Sähköpotkulaudan moottorin ohjain

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli ymmärtää harjattoman sähkömoottorin toiminta ja ohjausjärjestelmä sekä valmistaa sellainen ohjain sähköpotkulautaa varten. Se on hyvin monimutkainen toteuttaa, joten ohjain rakennettiin valmiiksi suunnitellusta VESC-pohjaisesta Cheap FOCer -piiristä.

Työssä käsiteltiin miten sähkömoottorin staattorin ja roottorin magneettikentät saavat aikaan liikkeen ja miten tehdään kommutointi, jolla saadaan aikaan pyörivä liike käyttäen kolmivaiheista moottoria. Työssä käsiteltiin myös, miksi ohjain tarvitsee tiedon moottorin asennosta, ja miten tieto saadaan anturien kanssa tai ilman sekä käytiin läpi BLDC-, siniaalto- ja FOC-ohjaustekniikat.

Ohjain valmistettiin tilaamalla piirilevyt ja komponentit ja juottamalla ne käsin kokoon. Juottaminen oli haasteellista erityisesti DRV8302- ja STM32-piireissä, joissa on paljon pieniä jalkoja, ilmeni runsaasti ongelmia piirilevyjen saamisessa toimimaan. Lopulta saatiin yksi ohjain toimimaan halutulla tavalla.

Työssä kävin läpi, miten ohjaimen asetukset säädetään VESC toolilla ja testasin miten anturiton ja anturillinen sekä BLDC- ja FOC-ohjaustekniikka eroavat käytännössä. Anturittomana liikkeellelähdössä ja pienessä vauhdissa jarruttaessa voi tulla hieman nykimistä, mikä poistuu käyttämällä hall-antureita. FOC-ohjaustekniikkaa käyttäen moottorista tuli hiljaisempi ja siihen tuli lisää vääntöä verrattuna BLDC-ohjaustekniikkaan