設計者:張元銘
使用軟體:AutoCad
設計目的:
因為用在遙控飛機上的無刷馬達電子變速器,不像遙控車需要反向,因為系上專題需要,且不想花太多錢,所以想自己用Arduino控制開關,讓無刷馬達轉向。
設計原理:
無刷馬達和有刷馬達的接線不同在於:無刷馬達是控制三個(或多個)相位的電磁鐵。當電子變速器(ESC)從接收機(Receiver)收到PWM訊號,會將其轉換為電磁鐵輪流開關的速度,當訊號開啟的時間越長,開關速度越快,來控制轉速。而電子變速器控制開關速度的方法,就是利用場效電晶體(Mosfet)做開關。
(可參考http://ezphysics.nchu.edu.tw/prophys/electron/lecturenote/7_2.pdf)
要達到讓無刷馬達轉向,必須要手動交換三條線的其中兩條線,因此希望在電子變速器和無刷馬達之間,接上一個H-bridge,控制轉向。
(其運作原理可參考http://www.my3c.com/2011/11/bldc-motor.html)
然而,一般常見的H bridge只能適用在直流電,若要在電子變速器和無刷馬達之間做出H bridge,必須是可以允許交流電的開關,網路上找到兩種利用Mosfet做成的交流開關,其接線如下。在這次實作中,選擇右邊那種,將兩個Mosfet反接,只要兩個同時開啟就可以允許雙向電流流過。
因為無刷馬達需要的電流非常大,一般PCB版上細的線承受不了這麼大的電流,下面這個網站可以計算多少電流需要搭配線寬多少才適合。
電路圖:
說明:
圖中中間偏左的部分可看到四個小三角形,是自創的交流開關符號,每個三角形都代表一組在右上角的三角形線路,也就是兩個Mosfet反接的電路,其訊號源Gate相連,並接到Aduino。而這四個開關分別控制由電子變速器接到無刷馬達的兩條線。
而電子變速器的另一頭除了接上鋰電池的11.1V,另外三條分別是供電給Arduino的5V及GND,以及從Arduino(Pin 10)讀到的PWM訊號。Pin 3.5.6.9,則接到交流開關的Gate,Pin 0 是一個小開關的input訊號,決定是否轉向,而A0則是一個電位計,控制無刷馬達的旋轉速度。
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