มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง และการควบคุมความเร็ว

ก่อนอื่นเรามารู้จักกันก่อนว่ามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงคืออะไร ? ครับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ DC มอเตอร์ที่เราเรียกกัน เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่ง โดยหน้าที่ของมันคือเป็นต้นกำลังทางกลให้กับงานที่เราจะนำไปใช้ เช่น ขับเคลื่อนล้อรถบังคับขนาดเล็ก ซึ่งตัวมอเตอร์จะเปลี่ยนพลังงานจากพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงไปเป็นพลังงานกล และที่เราเลือกใช้มอเตอร์ประเภทนี้ในการทำหุ่นยนต์ หรือของเล่นก็เพราะ มอเตอร์ชนิดนี้มีความง่ายในการควบคุม และอีกทั้งยังสามารถหาแหล่งพลังงานได้ง่าย ตัวอย่างแหล่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงก็คือ แบตเตอรี่ ที่เรารู้จักกันนี่เอง มีรูปให้ดูด้วยนะครับ

ในการควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนั้นทำได้ไม่ยากเลยครับ แค่เพียงเราปรับค่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเริ่มทำงานที่ 3 โวลท์ หากเราปรับแรงดันสูงกว่า 3 โวลท์เล็กน้อยมอเตอร์ก็จะหมุนช้า แต่หากเราปรับแรงดันที่จ่ายให้มอเตอร์มากขึ้นความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงก็จะมากขึ้นเรื่อย เหมือนความสัมพันธ์นี้



แต่เนื่องจากว่าแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงโดยทั่วไปนั้นจะให้แรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างคงที่ ทำให้การปรับแรงดันไฟฟ้าทำได้ยาก ดังนั้นจึงมีการปรับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจากค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นสี่เหลี่ยม ที่เรียกว่า Pulse Width Modulation (PWM) ดังรูปด้านล่างนี้


กราฟคลื่นแรงดันแบบ Pulse Width Modulation

ในการขับมอเตอร์กระแสตรงนั้น โดยทั่วไปจะนิยมใช้วงจรที่เรียกว่า H-Bridge ซึ่งมีอยู่ในไอซีเบอร์ L298 โดยการทำงานของ L298 นั้นจะทำร่วมกับบอร์ด Arduino เพื่อให้การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ทำได้ง่าย และสะดวกดังภาพด้านล่าง ซึ่งการควบคุมความเร็วของมอตอร์กระแสตรงโดยอาศัยบอร์ด Arduino นั้นจะทำได้โดยการเขียนโปรแกรมควบคุม ซึ่งในส่วนนี้จะพูดถึงรายละเอียดในครั้งต่อไป สวัสดีครับ


วงจร Arduino ต่อกับ วงจร H-Bridge ซึ่งมีอยู่ในไอซีเบอร์ L298



รูป Block Diagram ของ IC L298