การประยุกต์ใช้บอร์ดอาดูโน่ควบคุมความเร็วมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน สำหรับรถจักรยานไฟฟ้า

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ปองพล แสนสอน

คณะเทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี

รองศาสตราจารย์ ดร.สุนทร สุทธิบาก

คณะเทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ชญานนท์ แสงมณี

คณะเทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี

อาจารย์กมลรัตน์ ดีสภา

คณะเทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี

อาจารย์วิศรุต นามมหาจักร

คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี

คำสำคัญ

คำสำคัญ: บอร์ด Arduino, มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน, รถจักรยานไฟฟ้า
Keywords: Arduino-based, BLDC, Electric Bicycle Application

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ บทความนี้นำเสนอการประยุกต์ใช้บอร์ด Arduino ออกแบบและพัฒนาการควบคุมความเร็วมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านสำหรับรถจักรยานไฟฟ้า วงจรควบคุมที่ออกแบบทำงานโดยรับสัญญาณจากเซนเซอร์ตรวจจับสนามแม่เหล็ก ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในมอเตอร์ เพื่อตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์ จากนั้น Arduino จะประมวลผลข้อมูลที่ได้รับและสร้างสัญญาณควบคุมที่เหมาะสมไปยังชุดขับอินเวอร์เตอร์สามเฟสให้จ่ายแรงดันและกระแสไฟฟ้าไปยังขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน การทดสอบการทำงวาน พบว่าสามารถอ่านค่าจากเซนเซอร์ตรวจจับสนามแม่เหล็กและสร้างลำดับเฟสได้อย่างถูกต้องและการขับมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านให้เริ่มหมุนที่แรงดันต่ำกว่ากล่องควบคุมทั่วไป การวิเคราะห์รูปคลื่นแรงดันควบคุม ที่ความถี่ 500 เฮิรตซ์ รูปคลื่นไม่คงที่และมีฮาร์มอนิกส์สูง ทำให้มอเตอร์หมุนเร็วเกินไปและมีอาการกระตุก ที่ความถี่ 10 กิโลเฮิรตซ์ รูปคลื่นมีความคงที่มากขึ้น ฮาร์มอนิกส์ลดลง ทำให้มอเตอร์ทำงานได้เสถียรขึ้นและควบคุมความเร็วได้ดีขึ้น คำสำคัญ: บอร์ด Arduino, มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน, รถจักรยานไฟฟ้า
ABSTRACT This paper presents the application of an Arduino board in the design and development of a speed control for a brushless DC motor (BLDC) used in electric bicycles. The designed control circuit operates by receiving signals from Hall-effect sensors embedded inside the motor to detect the rotor position. The Arduino then processes the acquired data and generates appropriate control signals to the three-phase inverter driver, which supplies voltage and current to the stator windings of the BLDC motor. Experimental results show that the system can successfully read signals from the Hall-effect sensors, generate the correct phase sequence, and drive the BLDC motor to start rotating at a lower voltage compared to conventional controllers. Analysis of the control voltage waveform at 500 Hz indicates instability and high harmonic distortion, causing the motor to rotate excessively fast with noticeable torque ripple. At 10 kHz, however, the waveform becomes more stable with reduced harmonic components, resulting in smoother motor operation and improved speed control.

reference

[1] Simulation of Brushless DC Motor Controller in SEM Electric Car Prototypes. (2567) สืบค้นจากhttps://www.researchgate.net/publication/348107395_Simulation_of_Brushless_DC_Motor_Controller_in_SEM_Electric_Car_Prototypes.
[2] The Most Effective Way to Commutate a BLDC Motor. (2567). สืบค้นจาก https://www.sameskydevices.com/blog/what-is-the-most-effective-way-to-commutate-a-bldc-motor?srsltid=AfmBOorFZNqJh-YkOWzXMrxIK3p3N-5yc7LH7dqb_Hbt73x-s2TuD6NR
[3] What is Arduino Nano? A Getting Started Guide. (2567). สืบค้นจาก https://www.rs-online.com/designspark/what-is-arduino-nano-a-getting-started-guide.
[4] BLDC Motor Controller Using Arduino. (2567). สืบค้นจาก https://forum.arduino.cc/t/bldc-motor-controller-using-arduino/267372
[5] IRF1010E Datasheet(PDF) 1 Page - International Rectifier. (2567). สืบค้นจาก https://www.alldatasheet.com/html-pdf/68107/IRF/IRF1010E/47/1/IRF1010E.html.

ดาวน์โหลด PDF