4422A

PT 4422A

PT 4422A

ภาพท 3-26 แหลงจายไฟฟา


วงจรลดทอนแรงดน

56

ในการสรางวงจรตา ง ๆ ขางตนทไดกลาวมา เชน วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 วงจรชดขบน าเกต วงจรควบคมความเรว วงจรสรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33039 วงจรแปลงจากสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง วงจรควบคมอตโนมต วงจรภาคก าลง ตวตรวจจบกระแส และแหลงจายไฟฟา น ามาประกอบเขาดวยกน เปน PCB ของวงจรชดควบคมมอเตอร ดงภาพท 3-27

ภาพท 3-27 PCB ของวงจรควบคมมอเตอร

3.4 ทดสอบการท างานของชดควบคมมอเตอร การทดสอบการท างานของชดควบคมมอเตอร โดยใชออสซลโลสโคป เพอทดสอบสญญาณในการท างานแสดงดงภาพท 3-28

ภาพท 3-28 ผงแสดงการทดสอบชดควบคมมอเตอร

สวนของวงจรควบคมมอเตอร

สวนของแหลงจาย

57

3.4.1 การทดสอบการท างานของวงจร สรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 วดสญญาณของวงจรดวยออสซลโลสโค ป เพอทดสอบสญญาณในการท า งานจรง ซงจะไดสญญาณการท างาน จากจดท 1 จดท 2 และจดท 3 ของภาพท 3-28

จดท 1 วดสญญาณของ Encoder สญญาณทได ดงภาพท 3-29

ก.เฟส A เทยบกบเฟส B ข. เฟส B เทยบกบเฟส C

ภาพท 3-29 สญญาณ Encoder

จดท 2 วดสญญาณของ Top Drive สญญาณทได ดงภาพท 3-30

ก. เฟส A เทยบกบเฟส B ข. เฟส B เทยบกบเฟส C

ภาพท 3-30 สญญาณ Top Drive

58

จดท 3 วดสญญาณของ Bottom Drive สญญาณทได ดงภาพท 3-31

ก. เฟส A เทยบกบเฟส B ข. เฟส B เทยบกบเฟส C

ภาพท 3-31 สญญาณ Bottom Drive

3.4.2 การทดสอบการท างานของวงจรชดขบน าเกต ท าไดโดยน าสญญาณ Top Drive ของวงจรสรางสญญาณควบคม ใชไอซ MC 33033 ทง 3 เฟส มาตอกบวงจรชดขบน าเกตทง 3 ชด วดสญญาณของวงจรดวยออสซลโลสโคป และวดสญญาณเอาตพตของวงจร ชดขบน าเกต 1 ชด เพอทดสอบสญญาณในการท างานจรงซง สญญาณการท างานของวงจร จากจดท 4 ของภาพท 3-28 สญญาณทได ดงภาพท 3-32

ภาพท 3-32 สญญาณขบน าเกตในการท างานจรง

3.4.3 การทดสอบการท างานของวงจรควบคมความเรว ไดน าสญญาณจาก Encoder ของมอเตอรมาตอยงวงจรควบคมความเรวทง 3 เฟส โดยไมไดแปลงสญญาณ สญญาณทออกมา ปกตเปนสญญาณ PWM แตเมอน าสญญาณทไ ดมาตอกบวงจรแปลงจากสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง สญญาณท ไดออกมาเปนไฟฟากระแสตรง โดยใชออสซลโลสโคป 2 Channel วดสญญาณเอา ตพตของวงจรควบคมความเรว และวดสญญาณเอา ตพตของวงจรแปลงจากสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง จากจดท 5 ของภาพท 3-28 สญญาณทได ดงภาพท 3-33

59

ภาพท 3-33 สญญาณแปลงจาก PWM เปนไฟฟากระแสตรง

3.4.4 การทดสอบการท างานของวงจรควบคมอตโนมต น าสญญาณทไดจากเอา ตพตของวงจรแปลงสญญาณ PWM เปนไฟฟากระแสตรง มาตอเปนวงจรรวมสญญาณแบบกลบเฟส (Summing)และน าสญญาณเอา ตพตจากคนเรงมาตอ กบวงจรชดควบคมอตโนมต จากจดท 6 ของภาพท 3-28 สญญาณทได ดงภาพท 3-34

ภาพท 3-34 สญญาณของวงจรควบคมอตโนมต

3.4.5 ในการทดสอบการท างานของชดควบคมมอเตอร เมอท าการสรางชดควบคมมอเตอร โดยใชไอซ MC 33033 ท าการทดสอบการท างานของชดควบคมมอเตอ ร ทดสอบขณะไมมโหลดโดยการทดสอบแรงดนตกครอม Mosfets นนคอวดทขาเดรนและซอรส ไดผลการทดสอบ ดงภาพท 3-35 และภาพท 3-36

60

ภาพท 3-35 แรงดน VDS ทตว Mosfets ค าสง 25%

จากภาพท 3-35 เปนสญญาณทค าสง 25% ซง Mosfets ยงไมท างานเปนผลใหมอเตอรหยดนง

ภาพท 3-36 แรงดน VDS ทตว Mosfets ค าสงเดนหนา 95%

จากภาพท 3-36 เปนสญญาณทค าสงเดนหนาท 95% ซง Mosfets ท างาน เปนผลใหมอเตอรหมนไปดานหนา

61

3.5 การตดตงชดควบคมการเลยวและระบบหามลอ 3.5.1 การสรางระบบเลยว ในการสรางระบบเลยวเพอใหมอเตอร 2 ตว มความเรวรอบทไมเทากน เชน เมอเลยวขวามอเตอรดานขวาหมนชากวามอเตอรดานซายและ เมอเลยวซายมอเตอรดานซายหมนชากวามอเตอรดานขวา ชดควบคมมอเตอรทสรางม 2 ชด แตละชดรบสญญาณควบคมโดยอสระ สญญาณควบคมจะใชคนเรงทมชวงแรงดนอยท 0.8-6.2โวลต เมอมการเลยวตองท าใหแรงดนทจายใหชดควบคมไมเทากน จงมแนวคดตดตง ความตานทานทแกนเลยวเปนความตานทานแบบ Balance ดงภาพท 3-37

GND

6.2 V

0.8-6.2VR

0.8-6.2V

0.8-6.2V

ภาพท 3-37 วงจรลดทอนแรงดนเพอควบคมการเลยว

ภาพท 3-38 สญญาณกอนหมนคนเรง

สญญาณควบคมลอดานซาย 0.8V

สญญาณควบคมลอดานขวา 0.8V

62

การก าหนดมมเพออธบายลกษณะของการเลยว

ภาพท 3-39 ความตานทานแบบ Balance ทมมตางกน

1. มม o0 คอ เมอท าการเลยวซาย 2. มม o150 คอ เมอยงไมไดท าการเลยว 3. มม o300 คอ เมอท าการเลยวขวา

เปนสญญาณเปรยบเทยบระหวางลอดานซายและลอดานขวา เมอท าการเลยวทมมตางกนแสดงดงภาพท 3-40, ภาพท 3-41 และ ภาพท 3-42

ภาพท 3-40 สญญาณเมอหมนคนเรงและยงไมไดท าการเลยว ทมม o150

สญญาณควบคมลอดานซาย 6.2 V

สญญาณควบคมลอดานขวา 6.2 V

63

ภาพท 3-41 สญญาณเมอหมนคนเรงและท าการเลยวซายทมม o0

ภาพท 3-42 สญญาณเมอหมนคนเรงและท าการเลยวขวา o300

สญญาณควบคมลอดานขวา 1V

สญญาณควบคมลอดานซาย 6.2V

สญญาณควบคมลอดานขวา 6.2V

สญญาณควบคมลอดานซาย 1V

64

3.5.2 ตดตงสวตซหามลอ การตดตงสวตซกบชดหามลอเพอใหชดควบคมมอเตอรหยดการขบเคลอนมอเตอร ดงนนจงไดตดตง โดยใช Limit Switch แบบกดตดปลอยดบ ประกอบเขากบดามมอเบรกแลวใชสญญาณตอไปยงขา 19 ของไอซ MC 33033 ซงเปนขา Output Enable เมอไดรบสญญาณ MC 33033 จะตดการท างานของสญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) เพอหยดการท างานของมอเตอร 3.6 การทดสอบชดควบคมการเลยวและระบบหามลอ 3.6.1 ในการทดสอบไดสรางชดควบคมมอเตอรจ านวน 2 ชด ท างานโดยอสระ น าชดควบคมการเลย วตอเขา กบวงจรชดควบคมมอเตอร ทง 2 ชด ท าการทดสอบ ชดควบคมการเลยว โดยเมอเลยวไปดานซายลอดานซายตองหมนชากวาลอขวา และเมอเลยวไปดานขวาลอดานขวาตองหมนชากวาลอดานซาย วาเปนไปตามทกลาวไวหร อไม โดยใช Hioki Tacho Hitester 3404 เปนตววดความเรวรอบของมอเตอร ผลจากการทดสอบ ดงตารางท 3-1

ตารางท 3-1 ความเรวรอบของมอเตอรเมอเลยว

ทศทางการเลยว ความเรวรอบของมอเตอร(RPM)

มอเตอรดานซาย มอเตอรดานขวา

ยงไมเลยว ทมม o150 720 720

เลยวซายทมม o0 250 720

เลยวขวาทมม o300 720 250

3.6.2 ในการทดสอบระบบหามลอไดใช Limit Switch แบบกดตดปลอยดบ เมอบดคนเรงมอเตอรหมน แตเมอท าการเบรก ชดควบคมมอเตอรหยดการท างาน สามารถท าไดโดยใชออสซลโลสโคป วดส ญญาณเอา ตพตท ขา 19 ของวงจร สรางสญญาณควบคมโดยใชไอซ MC33033 เพอทดสอบสญญาณในการท างานจรงซงจะไดสญญาณการท างานของวงจร ดงภาพท 3-43

65

ภาพท 3-43 สญญาณทไดจากค าสงเบรก 3.7 ชดแสดงผลแบตเตอร เนองจากอาจารยทปรกษา โครงงานไดใหขอมลของระดบแรงดน แบตเตอรไววา แบตเตอรขนาดแรงดน 12 โวลต เมอใชงานแรงดนไมควรต ากวา 10.8 โวลต เนองจากแหลงจายไฟทเลยงวงจรชดควบคมมอเตอรตองการแรงดนท 36 โวลต จงใชแบตเตอร 3 ลก ขนาด12โวลต/24Ah ตออนกรมกนไดระดบแรงดนท 36 โวลต แตละลกไมควรต ากวา 10.8 โวลต ดงนนแรงดนรวมทงหมดเทากบ 10.8×3 = 32.4 V จากขอมลดงกลาวจงสามารถทจะก าหนดคาของหลอดแสดงผล LED ได คอ ทแรงดนมากกวา 36.00 โวลต หลอดไฟทกดวงจะตดหมด ทแรงดน 36.00 โวลต หลอดไฟดวงท 8 จะดบ ทแรงดน 35.55 โวลต หลอดไฟดวงท 7 จะดบ ทแรงดน 35.10 โวลต หลอดไฟดวงท 6 จะดบ ทแรงดน 34.65 โวลต หลอดไฟดวงท 5 จะดบ ทแรงดน 34.20 โวลต หลอดไฟดวงท 4 จะดบ ทแรงดน 33.75 โวลต หลอดไฟดวงท 3 จะดบ ทแรงดน 33.30 โวลต หลอดไฟดวงท 2 จะดบ ทแรงดน 32.85 โวลต หลอดไฟดวงท 1 จะกระพรบ (ควรน าแบตเตอรไปชารจ) ทแรงดน 32.40 โวลต ตดสญญาณไฟทไปเลยง MC 33033

66

3.7.1 วงจรวดระดบแรงดนไฟฟาโดยใช PIC 16F819 จากปรญญานพนธเรองรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor ของ วษณ ทองสมฤทธ และ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 ไมมการตดแรงดนไฟฟาทไปจายใหกบวงจรสรางสญญาณควบคม โดยใชไอซ MC33033 ผจดท าจงได พฒนาขนมาใหม โดยท าการตดแรงดนไฟฟา เมอมแรงดนต ากวาคาทตงไว ชดวดแบตเตอรจะแสดงผลโดยใชหลอด LED เปนตวแสดงผล จ านวน 8 หลอด โดยใชไมโครคอนโทรลเลอรเปนตวควบคม โดยการรบคาของแรงดนทจะมาท าการวดนนจะรบคาแรงดนทลดระดบ มาจากแผงชดจายไฟ ซงจะท าหนาทลดระดบแร งดนจากแบตเตอรลงมาเหลอประมาณ 5 โวลต เพอเปนแหลงจายไฟเลยงใหกบไมโครคอนโทรลเลอรและหลอด LED จะมความตานทานปรบคาได ซงตอกบ แรงดน จากแบตเตอรเพอปรบตงคาใหกบไมโครคอนโทรลเลอรรบคาไปประมวลผลผานทางพอรต RA0 โดยใชการแปลงจากแอนะลอกเปนดจตอลเพอแสดงผลออกทางหลอด LED ในวงจรนสามารถทจะเลอกคาระดบแรงดน คาทต าทสดในการวดได โดยการปรบตงคาทตวความตาน ทานปรบคาไดทตออยกบพอรต RA2 ซงจะใชเปน แรงดนอางอง สามารถตงไดตงแตประมาณ 0-5 โวลต และเมอมระดบแรงดนทต ากวาคาทตงไวจะมรเลย ตดการท างานทไปจายใหกบชดควบคมมอเตอร ส าหรบการออกแบบแสดง ดงภาพท 3-44

PIC 16F819

RB0

RB2RB1

RB3

RB7

RB5RB6

RB4

RA5/MCLR RA6RA4RA3RA2

RA0RB7

RA1

+ 5 V.Vss VDD

+ 5 V.

r

+ 36 V

8R 470

7R 470

6R 470

4R 470

5R 470

3R 470

2R 470

1R 470

9R 1.5 k

10R 10 k

D8

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D9

11R 470

Reset

12R

4.7k

13R

10k

+ 5 V.+ 15 V.

TO MC 33033

ภาพท 3-44 วงจรวดระดบแรงดนไฟฟาโดยใช PIC 16F819

67

ภาพท 3-45 PCB ของชดวดระดบแรงดนไฟฟา

3.7.2 แหลงจายไฟกระแสตรง (DC Supply) ของชดวดระดบแรงดนไฟฟา

IC1LM7805

VinGND

Vout1

2

3

+

+ 36 V. + 5 V.

1C

10 F /16 V.1D 12 V./0.25W

/2R 470 3W

3R 10 k

2N5551 330 /1R 3W

ภาพท 3-46 วงจรแหลงจายไฟกระแสตรง (DC Supply) ของชดวดระดบแรงดนไฟฟา

ในสวนของแหลงจาย ไฟไดใช วงจร เดมของวษณ ทองสมฤทธ และ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 มาใชงาน จากภาพท 3-46 เปนวงจรแหลงจายไฟฟากระแสตร ง (DC Supply) ของชดวดระดบแรงดนไฟฟา ใชไอซส าเรจรปเบอร LM 7805 ซงเปนวงจรรกษาระดบแรงดน 5 โวลต โดยมวงจรแบงแรงดน เพอไมให LM 7805 รบแรงดนสงกวาตวมนเองมากเกนไป โดยมซเนอรไดโอด ไวส าหรบไบอสของทรานซสเตอร ใหมแรงดนท12โวลต เพอไมใหทรานซสเตอรเกดความรอนสง และสงตอไปยงวงจรรกษาระดบแรงดน

สวนของวงจรแสดงผล

68

ภาพท 3-47 PCB ของแหลงจายไฟฟากระแสตรง 3.8 ทดสอบการท างานของชดแสดงผลของแบตเตอร จากการทดสอบไดน าชดแสดงผลของแบตเตอร มาตอยง แหลงจายภายนอกเพอตองการดผลการทดสอบ ซงผลทไดจากการทดสอบคอ เมอจายแรงดนใหกบชดแสดงผล LEDทง 8 หลอดตด แตเมอลดแรงดนเหลอ 32.8 โวลต หลอดLED ดวงสดทายกระพรบ แสดงดงภาพท 3-48 และลดแรงดนลงอกเหลอ 32.4 โวลต รเลยท างานเปลยนสถานะจาก NC เปน NO

ก.แบตเตอรเตม ข.หลอดสดทายกระพรบ ภาพท 3-48 การทดสอบระดบแรงดน

เมอมแรงด นต ากวาคาทตงไว ชดควบคมมอเตอรหยดการท างาน สามารถท าไดโดยการใช Handy Oscillographic Recorders OR300E วดสญญาณเอาตพตแสดงดงภาพท 3-49

สวนของแหลงจาย

69

ภาพท 3-49 กราฟแสดงแรงดนไฟฟาทจายชดควบคมมอเตอร 3.9 ประกอบเขาโครงรถ จากการสรางโครงรถจกรยานไฟฟา มการประกอบดงน

3.9.1 ตดตงลอหนาดวยมอเตอรจ านวน 2 ตว ซงใชลอขนาด 24 นว ดงภาพท 3-50

ก.ตดตงลอซาย ข.ตดตงลอขวา

ภาพท 3-50 ตดตงลอดานซายและลอดานขวา

V

S

70

3.9.2 ตดตงกลองชดควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรง ดงภาพท 3-51

ภาพท 3-51 ตดตงกลองควบคม

3.9.3 ตดตงอปกรณลดทอนแรงดนเพอควบคมการเลยว โดยใช R บาลานซ ดงภาพท 3-52

ภาพท 3-52 ตดตงอปกรณลดทอนแรงดน

3.9.4 ตดตงแบตเตอร ใชแบตเตอรจ านวน 3 ลก ลกละ 12โวลต/24Ah ตออนกรม แรงดนรวมทได 36 โวตล แสดงดงภาพท 3-53

71

ก.แบตเตอรดานซาย ข.แบตเตอรดานขวา ภาพท 3-53 ตดตงแบตเตอร

3.9.5 ตดตงชดวดแรงดนไฟฟา

ภาพท 3-54 ตดตงชดวดระดบแรงดนไฟฟา

72

3.9.6 ตอสายมอเตอรเขากบชดควบคมมอเตอร

ภาพท 3-55 ตอสายมอเตอรเขากบชดควบคม

3.9.7 เมอน าสวนประกอบตางๆ ตดตงเขากบโครงรถจะได รถจกรยานไฟฟาทเสรจสมบรณ ดงภาพท 3-56

ภาพท 3-56 รถจกรยานไฟฟาทเสรจสมบรณ

ขวตอสายไฟทจายใหกบมอเตอร

ขวตอสายEncoderและสายไฟเลยง Encoder

73

3.10 ทดสอบการท างานของรถจกรยานไฟฟา การทดสอบการท างานของรถจกรยานไฟฟา ดวยการน าไปขบเคลอน ในมหาวทยาลยพระ -จอมเกลาพระนครเหนอและสวนรถไฟ เพอตรวจสอบการท างานของระบบ ซ งผลทได ท าการบนทกขอมลในบทท 4 3.11 การจดพมพปรญญานพนธ การจดท าคมอประกอบการใชงานน ซงภายในคมอนประกอ บไปดวยเนอหาทเกยวของกบสวนประกอบของชดควบคม การใชงานรถจกรยานไฟฟา โดยในสวนการจดท าปรญญานพนธในบทท 1 และบทท 2 ไดกระท ากอนทจะเรมสรางโครงงาน สวนการจดพมพปรญญานพนธในบทท 3 จะจดท าไปพรอมกบการสรางโครงงานโดยมขนตอนการสราง สวน การจดท าปรญญานพนธใน บทท 4 ไดกระท าหลงจากทไดท าโครงงานเสรจเรยบรอยแลว ซงจะอธบายถงผลของการจดท าโครงงานวามผลการท างานเปนอยางไรและจะมการทดสอบโครงงานวาท างานไปตามขอบเขตทก าหนดไวหรอไม สวนการจดพมพปรญญานพนธในบทท 5 ซงจะเปนส วนสดทาย ทไดจดท า เปนการสรปผลของโครงงาน และ ปญหาทเกดขนในขณะทด าเนนงาน พรอมขอเสนอแนะในการพฒนาโครงงาน

บทท 4

ผลการด าเนนงาน

จากการด าเนนงานในสวนตาง ๆ ตามขนตอนและวธการ ในบทท 3 เมอน าสวนตาง ๆ มาประกอบและปรบแตงในทก ๆ สวน ท าใหไดรถจกรยานไฟฟา และ ทดสอบการท างานของรถจกรยานไฟฟา เพอทราบถงคณลกษณะการใชงานของรถจกรยานไฟฟาดงตอไปน

4.1 ลกษณะของรถจกรยานไฟฟา ลกษณะของรถจกรยานไฟฟาแบงออกเปน 3 สวน ดงน 4.1.1 คณสมบตของรถจกรยาน 4.1.1.1 มบนไดส าหรบผขบขสามารถปนเองได 4.1.1.2 น าหนกโดยรวมของรถจกรยานไฟฟาทงหมดประมาณ 80 กโลกรม 4.1.2 คณสมบตของชดขบเคลอน 4.1.2.1 มชดวดความเรวแบบ Digital 4.1.2.2 ในการเลยวทางกล มอเตอรทง 2 ตว จะมความเรวรอบไมเทากน 4.1.2.3 มแหลงจายพลงงานไฟฟาจากแบตเตอรขนาด 12 โวลต/24 Ah จ านวน 3 ลก 4.1.2.4 สามารถท าความเรวสงสด 32 กโลเมตร/ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม 4.1.2.5 เมอเบรก มระบบตดการท างานของมอเตอร 4.1.2.6 มชดเซนเซอรตรวจจบความเรวมอเตอร จ านวน 2 ชด 4.1.2.7 ในการขบเคลอน 2 ลอหนา ดวยมอเตอร 2 ตว อสระตอกน 4.1.2.8 เมอมแรงเคลอนต ากวา 32.4 โวลต การขบเคลอนทางไฟฟาจะไมท างาน 4.1.2.9 มชดวดแรงเคลอนแสดงผลดวย LED 8 ระดบ เมอแรงเคลอนต ากวา 32.8 โวลต LED ดวงสดทายจะกระพรบเตอน 4.1.3 คณสมบตททดสอบได 4.1.3.1 จากการปนสามารถท าความเรวได 21 กโลเมตร /ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม มอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดท 30 วนาท 4.1.3.2 จากการออกตวดวยปนพรอมบดคนเรงสามารถท าความเรวได 32 กโลเมตร /ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม มอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดท 9 วนาท

75

4.1.3.3 จากการออกตวดวยการบดคนเร งสามารถท าความเรวได 32 กโลเมตร /ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม มอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดท 10 วนาท 4.1.3.4 จากการทดสอบดวยความเรวคงท 10 กโลเมตร /ชวโมง รถจกรยานไฟฟากนกระแสขณะวง 4 แอมแปร 4.1.3.5 จากการทดสอบดวยความเรว คงท 20 กโลเมตร /ชวโมง รถจกรยานไฟฟากนกระแสขณะวง 7 แอมแปร 4.1.3.6 จากการทดสอบดวยการไตระดบทความชน 20 องศา สามารถท าความเรวได 5 กโลเมตร/ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม มอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดท 7.3 วนาท 4.1.3.7 จากการทดสอบดวยการไตระดบทความชน 27 องศา สามารถท าความเรวได 5 กโลเมตร/ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม มอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดท 8.5 วนาท 4.1.3.8 จากการทดสอบดวยการไตระดบทความชน 32 องศา สามารถท าความเรวได 5 กโลเมตร/ชวโมง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม มอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดท 9.8 วนาท 4.1.3.9 จากการทดสอบ สามารถขบขไดระยะทาง 22 กโลเมตร /การประจแบตเตอ ร 1 ครง ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม

ภาพท 4-1 ขนาดตาง ๆ ของรถจกรยานไฟฟา

203 cm

89 cm

90 cm

30 cm 35 cm

76

ภาพท 4-2 ดานหนาของรถจกรยานไฟฟา

ภาพท 4-3 ดานขางของรถจกรยานไฟฟา

77

ภาพท 4-4 ดานบนของแบตเตอรของรถจกรยานไฟฟา

ภาพท 4-5 ดานบนของรถจกรยานไฟฟา

4.2 ลกษณะสมบตของชดวดระดบแรงดนไฟฟา 4.2.1 ใชแหลงจายพลงงานไฟฟาจากแบตเตอรขนาด 12 โวลต / 24 Ah จ านวน 3 ลก 4.2.2 การแสดงผลระดบแรงดนไฟฟาของแบตเตอรแสดงผลเปน LED 8 ระดบ 4.2.3 การกระพรบเตอนเมอแรงดนไฟฟาของแบตเตอรต ากวาคาทตงไว 4.2.4 เมอแรงดนต ากวาคาทก าหนดจะตดสญญาณไฟฟาทไปเลยงวงจร

78

ภาพท 4-6 ชดวดระดบแรงเคลอนไฟฟา

4.3 ลกษณะสมบตของชดควบคมมอเตอร 4.3.1 ใชแหลงจายพลงงานไฟฟาจากแบตเตอรขนาด 12 โวลต / 24 Ah จ านวน 3 ลก 4.3.2 มก าลงเอาตพตชดละ 250 วตต จ านวน 2 ชด 4.3.3 ขบเคลอนดวยความเรวสงสด 32 กโลเมตร/ชวโมง 4.3.4 ในการเลยวมการปรบระดบความกวางของสญญาณ (PWM) ทไปขบภาคก าลง 4.3.5 เมอท าการเบรกมเซนเซอรตวจบ เพอตดสญญาณ (PWM) ทไปขบภาคก าลง

ภาพท 4-7 สวนบนของชดควบคมมอเตอร

79

4.4 การทดสอบความเรวของรถจกรยานไฟฟา 4.4.1 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาดวยการปน 4.4.2 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลา โดยการออกตวดวยการชวยปนพรอมกบบดคนเรงใหมอเตอรท างาน 4.4.3 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาโดยการออกตวดวยการบดคนเรงสงสด 4.4.4 การทดสอบดวยความเรวคงท 10 กโลเมตร/ชวโมง 4.4.5 การทดสอบดวยความเรวคงท 20 กโลเมตร/ชวโมง 4.4.6 การทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 20 องศา 4.4.7 การทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 27 องศา 4.4.8 การทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 32 องศา 4.4.9 ระยะทางของรถจกรยานไฟฟาวงไดตอการประจแบตเตอร 1 ครง เครองมอทใชในการทดสอบโครงงานมดงน 1. Handy Oscillographic Recorders OR300E 2. แอมปมเตอร 3. ลกกลงวดระยะทาง 4. ชอลก วธการทดสอบรถจกรยานไฟฟา

เปนการทดสอบความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟาเทยบกบเวลา ดวยการออกตวรถโดยการปนพรอมกบบดคนเรงสงสด และการออกตวรถโดยการบดคนเรงสงสด การทดสอบดวยทางเรยบโดยการใชความเรวคงท 10 และ 20 กโลเมตร/ชวโมง และการทดสอบดวยการไต ระดบความชนท 20, 27 และ 32 องศา ซงทดสอบทน าหนก ผขบข 80 กโลกรม โดยจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนเครองส าหรบบนทกขอมลทไดท าการทดสอบคาตางๆ

80

ภาพท 4-8 การทดสอบรถจกรยานไฟฟาทางเรยบ

ภาพท 4-9 การทดสอบรถจกรยานไฟฟาทางลาดชน

4.4.1 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาดวยการปน เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม การ

ทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล แลวปนรถจกรยานไฟฟาเพอหาความเรวสงสดของรถจกรยานไฟฟา

81

4.4.1.1 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาดวยการ ปนทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม แสดงดงภาพท 4-10

ภาพท 4-10 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาเทยบกบเวลาททดสอบโดยการปน ทนาหนก 80 กโลกรม

จากกราฟแสดงการทดสอบดวยการปนรถจกรยานไฟฟา สรปผลการทดลองไดวา ทน าหนกผขบข 80 กโลกรม การออกตว ดวยการปนรถจกรย านไฟฟา โดยไมบดคนเรง จะสามารถท าความเรวสงสดไดท 21 กโลเมตร/ชวโมง จะมอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดอยท 30 วนาท

4.4.2 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลา โดยการออกตวดวยการชวย ปนพรอมกบบดคนเรงใหมอเตอรท างาน

เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม การทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบจะท าการชวยปนในการออกตว จากจดเรมตน พรอมทงบดคนเรง แลวหยดปน และบดคนเรงอยางเดยวเพอใหไดความเรวสงสดของรถ

S

Km/h

82

4.4.2.1 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาโดยการออกตวดวยการชวยปน พรอมกบบดคนเรง

ใหมอเตอรท างานทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม ดงภาพท 4-11

ภาพท 4-11 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาเทยบกบเวลาททดสอบโดยการออกตวดวยการ ชวยปนจากจดเรมตนแลวบดคนเรงสงสดทน าหนก 80 กโลกรม

จากกราฟแสดงการทดสอบ ท าการชวยปนในการออกตวจากจดเรมตนพรอมทงบดคนเรง

แลวหยดปนและบดคนเรงอยางเดยวเพอใหไดความเรวทสงสด สรปผลการทดลองไดวา ทน าหน ก ผขบข 80 กโลกรม การชวย ปนรถจกรยานไฟฟาตอนอ อกตวแลวบดคนเรงสงสด รถจก รยานไฟฟาสามารถท าความเรวสงสดไดท 32 กโลเมตร /ชวโมง โดยจะมอตราเรงจากศนยถงความเรว สงสดอยท 9 วนาท และรถจกรยานไฟฟาจะกนกระแสขณะวงเฉลย 13 แอมแปร

4.4.3 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาโดยการออกตวดวยการบดคนเรงสงสด

เปนการวดความเรวเฉลยแ ละวดอตราเรงของ รถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบท น าหนก 80 กโลกรม การทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบจะท าการบดคนเรงดวยอตราการเร งสงสดของรถเพอใหไดความเรว สงสดของรถจกรยานไฟฟา

S

V, A, Km/h

32

9

83

4.4.3.1 การทดสอบความเรวเทยบกบเวลาโดยการออกตวดวยการบดคนเรงสงสดให มอเตอรท างานทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม แสดงดงภาพท 4-12

ภาพท 4-12 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาทไดจากการทดลองโดยการออกตวดวยการบด คนเรงสงสดทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม

จากกราฟ แสดงการทดสอบ ท าการบดคนเรงสงสดในการออกตวจากจดเรมตนเพอใหไดความเรว ทสงสด สรปผลการทดลองไดว า ทน าหนก ผขบข 80 กโลกรม การออกตวบดคนเรงรถจกรยานไฟฟา สามารถท าความเรวสงสดไดท 32 กโลเมตร /ชวโมง จะมอตราเรงจากศนยถงความเรวสงสดอยท 10 วนาท และรถจกรยานไฟฟาจะกนกระแสขณะวงเฉลย 13 แอมแปร

4.4.4 การทดสอบดวยความเรวคงท 10 กโลเมตร/ชวโมง

เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม โดยการทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบจะท าการจ ากดความเรวไวท 10 กโลเมตร/ชวโมง และบดคนเรงอย างเดยวเพอใหไดคาของกระแสขณะวงของรถจกรยานไฟฟา

V, A, Km/h

S

84

4.4.4.1 การทดสอบความเรวคงท 10 กโลเมตร /ชวโมง ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม แสดงดงภาพท 4-13

ภาพท 4-13 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาทไดจากการทดลองโดยใชเรวคงท 10 กโลเมตร/

ชวโมง ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม

จากกราฟ แสดงการทดสอบ ท าการบดคนเรงในกา รออกตวจากจดเรมตนเพอให ความเรวคงท ท 10 กโลเมตร/ชวโมง สรปผลการทดลองไดวา ทน าหนกผ ขบข 80 กโลกรม การออกตวบดคนเรงใหความเรวคงทท 10 กโลเมต ร/ชวโมง รถจกรยานไฟฟาจะกนกระแสไฟฟา ขณะวง 4 แอมแปร

4.4.5 การทดสอบดวยความเรวคงท 20 กโลเมตร/ชวโมง

เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม โดยการทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบจะท าการจ ากดความเรวไวท 20 กโลเมตร /ชวโมง และบดคนเรงอยางเดยวเพอใหไดคาของกระแสขณะวงของรถจกรยานไฟฟา

4A

V, A, Km/h

S

85

4.4.5.1 การทดสอบความเรวคงท 20 กโลเมตร/ชวโมง ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม แสดงดงภาพท 4-14

ภาพท 4-14 กราฟความเรวของรถจกรยานไฟฟาทไดจากการทดลองทความเรวคงท 20 กโลเมตร/ ชวโมง ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม

จากกราฟ แสดงการทดสอบ ท าการบดคนเรงในกา รออกตวจากจดเรมตนเพอให ความเรวคงท ท 20 กโลเมตร/ชวโมง สรปผลการทดลองไดวา ทน าหนกผขบข 80 กโลกรม การออกตวบดคนเรงใหความเรวคงท 20 กโลเมตร /ชวโมง รถจ กรยานไฟฟาจะกนกระแสไฟฟา ขณะวง 7 แอมแปร 4.4.6 การทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 20 องศา

เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม โดยการทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบท าการไตระดบความชน 20 องศา ระดบความชนแสดงดงภาพท 4-15 ท าการบดคนเรงอยางเดยวเพอใหไดคาของกระแสขณะวงของรถจกรยานไฟฟา แสดงดงภาพท 4-16

7A

V, A, Speed

S

86

ภาพท 4-15 ระดบความชนท 20 องศา

4.4.6.1 การทดสอบความชนท 20 องศา ทน าหนกผทดสอบ 80 กโลกรม

ภาพท 4-16 กราฟการทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 20 องศา

จากกราฟ แสดง การทดสอบ ท าการบดคนเรงสงสดในการออกตว ของรถ จากจดเรมตนเพอใหไดความเรวทสงสด สรปผลการทดลองไดวา ทน าหนกผ ขบข 80 กโลกรม การออกต วบดคนเรงสงสด ในการไตระดบทความชน 20 องศา นนสามารถท าความเรวสงสดไดท 5 กโลเมตร/ชวโมง จะมอตราเรงจากศนยถงความเรว 5 กโลเมตร/ชวโมง ใชเวลาท 7.3 วนาท และกนกระแสขณะวงเฉลย 8 แอมแปร

V, A, Speed

S

10

20 30

40

50

60

70

เมตร/หนวย

87

4.4.7 การทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 27 องศา เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม

โดยการทดส อบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบจะท าการไตระดบความชนท 27 องศา ระดบความชนแสดงดงภาพท 4-17 ท าการบดคนเรงอยางเดยวเพอใหไดคาของกระแสขณะวงของรถจกรยานไฟฟา แสดงดงภาพท 4-18




จากกราฟ แสดง การทดสอบ ท าการบดคนเรงสงสดในการออกตว ของรถ จากจดเรมตนเพอใหไดความเรวสงสด สรปผลการทดลองไดวา ทน าหนกผข บข 80 กโลกรม การออกต วบดคนเรงสงสด ในการไตระดบ ทความชน 27 องศา นนสามารถท าค วามเร วสงสดไดท

V, A, Speed

S

10

20 30

40

50

60

70


88

5 กโลเมตร/ชวโมง จะมอตราเรงจากศนยถงความเรว 5 กโลเมตร/ชวโมง ใชเวลาท 8.5 วนาท และกนกระแสขณะวงเฉลย 8 แอมแปร 4.4.8 การทดสอบดวยความเรวการไตระดบทความชน 32 องศา

เปนการวดความเรวเฉลยของรถจกร ยานไฟฟา ซงทดสอบทโหลดน าหนก 80 กโลกรม โดยการทดสอบจะใช Handy Oscillographic Recorders OR300E เปนตวบนทกขอมล การทดสอบจะท าการไตระดบความชนท 32 องศา ระดบความชนแสดงดงภาพท 4-19 ท าการบดคนเรงอยางเดยวเพอใหไดคาของกระแสขณะวงของรถจกรยานไฟฟา แสดงดงภาพท 4-20




V, A, Speed

S

10

20 30

40

50

60

70


89

จากกราฟ แสดง การทดสอบ ท าการบดคนเรงสงสดในการออกตว ของรถ จากจดเรมตนเพอใหไดความเรวทสงสด สรปผลการทด ลองไดวา ทน าหนกผขบข 80 กโลกรม การออกต วบดคนเรงสงสด ในการไตระดบทความชน 32 องศา นนสามารถท าความเรวสงสดไดท 5 กโลเมตร/ชวโมง จะมอตราเรงจากศนยถงความเรว 5 กโลเมตร/ชวโมง อยท 9.8 วนาท และกนกระแสขณะวงเฉลย 8 แอมแปร

4.4.9 การน าความเรวทง 3 กราฟมาเปรยบเทยบ แสดงดงภาพท 4-21

ภาพท 4-21 กราฟการเปรยบเทยบความเรวตางระดบความชนท 20,27 และ 32 องศา

จากกราฟ แสดงการเปรยบเทยบความเรวจากการบดคนเรง ในการออกตวจากจดเรมตนเพอใหไดความเรวสงสด สรปไดวา ทความชนตางระดบกน สามารถท าความเรวส งสดทเทากนแตชวงระยะเวลาตางกนจะเหนไดวาทความชน 32 องศา จะใชเวลาทมากกวาความชนทต ากวา ถาสามารถท าใหความเรวทเทากนและในเวลาทใชใกลเคยงกนหรอเทากนจะเปนผลดตอการใชงานเนองจากมผลตอการออกตวของรถนนเอง

S

Speed

90

4.4.10 การน ากระแสทง 3 กราฟมาเปรยบเทยบทระดบความชนตางกน แสดงดงภาพท 4-22

ภาพท 4-22 กราฟการเปรยบเทยบกระแสตางระดบความชนท 20,27 และ 32 องศา

จากกราฟ แสดงการเปรยบเทยบความเรวจากการบดคนเรง ในการออกตวจากจดเรมตนเพอใหไดความเรวสงสด สรปไดวา ทความชนตางระดบกน จะมกระแสทไมเทากนจะเหนไดวาทความชน 32 องศา จะกนกระแสมากกวาความชนทต ากวา ถาสามารถท าใหกระแสทใชงานมคานอยทสดหรออาจจะเทากบความชนทต าทสดจะเปนผลดตอการใชงานและอาจเพมระยะทางไดมากกวาเดม

4.5 ระยะทางของรถจกรยานไฟฟาวงไดตอการประจแบตเตอร 1 ครง

การหาระยะทางทรถจ กรยานไฟฟาสามารถวงไดตอการประจแบตเตอร 1 ครง ในทนจะใช ผทดสอบทน าหนก 80 กโลกรม เปนผขบข โดยวงในมหาวทยาลยพระจอมเกลาพระนครเหนอซงไดระยะทางรอบละประมาณ 1500 เมตร แบตเตอรทใชในโครงงานนเปนชนดตะกว -กรด (Lead-Acid) ขนาด 12 V/24 Ah จ านวน 3 ลก ตออนกรมกนเพอใหไดระดบแรงดนท 36 โวลต

จากการทดสอบเมอประจแบตเตอร เตม ทดสอบ โดยการ วงดวย ความเรว ประมาณ 20-25 กโลเมตร /ชวโมง ซง จากการทดสอบ รถจกรยาน สามารถ วงได 15 รอบ ดงนนรถจกรยานวงไดระยะทาง 15 x 1500 = 22500 เมตร หรอ 22.5 กโลเมตร

A

S

91

4.6 สรปผลการด าเนนงาน ผลการทดสอบรถจกรยานไฟฟา เรมจากทดสอบความเรวเฉลยของรถจกรยานไฟฟาเทยบกบ

เวลา ดวยการออกตวรถโดยการปนพรอมกบบดคนเรงสงสด และการออกตวรถโดย การบดคนเรงสงสด การทดสอบดวยทางเรยบโดยการใชความเรว คงท 10 และ20 กโลเมตร/ชวโมง และการไตระดบความชนท 20, 27 และ 32 องศา ซงทดสอบทน าหนกผขบข 80 กโลกรม เพอเปรยบเทยบการใชงานตามลกษณะของสภาพพนทางเรยบและการไตระดบทแตกตางกน

93

บทท 5

สรป ปญหาและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลโครงงาน การสรางรถจกรยานไฟฟาแบบสามลอ โดยใช มอเตอร ไฟฟากระแสตรงแบบ ปราศจากแป รงถาน เปนการพฒนามาจาก ปรญญานพนธ เรองรถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor ของวษณ ทองสมฤทธ แ ละ ทศพล ทงรอด ในปการศกษา 2552 ใชมอเตอรขบเคลอนแบบ Brushless DC Hub Motor เปนชนดทปราศจากแปรงถานจ านวน 1 ตว ท าใหเกดแรงบดนอย ซงผจดท าจงมแนวคดพฒนารถจก รยานไฟฟา โดย น ามอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน Brushless DC Hub Motor ขนาดแรงเคลอนไฟฟา 36 โวลต และมก าลงไฟฟา 250 วตต จ านวน 2 ตว ซงสงผลท าใหแรงบดดขน การเรงหรอลดความเรว สามารถท าไดโดยการบด และผอนคนเรงซง เปนค าสงให ไอซ MC33033 ไปขบมอสเฟต (Mosfets) ท าหนาทเปนอปกรณสวตช วงจรมอสเฟต (Mosfets) แบบ 3 เฟส โดย ใชมอสเฟต (Mosfets) จ านวน 6 ตว เพอจบค ท างาน ( 6 ควอแดรนท ) สวนใน การเลยวอาศยการปรบสญญาณ PWM(Pulse Width Modulation)ใหลดลง ท าใหมอเตอร อกตวหมน ชาลงโดยการใชตวตานทานทปรบคาไดชนดมแทปกลาง ท าหนาทลดทอนแรงดนแลวน าค าสงทไดสงไปยงไอซ MC 33033เพอไปขบมอสเฟต (Mosfets) จากผลการทดสอบการท างานของโครงงานรถจกรยานไฟฟา สามารถควบคมใหมการเคลอนไปขางหนา โดยการควบคมความเรวของดมมอเตอรทล อหนาจ านวน 2 ลอและเมอเลยวมอเตอร ทง 2 ตวมความเรวรอบไมเทากน รถจกรยานไฟฟา มน าหนกรวมแบตเตอร 80 กโลกรม สามารถ วงบนทางเรยบดวยความเรวสงสด 32 กโลเมตร/ชวโมง และสามารถวงไตระดบทความชน 20,27 และ 32 องศา ดวยความเรวสงสด 5 กโลเมตร /ชวโมง สามารถ วงใ นระยะทางตอการ ประจแบตเตอร 1 ครง ได 22.5 กโลเมตร ทน าหนกบรรทก 80 กโลกรม

93

5.2 ปญหาและแนวทางแกไข จากการด าเนนงานทผานมานน ปญหาทเกดขนระหวางการด าเนนงาน สามารถสรปไดดงน 5.2.1 ในสวนของไอซเบอร MC 33033 ยงขาดประสทธภาพในการตรวจจบสญญาณ Encoder สงผลท าใหในการออกตวของรถอาจเกดการกระตกได แนวทางแกปญหา ควรจะเปลยนมาใชไมโครคอนโทรลเลอร ซงสามารถทจะควบคม PI ไดภายในตวเดยว 5.2.2 ในการเลยวใช R บาลานซ เปนตวควบคม มอเตอรใน การเลยว ไมสามารถก าหนดความเรวรอบของมอเตอรทง 2 ตว ในองศาทตางกนได แนวทางแกปญหา ควรม Sensor ตรวจจบระยะมมองศาของการเลยว 5.3 ขอเสนอแนะ 5.3.1 ในการเบรกควรมการชารตพลงงานกลบเขาแบตเตอร 5.3.2 ในการไตระดบทความชนตางกนควรทจะใหความเรวสงสดทเวลาเทากน 5.3.3 ในการไตระดบทความชนตางกนควรทจะใชกระแสทต ากวาเดมเพอใหระยะทางเพมขน

94

บรรณานกรม

ภาษาไทย ชาญชนก ทองพรด, วชรนทร มณฉาย “เกาอขบเคลอนดวยมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบแมเหลก

ถาวร ” ปรญญานพนธ ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม ,มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2548.

ณฐพล ประสทธสวรรณ , พทกษ วงศค าหาร “รถจกรยานไฟฟา ” ปรญญานพนธ ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ , 2549.

ณรงคฤทธ นามมนตร , สทธศกด กจสภ . “ระบบขบเคลอนส าหรบหนยนตกภย ” ปรญญานพนธ ภาควชาครศาสตร ไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2549.

วษณ ทองสมฤทธ , ทศพล ทงรอด “รถจกรยานไฟฟาขบเคลอนดวย Brushless DC Motor” ปรญญานพนธ ภาค วชา ครศาสตร ไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม ,มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ, 2552.

ภาษาองกฤษ Friedrich Frohr and Fritz Orttenburger, “ Introduction to Electronic Control Engineering” Siemens Aktiengesllschaft 1970. J. Bliss, “The MOSFET Turn-Off Device-A New Circuit Building Block” Motorola

Semiconductor, Engineering Bulletin EB142, 1990. R. Erickson, “Lecture 20, The Transistor as a Switching Device” Power Electronics ECE579

Course Notes, Fall 1987.

ภาคผนวก ก คมอการใชงาน

96

คมอการใชงานรถจกรยานไฟฟา

ภาพท ก – 1 ขนตอนการใชงานรถจกรยานไฟฟา

ล าดบขนตอนการใชรถจกรยานไฟฟา 1. เปดเซอรกตเบรกเกอรทบรเวณดานขางตควบคม 2. เปดสวตชกญแจทบรเวณดานหนาคนขบ 3. บดคนเรงบรเวณแฮนดรถดานขวามอเมอตองการใหรถเคลอนทไปขางหนา

สวตชเซอรกตเบรกเกอร เปด-ปด ชดวงจรก าลง

สวตชกญแจ เปด-ปดชด Control

ชดวดระดบแรงเคลอนไฟฟา

ชดปรบเกยรดานหนา เบรกทางกล

คนเรง

ชดปรบเกยรดานหลง มาตรวดความเรวแบบดจตอล

97

4. เมอตองการเบรกใหบบเบรกทางกลรวมทงตดสญญาณไฟฟาบรเวณแฮนดรถดานซายมอคางไว 5. เมอตองการเอาแบตเตอรออกไปชารจใหท าตามขนตอนดงตอไปน 5.1 ปดเซอรกตเบรกเกอรและสวตชกญแจ 5.2 ถอดสายไฟทตอเขากบแบตเตอรออกใหหมด 5.3 ยกแบตเตอรออกไปชารจกบชดชารจภายนอก

ภาพท ก - 2 แสดงขนาดตาง ๆ ของรถจกรยานไฟฟา ขนาดของรถจกรยานไฟฟา 3 ลอ

1. ความกวางสงสด 203 เซนตเมตร 2. ความยาวสงสด 89 เซนตเมตร 3. ความสงจากพนตควบคม 90 เซนตเมตร 4. ความสงจากพนถงเพลาลอหลง 35 เซนตเมตร 5. ความสงจากพนถงเพลาลอหนา 30 เซนตเมตร 6. น าหนกรถไมรวมแบตเตอร 60 กโลกรม 7. น าหนกรถรวมแบตเตอร 80 กโลกรม

89 cm

203 cm

90 cm

35 cm 30 cm

ภาคผนวก ข ลายวงจรพมพและต าแหนงการวางอปกรณ

99

ภาพท ข-1 การวางอปกรณของวงจรชดวดระดบแรงดน

ภาพท ข-2 ลายวงจรพมพดานลางของวงจรชดวดระดบแรงดน

ภาพท ข-3 การวางอปกรณของแหลงจายวงจรชดวดระดบแรงดน

100

ภาพท ข-4 ลายวงจรพมพดานลางของแหลงจายชดวดระดบแรงดน

ภาพท ข-5 การวางอปกรณของวงจรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถาน

ภาพท ข-6 ลายวงจรพมพดานบนของวงจรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจาก แปรงถาน

101

ภาพท ข-7 ลายวงจรพมพดานลางของวงจรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบปราศจาก แปรงถาน

ภาคผนวก ค โปรแกรมควบคมชดวดแบตเตอร

103

/* //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// โปรแกรมควบคมชดวดแบตเตอรโดยใช PIC16F819 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// */ #include <16F819.h> #fuses INTRC_IO ,NOPUT,NOWDT,NOMCLR,NOBROWNOUT,NOCPD,NOPROTECT //,INTRC_IO HS, #use delay (clock=2000000) //#device ADC = 10 float b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,x,y,z; void main(void) delay_ms(2000); //500 set_tris_b(0x00); setup_port_a(ALL_ANALOG); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); //set port b is output & set port a0,a2 is analog input set_adc_channel(0); delay_us(5000); //500 y = read_adc(); //set hight value=y //a=y; set_adc_channel(2); delay_us(5000); m = read_adc(); //set low value=m //while(true) //

104

n = m / 255 ; b = n * 255 ; c = 255 - b ; d = c / 7 ; //set distance (led) e = 255-1 ; //8 lamp f = 255-d ; //7 lamp g = f-d ; //6 lamp h = g-d ; //5 lamp i = h-d ; //4 lamp j = i-d ; //3 lamp k = j-d ; //2 lamp l = k-d ; //1 lamp //set value each lamp //--------------------------------------------------------------------- //loop check while(true) set_adc_channel(0); delay_us(1000); k = read_adc(); delay_us(5000); //read value for compare if (z<y) x=z; y=x; //use data low_y is value hold if (x>e)

105

output_b(0x00); // 8 lamp else if (x >f) output_b(0x80); // 7 lamp else if ( x >g) output_b(0xC0); // 6 lamp else if ( x >h) output_b(0xE0); // 5 lamp else if ( x >i) output_b(0xF0); // 4 lamp else if ( x >j) output_b(0xF8); // 3 lamp else if ( x >k) output_b(0xFC); // 2 lamp else if ( x >l) output_b(0xFE); // 1 lamp

106

else output_b(0xFE); // bring delay_ms(600); output_b(0xFF); delay_ms(600); else if(z>=y) x=y; // y is value hold if (x>e) output_b(0x00); // 8 lamp else if (x >f) output_b(0x80); // 7 lamp else if ( x >g) output_b(0xC0); // 6 lamp else if ( x >h) output_b(0xE0); // 5 lamp else if ( x >i)

107

output_b(0xF0); // 4 lamp else if ( x >j) output_b(0xF8); // 3 lamp else if ( x >k) output_b(0xFC); // 2 lamp else if ( x >l) output_b(0xFE); // 1 lamp else output_b(0xFE); // bring delay_ms(600); output_b(0xFF); delay_ms(600); delay_us(9000);

ภาคผนวก ง อปกรณและงบประมาณของโครงงาน

109

ตารางท ง-1 งบประมาณรายจายของโครงงาน 1. วงจรขบแบบ DC Brushless ล าดบท รายการ จ านวน หนวยละ รวม หมายเหต

1. IC MC33033P 4 108 432 WT 2. IC MC33039P 4 52 208 WT 3. IC TLP 250 12 34.96 419.52 ES 4. ZENER DIODE 1/2W,2.7V 12 1.03 12.36 ES 5. IC LM358 4 14.74 58.96 ES 6. Capacitor 100F 25V 24 1.17 28.08 ES 7. Capacitor 3300F 50V 2 31.46 62.92 ES 8. Mosfet IRF2807 20 28.08 561.6 ES 9. Capacitor 10nF , 100nF 30 3 90 ES

10. Trim pot 500 2 25 50 ES 11. Resistor 20K , 10K , 4.7K

, 2K , 1.5K ,1K 1 W4 50 .50 25 NPE

12. Resistor 20K , 10K , 4.7K , 2K , 1.5K ,1K 1 W4

50 .50 25 NPE

13. Socket 8 Pin 20 8 160 NPE 14. Socket 20 Pin 1 20 20 NPE

รวมทงสน (บาท) 2153.47 2. ชดแหลงจายไฟ

ล าดบท รายการ จ านวน หนวยละ รวม หมายเหต 1. Voltage Regulators LM7805 4 12.50 50 ES 2. Capacitor 1F 5 4 20 ES 3. Capacitor 10F 5 4 20 ES 4. PT 4504 2 - - IT 5. PT 6 - - IT

รวมทงสน (บาท) 90

http://www.es.co.th/search.asp?Word=&PC=034023&Mode=2&tb=034023&stk=&pb=&view=Select&pic=checked

110

ตารางท ง-1 งบประมาณรายจายของโครงงาน (ตอ) 3. วงจรชดวดระดบแรงดน

ล าดบท รายการ จ านวน หนวยละ รวม หมายเหต 1. PIC 16F819-I/SO 1 90.12 90.12 ES 2. C 470F 16 V 1 1.18 1.18 ES 3. 1N5232BA-TC/NO (5.6V) 2 1.04 2.08 ES 4. 3362P-103LF (VR10K) 2 8.25 16.5 ES 5. LED เขยว LG2040 3mm. 5 .74 3.7 ES 6. LED แดง LH2040 3mm. 5 .69 3.45 ES 7. LED เหลอง SY3511 3mm. 5 .51 2.55 ES 8. MC78L05ACP 2 5.30 10.6 ES 9. 1N4148 2 .18 0.36 ES

10. 1N4742TA-/NO (12V) 2 1.27 2.54 ES 11. 2N5551RLRAG 2 1.75 3.5 ES 12. Pin Header Right Angle

SINGLE 21R-1*40G 1 6.35 6.35 ES

13. C 16F 50 V 2 1.17 2.34 ES 14. R680E 1/8 1 % 5 .75 3.75 NPE 15. R10K 1/2W 1% 5 .75 3.75 NPE 16. R 330E วายวาลว ROYAL 3 W 5 .75 3.75 NPE

17. R 470E วายวาลว ROYAL 3 W 5 .75 3.75 NPE

18. R 10K 1/4 W 1% 5 .75 3.75 NPE

19. R 10K 1/8 W 1% 5 .75 3.75 NPE

รวมทงสน (บาท) 167.77

111

ตารางท ง-1 งบประมาณรายจายของโครงงาน (ตอ) 4. อน ๆ

ล าดบท รายการ จ านวน หนวยละ รวม หมายเหต 1. โครงรถ 1 2,000 2,000 2. มอเตอร DC Brushless Hub motor

36 V 250 W 2 3,900 7,800 ฟาใส

3. ดสเบรก ขนาด 5 นว 1 580 580 ฟาใส 4. มาตรวดความเรวแบบดจตอล 1 490 490 วรจกร 5. กลองใสวงจร 1 450 450 NPE 6. ลอรถ 3 1,500 1,500 วรจกร 7. สายไฟตอวงจร 1 400 400 NPE 8. นอตตวผและตวเมย 1 120 120 วรจกร 9. กญแจ switch 1 50 50 NPE

10. เกยรรถจกรยาน 1 1,800 1,800 วรจกร 10. เบาะรถ 1 350 350 -

รวมทงสน (บาท) 15,540 รวมงบประมาณทงสน

ล าดบท รายการ จ านวน 1. วงจรขบแบบ DC Brushless 2153.47 2. ชดแหลงจายไฟ 90 3. วงจรชดวดระดบแรงดน 167.77 4. อน ๆ 15,540

รวมงบประมาณทงสน (บาท) 17,951.24

ภาคผนวก จ ขอมลทางเทคนค

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

ประวตผเขยน 1. ประวตสวนตว ชอ-นามสกล นายกตศกด หมกแดง วน/เดอน/ปเกด 17 กรกฎาคม พ.ศ. 2530 บดาชอ นายนวต หมกแดง มารดาชอ นางกมาล หมกแดง ทอยปจจบน 43/7 ม. 5 ต.ทงมะพราว อ. ทายเหมอง จ.พงงา รหสไปรษณย 82120 หมายเลขโทรศพท 083-5429197 2. ประวตการศกษา

ประเภทการศกษา (Education)

ปทจบ

ชอสถาบนการศกษา (Name of Institute)

วชาเอก (Major)

ประกาศนยบตรวชาชพ 2548 วทยาลยเทคนคพงงา ไฟฟาก าลง ประกาศนยบตรวชาชพชนสง 2550 วทยาลยเทคนคพงงา ไฟฟาก าลง ปรญญาตร 2553 มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม

เกลาพระนครเหนอ วศวกรรมไฟฟา

124

1. ประวตสวนตว ชอ-นามสกล นายอดศกด คามพนจ วน/เดอน/ปเกด 30 มถนายน พ.ศ. 2530 บดาชอ นายธวชชย คามพนจ มารดาชอ นางธยาภทร เกษมโสภา ทอยปจจบน 70 ม. 1 ต. โนนบร อ. สหสขนธ จ. กาฬสนธ รหสไปรษณย 46140 หมายเลขโทรศพท 084-7974589 2. ประวตการศกษา

ประเภทการศกษา (Education)

ปทจบ

ชอสถาบนการศกษา (Name of Institute)

วชาเอก (Major)

ประกาศนยบตรวชาชพ 2548 วทยาลยเทคนคกาฬสนธ ไฟฟาก าลง ประกาศนยบตรวชาชพชนสง 2550 วทยาลยเทคนคกาฬสนธ ไฟฟาก าลง ปรญญาตร 2553 มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม

เกลาพระนครเหนอ วศวกรรมไฟฟา

Documents

จักรยานไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วย DC Brushless Motor¹‚ครงงาน... · รถจักรยานไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วย