センサレスブラシレスＤＣモータ

ブラシレスモータドライブボード	コンパレータボード＋ＣＰＵボード	ブラシレスモータ

　ここでは、下図のように互いに１２０度に配置された３相の電磁コイルＵ、Ｖ、Ｗを持つ、ブラシレスモータについて考えてみます。動作原理の説明はＲＥＮＥＳＡＳのサイトに解りやすく解説されています。

◎ロータリースイッチによる実験
　モータコイルの通電パターンを、W(+)V(-）　→　U(+)V(-)　→　U(+)W(-)　→　V(+)W(-)　→　V(+)U(-)　→　W(+)U(-)
のように６０度毎の変化を繰り返すことによってコイル磁束を変化させ、回転子と永久磁石との間にトルクを生じさせ、ＣＷ（時計回り）方向に回転します。　反時計回り（ＣＣＷ）に回したいときには、上とは逆方向に通電パターンを変化させます。確認のため、２入力１２接点のロータリースイッチを使って手動で回転させてみました。

ブラシレスモータ断面	ブラシレスモータと手動ロータリースイッチ

　その他、Ｕ、Ｖ、Ｗ相共通にＡＮＤゲートに繋がった＋側ＱＵ端子、−側ＱＬ端子があります。ＱＵ端子、ＱＬ端子にＲＢタイマの出力を入力し、全体のモータ駆動信号をＰＷＭ制御しています。また、モータドライブボード上の半固定抵抗ＶＲの値をマイコン側のＰ１＿７に接続し、ＡＤ変換して読み込み、周期２５μｓのＰＷＭ波形のデユーティ比を変えて速度制御しています。

（２）コンパレータボード

　電力消費を抑えて効率良く回転させるためには、通電させるタイミングが重要になります。そのためには、回転子の位置を知る必要があります。ここで扱うブラシレスモータはセンサレスブラシレスＤＣモータですので、回転子の位置を検出し通電タイミングをとるためにコイルの誘起電圧を検出して位置を推定します。詳しい理論や解説は専門書に譲るとして、それぞれの相の誘起電圧が正から負、負から正に変わるゼロクロス点の組み合わせが通電させるタイミングの目安になります。ここでは、ゼロクロス点を検出するために、誘起電圧をコンパレータに入力して、その出力信号を利用してタイミングをとっています。３相の誘起電圧の和（U相＋Ｖ相＋Ｗ相）の値は常に平均値０、一定となりますので、３相の誘起電圧の和とＵ相の誘起電圧とをコンパレータに入力し、出力値をｐ３＿３（ＩＮＴ３）に、また同じように、Ｖ相と比較した出力値をｐ３＿４（ＩＮＴ２）に、Ｗ相と比較した出力値をＰ１＿７（ＩＮＴ１）に入力します。使用したコンパレータボードの回路は下図のようになります。

　コンパレータボード
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

３）ヘッダーファイル　ctrl_blm3.h
　/*****************************************************/
　/* ctrl_blm3.h */
　/*****************************************************/
　#define CLOCK 20000

　void init(void);

　void wait_us(unsigned long int usec); // us単位のﾀｲﾏ
　void wait_ms(unsigned long int msec); // ms単位のﾀｲﾏ
　void delay(void); // 6usの遅延関数

　void timer_rb2_init(void); // ﾀｲﾏRB2初期化
　void timer_rj2_init(void); // ﾀｲﾏRJ2初期化
　void timer_rc_init(int ad); // ﾀｲﾏRC初期化
　void uart0_init(void);

　void int123_init(void); // INT123 初期化

　void CLK_ON(void); // ﾀｲﾏRJ2 ｽﾀｰﾄ 関数
　void CLK_OFF(void); // ﾀｲﾏRJ2 ｽﾄｯﾌﾟ関数
　int Get_AD0(void); // AN0端子 AD変換関数
　int Get_AD1(void); // AN1端子 AD変換関数
　int Get_AD2(void); // AN2端子 AD変換関数
　int Get_AD3(void); // AN3端子 AD変換関数
　int Get_AD4(void); // AN4端子 AD変換関数
　int Get_AD7(void); // AN7端子 AD変換関数

　void OUT_WV(int m);// WV W+:p3_7 V-:p4_5
　void OUT_UV(int m);// UV U+:p1_6 V-:p4_5
　void OUT_UW(int m);// UW U+:p1_6 W-:p3_5
　void OUT_VW(int m);// VW V+:p4_7 W-:p3_5
　void OUT_VU(int m);// VU V+:p4_7 U-:p1_4
　void OUT_WU(int m);// WU W+:p3_7 U-:p1_4

　int UART0_tx(char data); // １文字送信関数
　int UART0_rx(void); // １文字受信関数
　void UART0_tx_str(char *str);// 文字列送信関数
　void CRLF(void); // 改行表示関数
　void UART0_sp_send(void); // UART0 ｽﾍﾟｰｽｺｰﾄﾞ送信関数
　void UART0_crlf_send(void); // CR　LFｺｰﾄﾞ送信
　void UART0_hex_send(unsigned char d);// 16進ｺｰﾄﾞ送信関数

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