หน่วยที่ 7 เรื่อง การควบคุมมอเตอร์

0 เอกสารประกอบการสอน 36 หนว่ ยท�ี 7 การควบคุมมอเตอร

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 131 หนว่ ยท่ี 7 การควบคมุ มอเตอร์ สาระสาคัญ มอเตอร์ไฟฟ้ าเป็ นอุปกรณ์ท่ีนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นอุปกรณ์ท่ใี ชค้ วบคุมเคร่อื งจกั รกลในงานอุตสาหกรรม มอเตอรม์ หี ลายแบบหลายชนิดท่ใี ช้ ให้เหมาะสมกบั งาน ดงั นัน้ เราจงึ ต้องทราบถงึ ความหมายและชนิดของมอเตอรไ์ ฟฟ้า ตลอดถงึ คุณสมบัติการใช้งานของมอเตอร์แต่ละชนิด เพ่ือให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งาน ของมอเตอร์นั้น ๆ มอเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้ า (Motor) หมายถึงเคร่ืองกลไฟฟ้ าชนิดหน่ึง ทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานไฟฟ้ามาเป็นพลงั งานกล สาระการเรยี นรู้ 7.1 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั ดซี มี อเตอร์ 7.2 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั การควบคมุ ดซี มี อเตอร์ 7.3 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั สเตป็ เปอรม์ อเตอร์ 7.4 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั การควบคมุ สเตป็ เปอรม์ อเตอร์ จดุ ประสงค์เชงิ พฤติกรรม 1. นักเรยี นอธบิ ายการความรเู้ บ้อื งต้นเก่ยี วกบั ดซี มี อเตอร์และสเต็ปเปอรม์ อเตอร์ได้ ถูกตอ้ ง 2. นกั เรยี นต่อวงจรควบคุมดซี มี อเตอรแ์ ละสเตป็ เปอรม์ อเตอรไ์ ดถ้ กู ตอ้ ง 3. นกั เรยี นเชอ่ื มต่อคอนโทรลเลอรก์ บั ดซี มี อเตอรแ์ ละสเตป็ เปอรม์ อเตอรไ์ ดถ้ กู ตอ้ ง 4. นกั เรยี นใชง้ านคอนโทรลเลอรก์ บั ดซี มี อเตอรแ์ ละสเตป็ เปอรม์ อเตอรไ์ ดถ้ ูกตอ้ ง หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 132 แบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยที่ 7 การควบคมุ มอเตอร์ คาสงั่ จงเลือกคาตอบท่ีถกู ที่สดุ เพียงข้อเดียว 1. มอเตอรม์ อเตอรไ์ ฟฟ้า (Motor) หมายถงึ ? ก. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานกลเป็นพลงั งานไฟฟ้า ข. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานไฟฟ้าเป็นพลงั งานกล ค. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานลมเป็นพลงั งานกล ง. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานความรอ้ นเป็นพลงั งานกล จ. เครอ่ื งกลไฟฟ้าชนิดหน่งึ ทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานเป็นพลงั งานไฟฟ้า 2. มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงเป็นตน้ กาลงั ขบั เคล่อื นทส่ี าคญั อยา่ งหน่งึ ในโรงงานอุตสาหกรรม เพราะ? ก. ราคาถูก ข. ทนทาน ค. ปรบั ความเรว็ ได้ ง. ไมม่ เี สยี งรบกวน จ. ปรบั เปลย่ี นงา่ ย 3. กระแสไฟฟ้าในขดลวดสนามแมเ่ หลก็ (Field Coil) จะสรา้ งขวั้ แมเ่ หลก็ แบบใด? ก. ขวั้ สงู – ต่า ข. ขวั้ เหนอื -ใต้ ค. ขวั้ บน-ลา่ ง ง. ขวั้ ตะวนั ออก-ตะวนั ตก จ. ขวั้ 4. ดซี มี อเตอรป์ ระกอบดว้ ย 2 สว่ นหลกั ๆ ไดแ้ ก่? ก. ทนุ่ อารม์ าเจอรแ์ ละสเตเตอร์ ข. ขวั้ แมเ่ หลก็ เหนือ-ใต้ ค. ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ และขดลวดไฟฟ้า ง. ทุน่ อารเ์ มเจอรแ์ ละขดลวด จ. สเตเตอรแ์ ละขดลวดไฟฟ้า หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 133 5. หลกั การทางานของ DC Motor คอื ? ก. กระแสตรงตดั ผ่านแมเ่ หลก็ ขวั้ เหนอื ทาใหเ้ กดิ ทอรก์ ข. กระแสตรงตดั ผ่านสนามแมเ่ หลก็ ทาใหเ้ กดิ ทอรก์ ค. กระแสสลบั ตดั ผา่ นแมเ่ หลก็ ขวั้ ใตท้ าใหเ้ กดิ ทอรก์ ง. กระแสสลบั ตดั ผ่านสนามไฟฟ้าทาใหเ้ กดิ ทอรก์ จ. กระแสสลบั ตดั ผา่ นแมเ่ หลก็ ขวั้ บนทาใหเ้ กดิ ทอรก์ 6. วงจร H-Bridge สามารถควบคุมมอเตอรไ์ ดอ้ ยา่ งไร? ก. ควบคุมทศิ ทางของมอเตอร์ ข. ควบคุมความเรว็ รอบของมอเตอร์ ค. ควบคมุ เดนิ หน้า ถอยหลงั และหยดุ น่ิงของมอเตอร์ ง. ควบคมุ ทศิ ทางและความเรว็ ของมอเตอร์ จ. ควบคุมมอเตอรท์ างเดยี วดว้ ยรเี ลย์ 7. หากตอ้ งการใหห้ มนุ ตามเขม็ (Clockwise: CW) ใหส้ วติ ซท์ างานอยา่ งไร? ก. ให้ S1 และ S4 ปิดวงจร และให้ S2 และ S3 เปิดวงจร ข. ให้ S1 และ S4 ปิดวงจร ค. ให้ S2 และ S3 เปิดวงจร ง. ให้ S2 และ S3 ปิดวงจร และให้ S1 และ S4 เปิดวงจร จ. ให้ S2 และ S4 ปิดวงจร และให้ S1 และ S3 เปิดวงจร 8. อุปกรณ์สารก่งึ ตวั นาทน่ี ิยมใชใ้ นวงจร H-Bridge คอื ? ก. MOSFET หรอื DIODE ข. MOSFET หรอื IGBT ค. MOSFET หรอื RESISTOR ง. MOSFET หรอื TRANSISTER จ. MOSFET หรอื SWITCH 9. หลกั การของการทางานของ Stepper Motor คอื ? ก. การมอดเู ลตสญั ญาณเฟสเซอร์ ข. การมอดเู ลตสญั ญาณตามแอมพลจิ ดู ค. การมอดเู ลตสญั ญาณตามความถ่ี ง. การจา่ ยไฟเขา้ ไปทลี ะขดตามลาดบั จ. การควบคุมไฟเขา้ ไปทลี ะขดตามลาดบั หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 134 10. วงจร Darlington เป็น IC สาเรจ็ รปู มชี ่อื เรยี กว่า? ก. ULN2003AN ข. LM3170 ค. 2N4002 ง. IC555 จ. OSCILLATOR หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 135 การประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอรต์ งั้ แต่อดตี จนถงึ ปัจจุบนั สง่ิ ท่นี าไปประยุกต์ ใช้งาน ท่แี พร่หลายอย่างหน่ึงคอื การนาไปควบคุมการทางานของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง เช่นการควบคุมการเคล่อื นไหวของหุ่นยนต์ เน่ืองจากมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงสามารถใช้ พลงั งานจากแบตเตอรี ซ่งึ จะต้องบรรจุอย่ใู ยตวั หุ่นยนต์ และอกี ประการหน่ึงคอื มอเตอรไ์ ฟฟ้า กระแสตรงสามารถควบคมุ การทางานไดง้ า่ ย การควบคมุ มอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ าเป็ นอุปกรณ์ท่ีนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นอุปกรณ์ท่ใี ช้ควบคุมเครอ่ื งจกั รกลในงานอุตสาหกรรม มอเตอรม์ หี ลายแบบหลายชนิดทใ่ี ช้ ให้เหมาะสมกบั งาน ดงั นัน้ เราจงึ ต้องทราบถงึ ความหมายและชนิดของมอเตอรไ์ ฟฟ้า ตลอดถงึ คุณสมบัติการใช้งานของมอเตอร์แต่ละชนิด เพ่ือให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในก ารใช้งาน ของมอเตอร์นั้น ๆ มอเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้ า (Motor) หมายถึงเคร่ืองกลไฟฟ้ าชนิดหน่ึง ทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานไฟฟ้ามาเป็นพลงั งานกล รปู ท่ี 7.1 ดซี มี อเตอรแ์ ละสเตป็ เปอรม์ อเตอร์ ท่ีมา: https://www.amazon.in 7.1 ความรูเ้ บ้ืองต้นเก่ยี วกับมอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้ าเป็นอุปกรณ์ท่ีนิยมใช้กนั อย่างแพร่หลายในโรงงาน เป็นอุปกรณ์ท่ีใช้ ควบคุมเคร่อื งจกั รกลในงานอุตสาหกรรม มอเตอรม์ หี ลายแบบหลายชนิดท่ใี ช้ให้เหมาะสมกบั งาน ดงั นนั้ เราจงึ ตอ้ งทราบถงึ ความหมายและชนิดของมอเตอรไ์ ฟฟ้า ตลอดถงึ คุณสมบตั กิ ารใช้ งานของมอเตอรแ์ ต่ละชนิด เพ่อื ใหเ้ กดิ ประสทิ ธภิ าพสงู สดุ ในการใชง้ านของมอเตอรน์ นั้ ๆ หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 136 มอเตอรไ์ ฟฟ้า (Motor) หมายถงึ เคร่อื งกลไฟฟ้าชนิดหน่ึงท่เี ปลย่ี นแปลงพลงั งานไฟฟ้า มาเป็นพลงั งานกล มอเตอรไ์ ฟฟ้าทใ่ี ชพ้ ลงั งานไฟฟ้าเปลย่ี นเป็นพลงั งานกล มที งั้ พลงั งานไฟฟ้า กระแสสลบั และพลงั งานไฟฟ้ากระแสตรง 7.1.1 มอเตอรไ์ ฟฟ้าแบง่ ออกตามชนิดของกระแสไฟฟ้า ได้ 2 ชนิด มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสสลบั (Alternating Current Motor). 1. มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสสลบั ชนดิ 1 เฟส - สปลทิ เฟสมอเตอร์ (Split-Phase motor) - คาปาซเิ ตอรม์ อเตอร์ (Capacitor motor) - รพี ลชั ชนั่ มอเตอร์ (Repulsion-type motor) - ยนู เิ วอรแ์ ซลมอเตอร์ (Universal motor) - เชด็ เดดโพลมอเตอร์ (Shaded-pole motor) 2. มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสสลบั ชนิด 2 เฟส 3. มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสสลบั ชนดิ 3 เฟส มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Motor) แบ่งออกเป็น 3 ชนิดได้แก่ 1. มอเตอรแ์ บบอนุกรมหรอื เรยี กวา่ ซรี สี ม์ อเตอร์ (Series Motor) 2. มอเตอรแ์ บบขนานหรอื เรยี กวา่ ชนั ทม์ อเตอร์ (Shunt Motor) 3. มอเตอรไ์ ฟฟ้าแบบผสมหรอื เรยี กวา่ คอมปาวดม์ อเตอร์ (Compound Motor) มอเตอร์ไฟฟ้ ากระแสตรงเป็ นต้นกาลังขบั เคล่ือนท่ีสาคัญอย่างหน่ึงในโรงงาน อุตสาหกรรมเพราะมีคุณสมบัติท่ีดีเด่นในด้านการปรบั ความเร็วได้ ตัง้ แต่ความเร็วต่าสุด จนถงึ สงู สดุ นิยมใชก้ นั มากในโรงงานอุตสาหกรรม 7.1.2 หลกั การของมอเตอรก์ ระแสไฟฟ้าตรง หลกั การของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง (Motor Action) เม่อื มแี รงดนั กระแสไฟฟ้า ตรงเขา้ ไปในมอเตอร์ ส่วนหน่ึงจะเขา้ แปรงถ่านผ่านคอมมวิ เตเตอรเ์ ขา้ ไปในขดลวดอารม์ าเจอร์ สรา้ งสนามแม่เหล็กข้นึ และกระแสไฟฟ้า อกี ส่วนหน่ึงจะไหลเขา้ ไปในขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field coil) สรา้ งขวั้ เหนือ-ใต้ข้นึ เกดิ สนามแม่เหลก็ 2 สนาม ในขณะเดยี วกนั ตามคุณสมบตั ิ ของเส้นแรงแม่เหล็กจะไม่ตัดกนั ทิศทางตรงข้ามจะหักล้างกนั และทิศทางเดียวจะเสรมิ แรงกัน ทาใหเ้ กดิ แรงบดิ ในตวั อารม์ าเจอร์ DC Motor ประกอบดว้ ย 2 ส่วนหลกั ๆ ไดแ้ ก่ ทุ่นอารม์ าเจอรแ์ ละสเตเตอร์ ทุ่นอาร์ มาเจอร์ก็คือส่วนท่หี มุน ส่วนสเตเตอร์คอื ส่วนท่ีเป็นขดลวดท่ีสรา้ งสนามแม่เหล็ก หลกั การ ทางานของ DC Motor คอื การนากระแสตรงมาตดั ผ่านสนามแม่เหลก็ ทาใหเ้ กดิ ทอรก์ ขน้ึ ในทศิ ทเ่ี หมาะสม และสรา้ งใหเ้ กดิ การหมนุ ของทนุ่ อารม์ าเจอร์ หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 137 รปู ที่ 7.2 ส่วนประกอบของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง ท่ีมา : www.Auto2drive.com/category/ระบบต่าง-ๆ-ในรถยนต/์ page/18/ รปู ท่ี 7.3 หลกั การทางานของมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง ที่มา : www.Walter-fendt.de/ph14e/electricmotor.htm myarduino.net 7.1.3 การควบคมุ ทิศทางและความเรว็ รอบของมอเตอร์ การควบคุมทิศทาง และความเร็วรอบของมอเตอร์ ไม่ว่าจะเป็นการขับเคล่ือน สายพาน หรอื ลอ้ ของหุ่นยนตไ์ มใ่ หห้ มนุ แบบอสิ ระและสามารถควบคุมได้ ดงั นนั้ จงึ มวี งจรทใ่ี ชใ้ น การควบคมุ มอเตอรข์ น้ึ มา แบบทน่ี ยิ มใชก้ นั เรยี กวา่ วงจร “H-Bridge” หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 138 รปู ที่ 7.4 การควบคุมมอเตอรแ์ บบ H-Bridge ท่ีมา : https://en.wikipedia.org/wiki/H_bridge วงจรน้ีทาหน้าท่ไี ด้ทงั้ คุมทศิ ทางและความเรว็ ของมอเตอร์ โดยเรมิ่ จากการคุมทศิ ทางการหมุน โดยปกติหากต้องการกลบั ทศิ การหมุนของมอเตอรก์ ระแสตรง วธิ นี ึงท่ที าได้คอื กลบั ทิศแหล่งจ่ายวงจร H-Bridge ด้านบน หากต้องการให้หมุนตามเข็ม (Clockwise: CW) ให้ S1 และ S4 ปิดวงจร และให้ S2 และ S3 เปิดวงจรหากต้องการใหห้ มุนทวนเขม็ (Counter Clockwise: CCW) ให้ S2 และ S3 ปิดวงจร และให้ S1 และ S4 เปิดวงจร สงั เกตุว่าสวติ ช์จะ ทางานเป็นคู่ ค่แู รกทางาน ค่สู องต้องเปิดวงจร และในทางตรงขา้ มกค็ อื คู่สองทางาน ค่แู รกต้อง เปิดวงจร ต่อมามกี ารทาให้การเปิดปิดเป็นแบบทง่ี ่ายกว่าเดมิ โดยใช้อุปกรณ์สารก่งึ ตวั นาเช่น MOSFET หรอื IGBT หรอื อ่ืน ๆ แล้วแต่ความเหมาะสม เช่นขนาดกระแสแรงดนั ท่ตี ้องการ ควบคุม รปู ท่ี 7.5 การต่อบอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอรค์ วบคุม H-Bridge ท่ีมา : www.Arduitronics.com หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 139 รปู ที่ 7.6 ไอซเี บอร์ L293D ท่ีมา : http://forum.arduino.cc/index.php?topic=133833.0 7.2 การควบคุมดีซมี อเตอรด์ ้วยบอรด์ คอนโทรลเลอร์ การควบคุมความเรว็ รอบของ DC Motor ดว้ ยเทคนิค Pulse Width Modulation (PWM) รปู ท่ี 7.7 ออสซโิ ลสโคปแสดงสญั ญาณ PWM ท่ีมา : www.Arduitronics.com PWM (Pulse Width Modulation) คือ การมอดูเลตสัญญาณให้มีความกว้างตาม สดั ส่วนท่กี าหนด บนความถ่ี Carrier ท่ตี ้องการใช้งาน ซ่งึ โดยปกตแิ ล้วจะใชป้ ระโยชน์ในการ ควบคมุ การเปิดปิดของวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกสก์ าลงั เชน่ วงจรบกั วงจรบสู วงจรบกั บสู เป็นตน้ นอกจากน้ียงั ใช้สามารถใชป้ ระกอบกบั วงจร H - Bridge เพ่อื ควบคุมความเรว็ รอบ ของมอเตอร์ หรอื ว่าวงจรพ้นื ฐานเช่นต้องการจะหรห่ี ลอด LED กไ็ ด้อกี ด้วย พารามเิ ตอรท์ ่ใี ช้ ระบุรูปร่างหน้าตาของ PWM ท่ีสาคัญมี 2 ค่าด้วยกันคือ ความถ่ีของคล่ืนพาหะ (Carrier หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 140 Frequency) และ อัตราส่วนหน้าท่ี (Duty Ratio) Carrier Frequency ใน Arduino มีความถ่ี ประมาณ 490 Hz ในกรณีท่ใี ช้ Library ปกตใิ น Arduino IDE และยงั สามารถปรบั ให้มคี วามถ่ี สงู ขน้ึ เป็นคา่ อ่นื ๆ เชน่ 31.25 kHz ไดอ้ กี ดว้ ย Duty Ratio คือสัดส่วนของเวลาท่ีจ่ายแรงดนั ต่อคาบของ Carrier Frequency ซ่ึง กรณีท่ีเห็นในรูปท่ี 7.7 คือเวลาท่ีจ่ายแรงดนั 1.02 มลิ ลวิ ินาที ต่อคาบ 2.04 มลิ ลวิ นิ าที ซ่งึ จะได้ Duty Ratio = 50% 7.3 การเขียนโปรแกรมควบคมุ ดีซมี อเตอร์ สาหรบั การเขยี นโปรแกรมควบคุมดซี มี อเตอรไ์ มจ่ าเป็นต้องลงไลบรารเ่ี พม่ิ แต่อาศยั การต่อวงจรเพมิ่ เตมิ เพ่อื ควบคมุ ความเรว็ และทศิ ทางในการหมนุ ของมอเตอร์ โปรแกรมท่ี 7.1 การควบคมุ ดซี มี อเตอรโ์ ดยใชไ้ อซี L293D รปู ท่ี 7.8 โปรแกรมควบคุมดซี มี อเตอรโ์ ดยใชไ้ อซี L293D หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 141 รปู ที่ 7.9 ผลการรนั โปรแกรมควบคุมดซี มี อเตอรโ์ ดยใชไ้ อซี L293D โปรแกรมท่ี 7.2 การควบคมุ ดซี มี อเตอรโ์ ดยกาหนดคา่ PWM ท่ี Duty Ratio = 50% รปู ที่ 7.10 ควบคุมดซี มี อเตอรโ์ ดยกาหนดคา่ PWM ท่ี Duty Ratio = 50% รปู ท่ี 7.11 แสดงใหเ้ หน็ ว่ามี Carrier Frequency เท่าเดมิ เพราะยงั ใช้ PWM จากไลบราร่ี ปกติ ขนั้ ตอนต่อไปทาการปรบั ใหเ้ วลาทเ่ี ปิดเป็น 0.51 มลิ ลวิ นิ าที ซง่ึ จะได้ Duty Ratio = 25% รปู ท่ี 7.11 สญั ญาณ PWM ความถ่ี Carrier ท่ี 490 Hz ที่มา : www.Arduitronics.com หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 142 พิจารณารูปท่ี 7.12 กาหนดให้ PWM ขา 3 ในการกาเนิดสัญญาณน้ี โดยใช้คาสัง่ analog Write (3, 128) ซ่ึงหมายถึงการเขียนให้ออกขา 3 โดยมีสัดส่วน Duty Ratio คือ 128/256 หรอื 50% นัน่ เอง การทใ่ี ชค้ าสงั่ analogWrite แต่สญั ญาณไปออกขา Digital(PWM) กเ็ ป็น เพราะ Arduino Board อย่าง UNO ไม่มี Analog Output channel มีแต่ PWM Output ท่ีขาด้าน Digital สญั ญา PWM ถึงแมจ้ ะมคี วามถ่ี Carrier ท่ี 490 Hz สามารถใช้ในการควบคุมมอเตอร์ กระแสตรงโดยใชว้ งจร H-Bridge โดย PWM ใชไ้ ดก้ บั ไอซเี บอร์ L298D และ L293 หรอื Motor Shield นอกจากน้ีถ้าจะต่อวงจรสรา้ ง H-Bridge กรณีท่มี อเตอรม์ ขี นาดใหญ่กว่า 2A โดยต่อเขา้ กับขา INPUT ของไอซีท่ีใช้และต่อกราวด์ของบอร์ดArduino กับแหล่งจ่ายแรงดันหลกั ของ มอเตอร์ รปู ที่ 7.12 วงจร H-Bridge โดย PWM ใชก้ บั IC เบอร์ L293D ท่ีมา: www.Parduitronics.com การประยุกต์ใช้งานคือวงจร Switching Power Supply คือการปรับให้ Arduino กาเนิดสญั ญา PWM แบบความถ่สี งู ๆ เช่น 31.25 kHz การใชง้ านบอรด์ Arduino ในส่วนน้ีต้อง เขา้ ไปแก้ไข Register จานวน 4 ตวั ใน Atmel 328 ทใ่ี ช้เป็นตวั ไมโครคอนโทรลเลอรข์ องบอรด์ Arduino UNO ใช้สาหรับการทางานกับวงจร Power Electronics เพราะความถ่ี 490 Hz ไม่เพียงพอสาหรับการทา Switching Power Supply แบบต่างๆ ก็เพราะว่าขนาดของ Capacitor กบั Inductor ในวงจรเพอ่ื ใช้ Filter ความถจ่ี ะตอ้ งมขี นาดใหญ่มาก โปรแกรมท่ี 7.3 เป็ นการสร้าง PWM ท่ี Carrier Frequency 31.25 kHz โดยมี Duty Ratio = 50% หรอื กาหนดให้มคี ่า 128 ในโปรแกรมท่ี 7.4 นัน่ เอง และให้มสี ัญญาณออก ทข่ี า 11 หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 143 โปรแกรมท่ี 7.3 การสร้าง PWM ท่ี Carrier Frequency 31.25 kHz โดยมี Duty Ratio = 50% รปู ท่ี 7.13 โปรแกรมการสรา้ ง PWM ท่ี Carrier Frequency 31.25 kHz โดยมี Duty Ratio = 50% รปู ที่ 7.14 สญั ญาณจากออสซลิ โลสโคปมคี วามถ่ี 31.25 kHz ที่มา : www.Arduitronics.com หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 144 7.4 การควบคมุ สเตปมอเตอร์ด้วยบอรด์ คอนโทรเลอร์ ในหัวข้อท่ี 7.2 ได้นาเสนอการควบคุม DC Motor สาเหตุท่ีต้องศึกษา DC Motor ก่อนกเ็ พราะว่าการทางานของมอเตอรช์ นิดอ่นื ๆ เช่น Stepper Motor จะมพี ้นื ฐานมาจาก DC Motor ในบางดา้ นแต่ Stepper Motor จะมคี วามซบั ซอ้ นกว่าทงั้ หลกั การทางานและการควบคุม Stepper Motor หรือ Stepping Motor มีข้อดีท่ีสาคัญ คือการควบคุมตาแหน่ ง ของการหมุนได้อย่างแม่นยาโดยไม่ต้องใช้การควบคุมแบบป้อนกลับ (Feedback Control) ด้วยเหตุน้ีจึงเป็ นท่ีนิยมใช้ในอุปกรณ์ ท่ีต้องการควบคุมตาแหน่ งและมุมอย่างแม่นยา เชน่ พรน้ิ เตอร์ สแกนเนอร์ เครอ่ื งเลน่ แผ่นดสิ ค์ เป็นตน้ รปู ที่ 7.15 บอรด์ สาหรบั ขบั สเตปมอเตอร์ ที่มา : www.Arduitronics.com หลกั การของการทางานของ Stepper Motor หลกั การของการทางานของ Stepper Motor คอื การบงั คบั ใหแ้ ม่เหลก็ ถาวรบนแกน โรเตอร์หมุนไปตามทิศการบงั คบั ของขดลวดท่ตี ิดตงั้ บนสเตเตอร์ จะซบั ซ้อนกว่า DC Motor ตรงทก่ี ารบงั คบั ใหห้ มนุ นัน้ ไม่ไดเ้ ป็นแค่การใส่แรงดนั คงทไ่ี ปท่ขี วั้ บวกลบเท่านนั้ ตอ้ งใส่แรงดนั ใหถ้ กู ตอ้ งจากจงั หวะทค่ี วรจะเป็นดงั รปู ท่ี 7.16 ถงึ จะหมนุ ได้ หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 145 รปู ที่ 7.16 การจ่ายกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปทข่ี ดลวดทลี ะขด ท่ีมา : www.Pcbheaven.com/wikipages/How_Stepper_Motors_Work/ จากรปู ท่ี 7.17 จะเหน็ ว่ามขี ดลวดทค่ี วบคุมการหมนุ โดยแต่ละขดห่างกนั 90 องศา การหมุนกจ็ ะทาโดยการจ่ายกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวดทลี ะขด เพ่อื ทาให้เกดิ สนามแม่เหลก็ ซง่ึ จะ ไปดูดใหแ้ ม่เหล็กถาวะท่อี ยู่บนโรเตอรเ์ คล่อื นท่ี โดยทศิ ของการหมุนก็จะขน้ึ กบั ลาดบั การจ่าย ก ระแ ส เข้าไป ท่ีข ด ล ว ด โด ย ก ารบังคับ ใน ลัก ษ ณ ะน้ี เรีย ก ว่า Single coil excitation หรอื การกระตุ้นทีละขดลวด โดยจะมกี ารกระตุ้นหรอื การจ่ายกระแสเข้าขดลวดอยู่ 4 จงั หวะ ต่อการหมุน 1 รอบ อีกรูปแบบนึงจะซับซ้อนกว่าแต่จะให้ทอร์กมากกว่า คือการป้อนแบบ Full Step Drive หรอื การป้อนแบบทลี ะ 2 ขดลวด รปู ท่ี 7.17 การจา่ ยกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปทข่ี ดลวดทลี ะสองขด ท่ีมา : www.Pcbheaven.com ถ้าต้องการควบคุมให้มคี วามละเอียดมากขน้ึ อกี สามารถทาได้โดยสามารถคุมให้ มอเตอรห์ มุนไดล้ ะเอยี ดขน้ึ จาก 90 องศา เหลอื 45 องศา โดยทไ่ี มต่ อ้ งปรบั เปลย่ี นตวั ฮารด์ แวร์ ใดๆ เป็นเพียงการเปล่ยี นวธิ กี ารจ่ายกระแสเข้าขดลวดเท่านัน้ แต่ Stepper Motor ท่ีใช้จรงิ มกี ารพัฒนาต่อ โดยเพิ่มจานวนขดลวดและปรบั ให้แม่เหล็กถาวรมีซ่ี (Teeth) ซ่ึงทาหน้าท่ี เป็นจานวนขวั้ ของแมเ่ หลก็ มากขน้ึ การเพม่ิ จานวนซโ่ี ดยแต่ละซเ่ี ป็นขวั้ เหนือและขวั้ ใต้สลบั กนั หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 146 นัน้ สามารถทาได้โดยเอาเหล็กท่ีมีสภาพความนาแม่เหล็กมาข้นึ รูปเป็นจานท่ีมซี ่ีอยู่รอบๆ จากนนั้ ขนั้ ตอนการควบคมุ กม็ หี ลกั การเดยี วกบั Stepper Motor ทห่ี มนุ ไดท้ ลี ะ 90 องศา เน่ืองจาก Stepper Motor ท่ีใช้กันจริงๆ มีซ่ีและขดลวดมาก จึงทาให้สามารถ ควบคุมการหมุนได้ละเอียดมาก ๆ โดยการควบคุม 1 Cycle จะทาให้มอเตอร์หมุนไป 0.9 - 5 องศา แลว้ แต่เทคนคิ ทใ่ี ชใ้ นการควบคมุ การหมนุ รปู ท่ี 7.18 การเพม่ิ จานวนขดลวดและปรบั ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวรมซี ่ี (Teeth) ท่ีมา : www.Pcbheaven.com จากรูปท่ี 7.18 สงั เกตุเห็นว่ามีขดลวดอยู่ 6 ขดลวด การทางานจะต้องควบคุม เป็นขนั้ ให้ครบ 75 ขนั้ จงึ หมุนได้ครบ 1 รอบ หรอื 5 องศาต่อขนั้ การเรยี งขดลวด 6 ขดก็ไม่ได้ วางห่างกัน 60 องศาแบบตรงๆ ถ้าทาแบบนัน้ มอเตอร์จะไม่หมุน แต่ต้องเรยี งให้คู่แรกคือ ขดลวดบนสุดและล่างสุดวางห่างจากคู่ท่สี อง และสามเป็นมุม 60 + 5 = 65 องศา เพ่อื ให้มนั หมนุ ทลี ะ 5 องศา มมุ ต่างน้มี ผี ลต่อการควบคมุ และการเขยี นโปรแกรม รปู ที่ 7.19 ลกั ษณะของแกนโรเตอรแ์ บบแมเ่ หลก็ ถาวรมซี ่ี (Teeth) ท่ีมา : www.Pcbheaven.com จากรูปท่ี 7.19 เป็นตวั อย่างลกั ษณะของแกนโรเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรมซี ่จี ะเห็นว่า มี 2 จาน แต่ละจานมี 50 ซ่ี ทาใหร้ วมมซี ท่ี ส่ี รา้ งเป็นขวั้ เหนือและใตร้ วม 100 ซ่ี สาหรบั Stepper Motor ท่ีมีใช้กันอยู่จะมี 2 แบบ ข้ึนกับการต่อขดลวดภายในมอเตอร์ ได้แก่แบบ Unipolar และแบบ Bipolar แบบทน่ี ยิ มใชค้ อื แบบ Unipolar เพราะวา่ การควบคุมงา่ ยกว่า เน่ืองจากไมต่ อ้ ง กลบั ทิศของกระแสท่ีป้อนเข้าไปท่ีขดลวด แต่ถ้าเป็นแบบ Bipolar ก็ทาได้ยาก แต่สามารถ หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 147 ประยุกต์ใชง้ านได้มากกว่าใน Stepper Motor จรงิ ๆนัน้ ขดลวดจะทางานเป็น 2 ชุด (ถงึ แมจ้ ะมี ขดลวดมากกว่า 4 ก็ตาม) คอื a กบั b โดยมี 1 กบั 2 เป็นแหล่งจา่ ยไปบวกลบ และ 1a 1b 2a 2b เป็นตวั กาหนดทศิ ทางการไหลของกระแสผ่านขดลวดทงั้ สอง ขอ้ มลู ทส่ี าคญั อกี อยา่ งท่คี วรทราบคอื การทางานของ Stepper Motor นนั้ ใชก้ ระแสทส่ี ูง มากกว่าทบ่ี อรด์ คอนโทรลเลอรส์ ามารถขบั ได้ ดงั นัน้ จงึ ตอ้ งใชว้ งจรขยายสญั ญาณเรยี กว่า \"วงจร Darlington\" เป็น IC สาเรจ็ รปู เรยี กวา่ ULN2003AN หรอื รนุ่ ใกลเ้ คยี ง 7.5 การเขียนโปรแกรมควบคุมสเตป๊ เปอรม์ อเตอร์ การทาให้ Stepper Motor หมุนแบบง่ายท่ีสุดเรยี กการควบคุมแบบน้ีว่า \"Wave Drive\" คือการจ่ายไฟเข้าไปทีละขดตามลาดับ 1a 2a 1b 2b การทาให้ Stepper Motor หมนุ แบบ Full Step Drive ทาไดโ้ ดยใหก้ ระแสไหลผา่ นขดลวดทลี ะ 2 ขด ทาใหไ้ ดท้ อรก์ ออกมา มากกว่าแบบแรกประมาณ 2 เทา่ ซง่ึ เป็นวธิ ที ไ่ี ลบรารข่ี อง Arduino เลอื กใช้ รปู ที่ 7.20 Unipola Stepper motor ที่มา : www.Pcbheaven.com หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 148 รปู ที่ 7.21 การป้อนกระแสไฟฟ้าใหก้ บั Stepper motor แบบต่าง ๆ ท่ีมา : www.Pcbheaven.com การนาไปใชง้ าน เป็นตวั อยา่ งการนา Stepper Motor ต่อรว่ มกบั Potentiometer หรอื R ปรบั ค่าไดม้ าควบคุมตาแหน่งการหมนุ ของ Stepper Motor รปู ท่ี 7.22 การต่อ Stepper motor ใชง้ านรว่ มกบั Arduino ท่ีมา: www.Arduitronics.com หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 149 โปรแกรมที่ 7.4 Full Step 1 Phase รปู ท่ี 7.23 โปรแกรมควบคุมสเตป็ เปอรม์ อเตอรแ์ บบ Full Step 1 Phase หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 150 โปรแกรมที่ 7.4 Full Step 2 Phase รปู ท่ี 7.24 โปรแกรมควบคุมสเตป็ เปอรม์ อเตอรแ์ บบ Full Step 2 Phase หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 151 แบบทดสอบหลังเรยี น หน่วยที่ 7 การควบคุมมอเตอร์ คาสงั่ จงเลือกคาตอบที่ถกู ท่ีสดุ เพียงข้อเดียว 1. มอเตอรม์ อเตอรไ์ ฟฟ้า (Motor) หมายถงึ ? ก. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานกลเป็นพลงั งานไฟฟ้า ข. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานไฟฟ้าเป็นพลงั งานกล ค. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานลมเป็นพลงั งานกล ง. เครอ่ื งกลไฟฟ้าทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานความรอ้ นเป็นพลงั งานกล จ. เครอ่ื งกลไฟฟ้าชนิดหน่งึ ทเ่ี ปลย่ี นแปลงพลงั งานเป็นพลงั งานไฟฟ้า 2. มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงเป็นตน้ กาลงั ขบั เคล่อื นทส่ี าคญั อยา่ งหน่งึ ในโรงงานอุตสาหกรรม เพราะ? ก. ราคาถูก ข. ทนทาน ค. ปรบั ความเรว็ ได้ ง. ไมม่ เี สยี งรบกวน จ. ปรบั เปลย่ี นง่าย 3. กระแสไฟฟ้าในขดลวดสนามแมเ่ หลก็ (Field Coil) จะสรา้ งขวั้ แมเ่ หลก็ แบบใด? ก. ขวั้ สงู – ต่า ข. ขวั้ เหนอื -ใต้ ค. ขวั้ บน-ลา่ ง ง. ขวั้ ตะวนั ออก-ตะวนั ตก จ. ขวั้ 4. ดซี มี อเตอรป์ ระกอบดว้ ย 2 ส่วนหลกั ๆ ไดแ้ ก่? ก. ทุ่นอารม์ าเจอรแ์ ละสเตเตอร์ ข. ขวั้ แมเ่ หลก็ เหนอื -ใต้ ค. ขดลวดสนามแมเ่ หลก็ และขดลวดไฟฟ้า ง. ทุน่ อารเ์ มเจอรแ์ ละขดลวด จ. สเตเตอรแ์ ละขดลวดไฟฟ้า หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 152 5. หลกั การทางานของ DC Motor คอื ? ก. กระแสตรงตดั ผ่านแมเ่ หลก็ ขวั้ เหนือทาใหเ้ กดิ ทอรก์ ข. กระแสตรงตดั ผา่ นสนามแมเ่ หลก็ ทาใหเ้ กดิ ทอรก์ ค. กระแสสลบั ตดั ผา่ นแมเ่ หลก็ ขวั้ ใตท้ าใหเ้ กดิ ทอรก์ ง. กระแสสลบั ตดั ผ่านสนามไฟฟ้าทาใหเ้ กดิ ทอรก์ จ. กระแสสลบั ตดั ผา่ นแมเ่ หลก็ ขวั้ บนทาใหเ้ กดิ ทอรก์ 6. วงจร H-Bridge สามารถควบคุมมอเตอรไ์ ดอ้ ยา่ งไร? ก. ควบคุมทศิ ทางของมอเตอร์ ข. ควบคุมความเรว็ รอบของมอเตอร์ ค. ควบคมุ เดนิ หน้า ถอยหลงั และหยดุ นงิ่ ของมอเตอร์ ง. ควบคมุ ทศิ ทางและความเรว็ ของมอเตอร์ จ. ควบคุมมอเตอรท์ างเดยี วดว้ ยรเี ลย์ 7. หากตอ้ งการใหห้ มนุ ตามเขม็ (Clockwise: CW) ใหส้ วติ ซท์ างานอยา่ งไร? ก. ให้ S1 และ S4 ปิดวงจร และให้ S2 และ S3 เปิดวงจร ข. ให้ S1 และ S4 ปิดวงจร ค. ให้ S2 และ S3 เปิดวงจร ง. ให้ S2 และ S3 ปิดวงจร และให้ S1 และ S4 เปิดวงจร จ. ให้ S2 และ S4 ปิดวงจร และให้ S1 และ S3 เปิดวงจร 8. อุปกรณ์สารก่งึ ตวั นาทน่ี ิยมใชใ้ นวงจร H-Bridge คอื ? ก. MOSFET หรอื DIODE ข. MOSFET หรอื IGBT ค. MOSFET หรอื RESISTOR ง. MOSFET หรอื TRANSISTER จ. MOSFET หรอื SWITCH 9. หลกั การของการทางานของ Stepper Motor คอื ? ก. การมอดเู ลตสญั ญาณเฟสเซอร์ ข. การมอดเู ลตสญั ญาณตามแอมพลจิ ดู ค. การมอดเู ลตสญั ญาณตามความถ่ี ง. การจา่ ยไฟเขา้ ไปทลี ะขดตามลาดบั จ. การควบคุมไฟเขา้ ไปทลี ะขดตามลาดบั หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 153 10. วงจร Darlington เป็น IC สาเรจ็ รปู มชี อ่ื เรยี กว่า? ก. ULN2003AN ข. LM3170 ค. 2N4002 ง. IC555 จ. OSCILLATOR หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 154 แบบฝกึ หดั หนว่ ยที่ 7 การควบคมุ มอเตอร์ ตอนท่ี 1 ใหผ้ เู้ รยี นกาเครอ่ื งหมายถกู () หน้าขอ้ ทค่ี ดิ ว่าถกู และกาเครอ่ื งหมายผดิ () ในขอ้ ทค่ี ดิ วา่ ผดิ การทางานของ Stepper motor คอื การบงั คบั ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวรบนแกนสเตเตอร์ หมนุ ไปตามทศิ การบงั คบั ของขดลวดทต่ี ดิ ตงั้ บนโรเตอร์ Stepper motor มขี อ้ ดที ส่ี าคญั คอื การควบคมุ ตาแหน่งของการหมนุ ไดอ้ ย่างแม่นยา ขดลวด Stepper motor ทค่ี วบคุมการหมุนแบบสข่ี วั้ แต่ละขดหา่ งกนั 45 องศา การบงั คบั ให้ Stepper motor หมนุ นัน้ ไมไ่ ดเ้ ป็นแค่การใสแ่ รงดนั คงทไ่ี ปทข่ี วั้ บวก ลบเท่านนั้ ตอ้ งใส่แรงดนั ใหถ้ กู ตอ้ งจากจงั หวะทค่ี วรจะเป็น การหมนุ Stepper motor ทาโดยการจา่ ยกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวดทลี ะขดเพ่อื ทาให้ เกดิ สนามแมเ่ หลก็ ซง่ึ จะไปดดู ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวะทอ่ี ยบู่ นสเตเตอรเ์ คล่อื นท่ี ทศิ ของการหมนุ Stepper motor ขน้ึ กบั ลาดบั การจา่ ยกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวด ทศิ ของการหมนุ กจ็ ะขน้ึ กบั ลาดบั การจา่ ยกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวด โดยการบงั คบั ในลกั ษณะน้เี รยี กวา่ Half coil excitation การป้อนแบบ Full Step Drive หรอื การป้อนแบบทลี ะ 2 ขดลวดจะใหท้ อรก์ มากกวา่ การพฒั นา Stepper motor ต่อโดยเพม่ิ จานวนขดลวดและปรบั ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวรมซี ่ี (Teeth) ซง่ึ ทาหน้าทเ่ี ป็นจานวนขวั้ ของแมเ่ หลก็ มากขน้ึ การต่อขดลวดภายในมอเตอร์ ไดแ้ ก่แบบ Unipolar และแบบ Muti-Bipolar หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 155 ตอนท่ี 2 คาสงั่ ใหผ้ เู้ รยี นทดลองการควบคมุ มอเตอร์ ดว้ ยบอรด์ Arduino Uno R3 โดยใชเ้ วลา 180 นาที จดุ ประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม 1. สามารถควบคมุ DC Motor ไดถ้ ูกตอ้ ง 2. สามารถควบคุม Stepper Motor ไดถ้ กู ตอ้ ง 3. สามารถแกป้ ัญหาในการทางานของบอรด์ Arduino Uno R3 ได้ 4. สามารถต่อใชง้ านและอพั โหลดโปรแกรมใหก้ บั บอรด์ Arduino Uno R3 ได้ อปุ กรณ์การทดลอง 1. โปรแกรม Arduino IDE 1 โปรแกรม 2. สายโหลด USB Arduino Uno R3 1 เสน้ 3. บอรด์ Arduino Uno R3 1 บอรด์ 4. สายต่อวงจร 1 ชดุ 5. เครอ่ื งคอมพวิ เตอร์ 1 เครอ่ื ง 6. DC Motor 1 ตวั 7. Hook-up Wires 10 เสน้ 8. Breadboard 1 แผง 9. A Momentary Switch or Button 1 ตวั 8. Potentiometer ขนาด 10kΩ 1 ตวั 9. Transistor เบอร์ TIP120 1 ตวั 10. Diode เบอร์ 1N4001 1 ตวั 11. 9V Battery 1 กอ้ น 12. Stepper Motor 1 ตวั 13. U2004 Darlington Array (if using a unipolar stepper) 1 ตวั 14. H-Bridge SN754410ne (if using a bipolar stepper) 1 ตวั 15. Power Supply Appropriate for your Particular Stepper 1 ตวั หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 156 การทดลองที่ 7.1 การควบคมุ DC Motor ขนั้ ตอนการทดลอง 1. เปิดโปรแกรม Arduino IDE 2. ต่อวงจรดงั รปู ท่ี 7.25 3. เขยี นโปรแกรมและอพั โหลดโปรแกรม รปู ที่ 7.25 การต่อวงจรสาหรบั ควบคมุ มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง Code รปู ที่ 7.26 โปรแกรมสาหรบั การทดลองท่ี 7.1 หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 157 ประเมินผลการทดลอง 10 คะแนน 10 คะแนน 1. สามารถเขยี นโปรแกรมและต่อวงจรไดถ้ ูกตอ้ ง 2. สามารถทดสอบและอธบิ ายการทางานได้ ………………… คะแนน ถกู ตอ้ ง รวมคะแนนภาคปฏิบตั ิ การทดลองท่ี 7.2 การควบคมุ Stepper Motor ขนั้ ตอนการทดลอง 1. เปิดโปรแกรม Arduino IDE 2. ต่อวงจรดงั รปู ท่ี 7.27 3. เขยี นโปรแกรมและอพั โหลดโปรแกรม รปู ที่ 7.27 การเชอ่ื มต่อบอรด์ Arduino กบั Stepper Motor Code รปู ท่ี 7.28 โปรแกรมสาหรบั การทดลองท่ี 7.2 หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 158 ประเมินผลการทดลอง 10 คะแนน 10 คะแนน 1. สามารถเขยี นโปรแกรมและต่อวงจรไดถ้ กู ตอ้ ง 2. สามารถทดสอบและอธบิ ายการทางานได้ ………………… คะแนน ถูกตอ้ ง รวมคะแนนภาคปฏิบตั ิ หน่วยที่ 7 : การควบคมุ มอเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 159 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยที่ 7 การควบคมุ มอเตอร์ 1. ก 2. ค 3. ข 4. ก 5. ข 6. ง 7. ก 8. ข 9. ง 10. ก เฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยที่ 7 การควบคมุ มอเตอร์ 1. ก 2. ค 3. ข 4. ก 5. ข 6. ง 7. ก 8. ข 9. ง 10. ก เฉลยแบบฝึ กหดั หน่วยท่ี 7 การควบคมุ มอเตอร์ ตอนท่ี 1 ใหผ้ เู้ รยี นกาเครอ่ื งหมายถูก () หน้าขอ้ ทค่ี ดิ ว่าถกู และกาเครอ่ื งหมายผดิ () ในขอ้ ทค่ี ดิ ว่าผดิ  การทางานของ Stepper motor คอื การบงั คบั ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวรบนแกนสเตเตอร์ หมนุ ไปตามทศิ การบงั คบั ของขดลวดทต่ี ดิ ตงั้ บนโรเตอร์  Stepper motor มขี อ้ ดที ส่ี าคญั คอื การควบคุมตาแหน่งของการหมุนไดอ้ ยา่ ง แมน่ ยา  ขดลวด Stepper motor ทค่ี วบคุมการหมนุ แบบสข่ี วั้ แต่ละขดห่างกนั 45 องศา  การบงั คบั ให้ Stepper motor หมนุ นนั้ ไมไ่ ดเ้ ป็นแค่การใสแ่ รงดนั คงทไ่ี ปทข่ี วั้ บวก ลบ เท่านนั้ ตอ้ งใสแ่ รงดนั ใหถ้ ูกตอ้ งจากจงั หวะทค่ี วรจะเป็น  การหมนุ Stepper motor ทาโดยการจา่ ยกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวดทลี ะขดเพ่อื ทาให้ เกดิ สนามแมเ่ หลก็ ซง่ึ จะไปดดู ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวะทอ่ี ยบู่ นสเตเตอรเ์ คลอ่ื นท่ี  ทศิ ของการหมนุ Stepper motor ขน้ึ กบั ลาดบั การจา่ ยกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวด  ทศิ ของการหมนุ กจ็ ะขน้ึ กบั ลาดบั การจ่ายกระแสเขา้ ไปทข่ี ดลวด โดยการบงั คบั ใน ลกั ษณะน้เี รยี กว่า Half coil excitation  การป้อนแบบ Full Step Drive หรอื การป้อนแบบทลี ะ 2 ขดลวดจะใหท้ อรก์ มากกว่า  การพฒั นา Stepper motor ต่อโดยเพมิ่ จานวนขดลวดและปรบั ใหแ้ มเ่ หลก็ ถาวร มซี ่ี (Teeth) ซง่ึ ทาหน้าทเ่ี ป็นจานวนขวั้ ของแมเ่ หลก็ มากขน้ึ  การต่อขดลวดภายในมอเตอร์ ไดแ้ ก่แบบ Unipolar และแบบ Muti-Bipolar หน่วยท่ี 7 : การควบคมุ มอเตอร์