ภาคไดรเวอร์          

         สำหรับในภาคนี้เราจะได้เห็นการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ที่เราได้สร้างมากันซักทีนะครับ เพื่อที่เราจะได้เรียนรู้การขับภาคไดรเวอร์มอเตอร์  และการทำงานของภาคไดรเวอร์มอเตอร์ ที่ชัดเจน แต่ในการขับ ผมจะขอกล่าวถึงพื้นฐานในด้านการคอนโทรนก่อน ก็คือการขับแบบ Manual (ควบคุมด้วยมือ) เราจะใช้ปุ่มกดในการสั่งลอจิกให้กับ ภาคไดรเวอร์มอเตอร์ ก่อนที่เราจะไปเรียนรู้การขับ แบบ Automatic (การขับ แบบอัตโนมัติ)  ก็ คือ การขับโดยการเขียนโปรแกรมนั้นเองครับ แต่ก่อนที่เราจะเรียนรู้กันผมขออธิบายการทำงานของวงจรพื้นฐานในภาคไดรเวอร์มอเตอร์ ให้เราได้เข้าใจกันก่อนนะครับ.

ภาคไดรเวอร์

            สำหรับวงจรพื้นฐานที่เราควรจะได้เรียนรู้กันในภาคนี้ก็ เป็นวงจรขับมอเตอร์ กระแสตรง (DC. Motor) ให้สามารถ กลับทิศทางในการหมุนได้  ก่อน ส่วนการควบคุมความเร็ว  หรือการควบคุมตำแหน่ง นั้นก็ ใช้หลักการเดียวกัน แต่อาจจะออกแบบวงจรลอจิกเพิ่มขึ้น มีสัญญาณที่ส่งกลับมาเพื่อตรวจสอบ หรือเขียนโปรแกรมในขั้นที่สูงไปกว่านี้  แต่ในตอนนี้เราจะมาศึกษาวงจรพื้นฐานกันก่อน ซึ่งผมจะขอแบ่งเป็น 2 วงจรหลักด้วยกัน ก็คือ

1.   ลอจิกบัฟเฟอร์  เป็นวงจรลอจิกที่ออกแบบไว้ เพื่อขยายสัณญาณในเบื้องต้น ป้อน สัญญาณ ให้กับตัวขยายหลัก และโดยส่วนใหญ่จะออกแบบไว้ป้องกัน ตัวขยายหลักและตัวคอนโทรนของเราอีกด้วย

2.   วงจร ไดรเวอร์กำลัง เป็นวงจรที่ขับ กระแส และแรงดัน สูง ให้กับมอเตอร์  ที่เราต้องการขับ ตามความต้องการ ซึ่ง ในภาคนี้อาจเราจะสามารถรู้ได้ ว่าไดรเวอร์ ของเราสามารถขับมอเตอร์ ได้สูงสุดกี่โวลต์ โดยดูได้จาก เกณฑ์ การขยายของ ตัวไดรนั้นเอง แต่สำหรับไอซีสำเร็จรูปแล้ว เราไม่สามารถดูได้ แต่จะมี Data sheet  ให้เราอยู่แล้ว  ส่วนตัวขับในภาคนี้ ที่นิยมใช้ก็ คือ อุปกรณ์จำพวก ทรานซิสเตอร์    มอสเฟต  ออปแอมป์  แล้วแต่จะเลือกใช้  หรือว่าจะใช้รีเลย์ ในการต่อก็ได้ เพราะว่ารีเลย์ จะจ่ายแรงดันสูงสุดตามแหล่งจ่าย ในลักษณะที่ นำมาใส่ในรถกระป๋องเพื่อเพิ่มความเร็ว นั้นเอง

                เมื่อเราทราบแล้วว่าในภาคไดรเวอร์ จะประกอบได้ด้วยวงจรอะไรบ้าง ดังนั้น เมื่อเราไปออกแบบ หรือ ต้องการดูรายละเอียด ของไดรเวอร์ให้ตรงกับงานของเราก็สามารถทำได้โดยง่ายขึ้นแน่นอนครับ

            สำหรับวงจรไดรแล้วไม่มีขอบเขตจำกัดในการออกแบบนะครับ  แต่ในที่นี้เพื่อง่ายต่อการเข้าใจผมจะขอยกตัวอย่างอธิบายการทำงานของวงจรไดรเวอร์ ด้วยรีเลย์ก่อนนะครับ  มาดูกันนะครับว่ารีเลย์ทำงานอย่างไร

                    รูปที่ 1 วงจรภายในรีเลย์

            จากรูปที่ 1 เป็นวงจรภายในของรีเลย์ 1 หน้าสัมผัส คือ จะมีขาที่เป็นขดลวด 2 ขาทางด้านซ้ายเมื่อเราจ่ายกระแสผ่าน ขดลวดก็จะทำให้เกิด สนามแม่เหล็ก ทำให้หน้าสัมผัส ขา คอมมอน ที่สัมผัสอยู่กับหน้าสัมผัส NC (Nomal Closs) หรือหน้าสัมผัสปกติปิด หน้าสัมผัสคอมมอนดึงลงมาแตะ ที่หน้าสัมผัส  NO (Nomal Open)หรือหน้าสัมผัส ปกติเปิด และเมื่อไม่มีกระแสไหลผ่านขดลวด หน้าสัมผัสคอมมอน ก็ จะดีดกลับไปยังหน้าสัมผัส NC ตามปกติ จะสังเกต เห็นว่ารีเลย์ ก็ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ตัวนึง แต่เป็นสวิตช์ที่ควบคุมการปิดเปิดด้วย ไฟฟ้านั้นเอง มาดูกันว่า ถ้าเราต่อขา NC เข้ากับ ไฟ + และต่อ ขา NO เข้ากับ ไฟกราวด์  เสร็จแล้ว มาดูเอาต์พุต ที่ขา คอมมอน จะเห็นว่า มีไฟ + ออกมาที่ขา คอมมอน เท่ากับแหล่งจ่ายไฟบวก และเมื่อ เราจ่ายไฟให้กับขดลวดของรีเลย์  เอาต์พุตที่ออกมาที่ขาคอมมอน ก็จะกลายเป็นกราวด์  ทันที และเมื่อเราหยุดจ่ายไฟให้กับขดลวด ของรีเลย์เราก็  ก็จะดีดกลับไปเป็น ไฟ + เช่นเดิม ในที่นี้ ผมใช้ ทรานซิสเตอร์  เพื่อทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ ขับ รีเลย์ โดยใช้ Input Logic ขับ ทราสซิสเตอร์ เพื่อขับ Relay อีกที ดังนั้นวงจรนี้ ส่วนลอจิกบัฟเฟอร์ก็คือ ทรานซิสเตอร์ ส่วนไดรเวอร์กำลังก็คือ Relay นั้นเอง

            ต่อไปเรามาดูพื้นฐานการทำงานของ DC มอเตอร์ หรือ มอเตอร์ กระแสตรง ในที่นี้จะขอกล่าวอีกที ตัวมอเตอร์จะ มีขั้วให้เราได้ใช้งานอยู่ 2 ขั้วด้วยกัน คือ ขั้ว +   และขั้ว –  การจ่ายไฟให้กับ ขั้วบวก  และจ่ายกราวด์ ให้กับขั้ว – มอเตอร์ ก็จะหมุนตามเข็มนาฬิกา  และเมื่อเราจ่ายไฟ + ให้กับ ขั้ว – และจ่ายกราวด์ ให้กับขั้ว + มอเตอร์ก็จะหมุนทวนเข็มนาฬิกานั้นเองครับ  แต่เมื่อเราจ่าย + ทั้ง 2 ขั้ว หรือจ่าย กราวด์ ทั้ง 2 ขั้ว มอเตอร์ ก็จะไม่หมุนครับ

เมื่อเรารู้หลักการของมอเตอร์ และรีเลย์แล้ว  ต่อไปจะมาดูกันว่า เราจะต่อ รีเลย์ อย่างไร ถึงจะสามารถที่จะขับมอเตอร์ให้เปลี่ยนทิศทางได้

                                    รูปที่ 2  วงจรกลับทิศทางการหมุนของ DC มอเตอร์ โดยใช้ รีเลย์

            จากวงจรในรูปที่ 2  เมื่อเราให้อินพุต A เป็น "1" รีเลย์  RL1 ก็จะทำงาน ดึงขาคอมมอน ลงกราวด์ เมื่อไล่วงจรแล้ว จะเห็นว่า ไฟ + จาก RL2 จะเข้าขั้ว + ของมอเตอร์  ไหลผ่านขดลวดของมอเตอร์ลงกราวด์ ที่  RL1 ทำให้มอเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา เมื่อเราให้อินพุต A เป็น "0" รีเลย์ ทั้ง 2 ตัวจะไม่ทำงานเมื่อไล่วงจรดูจะเห็นว่า มอเตอร์ทั้ง 2 ขั้ว จะได้รับไฟ + ทำให้มอเตอร์ไม่หมุน และเมื่อเรากด เมื่อเราให้อินพุต B เป็น "1"   รีเลย์ RL 2 ก็จะทำงานดึงหน้าสัมผัสคอมมอน ลงกราวด์เมื่อไล่วงจรดู จะเห็นว่า ไฟ +  RL1 เข้า ขั้ว – ไหลผ่านขดลวดของมอเตอร์ลงกราวด์ที่ RL2 ทำให้มอเตอร์ หมุนทวนเข็มนาฬิกา  และเมื่อเราให้อินพุต A  และ B  เป็น "1"  พร้อมกัน เมื่อไล่วงจรดู จะเห็นว่า จะไม่มีไฟเข้ามอเตอร์ทั้ง 2 ขั้ว จากวงจรก็ คงรู้กันแล้วนะครับว่าการต่อวงจรกลับทิศทางของมอเตอร์ DC นั้นเป็นอย่างไร 

             วงจรไดรมอเตอร์ ด้วยรีเลย์ นั้นมีข้อดีตรงที่ทนทานต่อกระแสสูง แต่มีข้อจำกัด และข้อเสีย อยู่บ้าง สำหรับงานที่ต้องการความละเอียด เช่น ปัญหาการกระชากของมอเตอร์ เพราะการจ่ายไฟให้มอเตอร์ จะจ่ายโดยตรงเต็มกำลัง ทำให้มอเตอร์ หมุนกระชากอย่างรุนแรง  หรือปัญหาด้านการคอนโทรนความเร็วของมอเตอร์ ก็ทำได้ยาก ดังนั้น จึงนำเอาคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์ เพาเวอร์ มาแก้ปัญหา และปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น โดยออกแบบวงจรแบบ H-Bridge ดังนี้

                        รูปที่ 3 วงจร H – Bridge

            จากรูปวงจรด้านบน จะเห็นว่ามี ทรานซิสเตอร์อยู่  4  ตัว  หลักการทำงาน ในที่นี้จะกล่าวถึงกรณีที่ ขา Ena เป็น1 เพราะถ้า ขาEna เป็น 0 วงจรนี้จะไม่ทำงาน เมื่อเราป้อนอินพุท1  เป็น 1 จะทำให้ Q1 และ Q4  ทำงาน สังเกตการไหลของกระแส ทำให้มอเตอร์ หมุนตามเข็มนาฬิกา และเมื่อเราป้อนอินพุท 2  เป็น 1 จะทำให้ Q2 และ Q3 ทำงาน สังเกตการไหลของกระแสในวงจร  ก็จะทำให้มอเตอร์ หมุนทวนเข็มนาฬิกา นั้นเอง  แต่เมื่อเราไม่ป้อนอินพุทเลย ก็จะไม่มีไฟขับมอเตอร์ หรือป้อน เป็น 1 พร้อมกัน มอเตอร์ ก็จะไม่หมุน เพราะ ทรานซิสเตอร์จะดึงกระแสบวก ไปเข้ามอเตอร์ทั้ง 2 ขั้ว นั้นคือการเบรคมอเตอร์นั้นเอง

          เมื่อเรารู้หลักการของไดรเวอร์มอเตอร์ แล้ว ต่อผมจะขอยกตัวอย่างวงจร และ ไอซี สำเร็จรูปที่นิยมใช้กันนะครับ ส่วนใหญ่แล้วจะออกแบบมาให้ 1 วงจรสามารถจะขับมอเตอร์ได้ 2 ตัว เพื่อสะดวกและง่ายต่อการใช้งานนะครับ โดยมีเบอร์แนะนำคือ

                                        1 L293

                                        2 TA7279

                                        3 L298

            หาโหลด Data Sheet ได้ทั่วไปนะครับหลักการของไอซี เหล่านี้ก็จะใช้การขับ แบบ H – Bridge แต่จะใช้ภาคไดรเวอร์กำลัง แตกต่างกันไป เช่น Op Amp หรือ FET เป็นต้น จากหลักการที่ผมได้กล่าวไปแล้วก็คงจะสามารถสร้างวงจรไดรกันได้แล้วนะครับ แต่จากที่กล่าวมาขับมอเตอร์แค่ตัวเดียวนะครับ ถ้าเราจะคอนโทรนมอเตอร์ทั้ง ล้อซ้าย และขวา ก็ต้องสร้างขึ้นมา 2 ชุดนั้นเองนะครับ  หรือว่าใครจะลองเอาไอซีสำเร็จรูปมาใช้กันเลยก็ ไม่ว่ากันแล้วแต่สะดวกนะครับ