報廢硬碟的無刷馬達~轉動吧!

4線式 硬碟馬達的控制紀錄....

一開始手上有很多刻壞掉的硬碟，原本只是想看看硬碟內部長得什麼樣子，拆完後發現裡面的無刷馬達還真是順暢，心想著若可以再利用不知道有多有趣...但似乎不是那麼的簡單。



先說無刷，有點類似交流電機，又或者是步進馬達完全靠電子產生磁場相斥推動，省略了電刷的機械構造(因此不會有電刷磨損的問題)，而驅動的理論，這有點深奧(我不是本科只是玩玩XD)。

不過上網找資料應該都很多，我其實也看了很多，啥六步方波....頭真的很暈
好在高職有學過8051單晶片，驅動的控制應該只要可以寫入51就行了，我的想法很簡單
還記得8051的跑馬燈程式，這幾乎是最簡單的東西。我們把概念套用一下應該可行!

首先先分屍！～

遇到的第一個問題就是螺絲，硬碟用的螺絲是米字型的但是我沒有用米字型的板手

只好暴力拆解了，拿出斜口鉗用力的夾住，夾至螺絲頭變形在轉動...（反正是壞的硬碟）

螺絲拆解

拆的過程還算順利，用力夾兩手努力轉！

分解後各部份的零件

零件有點雜，我們只需要硬碟的馬達，剩下的先丟在一邊吧。

接下來就是要準備了解一下，這顆馬達通電會作出什麼反應

馬達是四條線

很多硬碟好像都是4線，不像是模型飛機或是船用的無刷只有三線

先把電線焊上去，方便之後的作業

在上頭畫上一個標記，就是等等要觀察的重要資訊

因為馬達內部的繞線方式有點像是三相電機，不過不懂也沒關係，我們知道內部的線圈若是用電表測量不管怎麼量，阻抗因該是都要相同，所以我們來測測

接點測量

首先拿三用電表，把測量A/B點-----得到的數值紀錄一下

在測量A/C-----在記錄一下，A/D....

依序測量(還好只有四條線，不然要量很多次)

1.A/B
2.A/C
3.A/D
4.B/C
5.B/D
6.C/D
接下來你會得到一些數字，你會發現其中3組數字相同另外3組數字相同。
而兩組比較起來剛好是倍數，所以內部線路推測大概是下圖的構造。

A與B有通，測量時電經過2次線圈
A與C有通，測量時電經過2次線圈
A與D有通，測量時電經過1次線圈
B與C有通，測量時電經過2次線圈
B與D有通，測量時電經過1次線圈
C與D有通，測量時電經過1次線圈

這樣我們就大概知道，送電時要將電力傳入哪個線頭內。

答案是A/B/C(取最大的電阻搭配)

接下來我們是要知道送電時，馬達會怎麼動。
依照XXX定律.....(我忘了)
反正就是給電，他就會轉一個角度。
那我們在紙上，依序紀錄送電的線頭號碼與轉動的位子
(要送多少V的電壓?我隨手拿一個三號電池接上任一兩端線他就會動了，所以...試試吧)

這只是先前紀錄的，示意示意而已，不要照著量....

紀錄後我們就可以知道，當AB給電會轉到某個角度，而就可以知道若我要轉到下一個角度是要給誰電力~所以就依此類推..算出轉360度的順序搭配組合

(說到這就已經符合六步方波的送電概念了)。

所以要接上電池就會轉是不太可能的，除非你用超神速的動作快速的接上A/B然後又換B/C然後又......我想這個工作應該留給8051去做就好。(我用華邦W78E52C   1個)

8051怎麼驅動馬達?

記得剛剛講的，依序記錄下來的線頭組合嗎?

在這8051只是扮演著開關切換角色而已，而跑馬燈不是很適合嗎

記得以前寫跑馬燈，會寫入先量第一顆然後等多久在亮下一顆，利用這個方法導通組合1然後2...3...4.....重複的執行。

8051程式大概的範例

寫好就燒進去8051囉!~

由於這裡我是利用了8051的6支I/O腳

3支負責正極

3支負責負極

這又扯到如何接線，基本上8051的訊號電壓是推不動馬達的，我們要借助其他東西，比如MOSFET或是其他的電晶體&開關。

這些東西作用很像繼電器，當有訊號輸入這些mosfet或是電晶體他就會導通輸入與輸出

我手上也沒有功率晶體MOSFET只有9013電晶體。

那就用9013來當功率晶體好了(我也不想去買，有點遠)反正會動就達到目的了

9013有三隻腳，在這裡做為一個輸入(接電源源頭，我的源頭是5V/500mA)，一個輸出(接馬達)，一個接收訊號(接8051的I/O)。

當有訊號給9013他就會導通輸入與輸出，訊號切斷電源就跟著切斷

但是這樣還是推不動..........，所以有2個方式

1.把9013串成達林頓，就可以加大電流

2.用其他更強的代替品

所幸在我零件盒找到一個東西，叫做光耦合器(這也很像繼電器)。
光耦合裡面埋了一個LED還有一個當有感受到光線時就會導通的開關，因此我們只要把內部的LED點亮，輸入與輸出就會通了!

光耦合，這裡我畫簡單一點，示意示意....(我用TLP521-4兩顆)

所以!LED的一隻腳就接8051 I/O腳，一支接負極，當程式告之8051送電囉!

他就會把電源灌到LED，因此開關被照亮，就通了

(所以開關那端，你可以串接上更強的電源比如9V 12V 之類的電源)

至於馬達的三條線要怎麼接，第四條我暫時不管他。

線路大概像下面這樣接

這樣我們就完成了
1.寫程式
2.接線路

準備工作都好了!

OK送電

轉轉轉!!~


後續問題
1.馬達可能會抖，原因是送電切換的時間跟馬達旋轉的速度不對，這就要偵測轉子，並對你的程式切換時間進行修正(微調快一點，或是慢一點，不然都是你送你的電，我轉我的)

2.起轉可能不順利，可能跟電壓或是送電的起始錯誤(換線或是改程式)

最後來個偷吃步
上網買個無刷馬達的電子變速器，接上三條線，搞定!效能會很高喔!只是要花點小錢
不過還是得靠8051，因為電變會偵測輸入的訊號送出轉速高低，所以8051只要寫入步進馬達的程式來控制電變

我覺得這樣比較簡單....

由kona製作，以創用CC 姓名標示-非商業性-相同方式分享 3.0 台灣 授權條款釋出。
此作品衍生自kona。