สวัสดีเพื่อนๆ ชาว Maker, สายหุ่นยนต์ และวิศวกรสายระบบขับเคลื่อนทุกคนครับ! ⚡🏎️ สำหรับใครที่เคยเริ่มทำโปรเจกต์เกี่ยวกับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน (Brushless DC หรือ BLDC Motor) น่าจะเคยเวียนหัวกับ "กล่องเวทมนตร์" หรือตัวคอนโทรลเลอร์ขับมอเตอร์ที่เราต้องสุ่มต่อสาย 3 เส้นเข้ากับแบตเตอรี่ที่มี 2 สายกันใช่ไหมครับ? ลองมั่วต่อผิดสายทีไร นอกจากมอเตอร์จะไม่หมุนแล้ว ควันยังอาจพุ่งออกจากแบตเตอรี่ให้ตกใจเล่นๆ อีกด้วย!

เพื่อแก้ปัญหานี้ ค่ายชิประดับโลกอย่าง Infineon จึงได้ส่งไอเทมเด็ดอย่าง Infineon BLDC Shield IFX007T บอร์ดไดรฟ์มอเตอร์เกรดอุตสาหกรรมที่ออกแบบมาในรูปทรง Shield สำหรับเสียบซ้อนบน Arduino UNO ได้พอดีเป๊ะ! จุดเด่นคือความยืดหยุ่นที่สามารถขับได้ทั้งมอเตอร์กระแสตรง (Brushed DC) ทั่วไป และมอเตอร์ความเร็วสูงไร้แปรงถ่าน (Brushless BLDC) ในบอร์ดเดียวครับ!

4 โหมดการทำงาน ขับมอเตอร์ได้หลากหลายรูปแบบ 🛠️⚙️

บนบอร์ดบรรจุชิป Half-Bridge เบอร์ **IFX007T** จำนวน 3 ตัว ทำให้ปรับเปลี่ยนโหมดการควบคุมมอเตอร์ผ่านไลบรารีซอฟต์แวร์ได้อย่างหลากหลายดังนี้ครับ:

• 1. Half Bridge Mode (หมุนทิศทางเดียว 3 ตัว): ชิป IFX007T แต่ละตัวทำหน้าที่เป็น 1 ฮาฟบริดจ์ สามารถนำไปต่อขับมอเตอร์ DC ทั่วไปได้สูงสุดถึง 3 ตัว ปรับความเร็วแยกอิสระจากกัน (โดยสายอีกข้างของมอเตอร์ต่อลง Ground)
• 2. H-Bridge Mode (หมุนสองทิศทาง): เมื่อรวมฮาฟบริดจ์ 2 ช่องเข้าด้วยกัน จะกลายเป็น H-Bridge (ช่อง U และ V) ทำให้ปรับความเร็วและสั่งหมุนกลับทิศทางมอเตอร์ DC ได้สบายๆ และช่องที่เหลือ (ช่อง W) ยังนำไปขับมอเตอร์ DC ทิศทางเดียวได้อีก 1 ตัว! ยิ่งไปกว่านั้น ไลบรารีเวอร์ชัน V1.1.0 ยังอัปเดตให้สามารถใช้ช่องกลาง V เป็นขั้วร่วม เพื่อขับมอเตอร์ DC สองทิศทางแยกอิสระได้ถึง 2 ตัวเลยครับ!
• 3. BLDC Mode - BEMF (Sensorless): โหมดไฮไลต์สำหรับขับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน (BLDC) เพียงต่อสาย 3 เส้นของมอเตอร์เข้ากับขั้ว U, V, W ตัวไลบรารีจะใช้เทคนิคตรวจจับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำย้อนกลับ (Back Electromotive Force) ทำให้ขับมอเตอร์ได้ลื่นไหลโดยไม่ต้องพึ่งเซนเซอร์ Hall-Sensor
• 4. Hall-Sensor Mode: รองรับมอเตอร์ BLDC แบบมีสายเซนเซอร์ Hall-Sensor เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการคุมตำแหน่งอย่างมีประสิทธิภาพ และยังสามารถเลือกโหมด "Field Weakening Range" เพื่อเร่งความเร็วรอบมอเตอร์ขึ้นเป็น 2 เท่า (แลกกับแรงบิดที่ลดลง) ได้อีกด้วย

ซอฟต์แวร์ และระบบ TINA Online Simulation 💻🌐

ด้านการพัฒนาซอฟต์แวร์ สามารถเขียนโปรแกรมผ่าน Arduino IDE โดยดาวน์โหลดไลบรารีทางการ Infineon IFX007T-Motor-Control บน GitHub ซึ่งมีตัวอย่างโค้ดให้ครบทุกโหมด รวมถึงสคริปต์ `BLDC_Find_Polepairs` ที่ช่วยตรวจหาจำนวนคู่ขั้วแม่เหล็กของมอเตอร์ได้โดยอัตโนมัติแม้มอเตอร์จะไม่มี Datasheet!

นอกจากนี้ Infineon ยังมีระบบจำลองวงจรออนไลน์ (TINA Simulation) พร้อมวิเคราะห์แรงบิด ให้เข้าไปทดลองก่อนซื้อจริงได้ ทั้งโหมด Half-Bridge TINA Simulation และโหมด Full-Bridge TINA Simulation อีกด้วยครับ!

รูปภาพตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน และไดอะแกรมแต่ละโหมด 📸

ตัวอย่างการนำบอร์ดไปประยุกต์ใช้งานขับมอเตอร์ DC สองทิศทาง และมอเตอร์ BLDC

การทำงานโหมด Half-Bridge ขับมอเตอร์ DC ทิศทางเดียวได้สูงสุด 3 ตัว

การทำงานโหมด H-Bridge รวม 2 ช่องเป็นเอชบริดจ์ ควบคุมการหมุนกลับทิศทางมอเตอร์

การทำงานโหมด BLDC สลับเฟสขับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน 3 สายแบบเรียลไทม์

ตำแหน่งขั้วต่อ Terminal ขาออก U, V, W บนบอร์ด IFX007T

ผลการวิเคราะห์แรงบิดและความเร็วรอบผ่านระบบ TINA Online Simulation