RaspberryPiPicoから複数のブラシレスモーターを同時に制御する

概要
回路・制御基板
ソースコード
動作確認

概要

　球体ロボの自作です。RaspberryPiPicoから3個のBLDCモーターの同時制御（正転/逆転/速度）をテストしてみます。市販のESCを経由すればそれほど難しくないかと思いますが割と高価なのとスペースを結構取ってしまいまうので今回はESCを使用せずに制御してみます。

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回路・制御基板

　考え方です。3つのスイッチのON/OFFでコイルの電流方向を変えてモーターを回転させます。この3つスイッチとON/OFF制御を行ってくれるのがESC（Electric Speed Controller）。ここの部分を作ります。

　スイッチ回路一つはハーフブリッジ回路となります。いい物が見つからなたっかのでフルブリッジのDRV8870ドライバをハーフブリッジ回路変わりに使用します。電流センサ付いてますが今回は使用してません。

IN1	IN2	OUT1	OUT2
0	0	High-Z	High-Z
1	0	H	L
0	1	L	H
1	1	L	L

　IN2ピンをHiレベルに固定。IN1ピンでOUT2出力を制御してハーフブリッジとして使用します。少し無理やりですが動いているのでOKです。　MOSFETやゲートドライバなどでハーフブリッジを作るべきかと思いますが面倒だったのでこの方法で行きます。

　モーター1個でスイッチ回路が3つ必要。なのでモーター3個で9つ分の回路が必要ですがブレッドボードやユニバーサル基板では厳しそうなので制御基板を作成しました。

　JLCPCBに発注。表面部品実装までお願いして5枚で＄14程度。

　スルーホール部品を付けて完成。制御はRaspberyPiPicoを使用します。

ソースコード

　3個分のBLDCモーター制御。オープンループの正弦波駆動で制御してます。

Arduinoでブラシレスモーターを回転させてみる（正弦波で方向/速度制御）

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//2025/06/21 imo Lab.
//http://garchiving.com

void loop1() {
  currentTime[1] = micros();

  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    if (freq[i] > targetFreq[i]) freq[i] -= 0.05;
    if (freq[i] < targetFreq[i]) freq[i] += 0.05;
    freq[i] > 0 ? dir[i] = 1 : dir[i] = -1;
    abs(targetFreq[i]) == 0 ? interval[i] = 1000000 : interval[i] = 1000000.0 / (abs(freq[i]) * (360 / degStep));
  }

  if (currentTime[1] - PWMTimer[0] > interval[0]) {
    PWMTimer[0] = currentTime[1];
    motorControl(0, 1, 0, 1);
  }

  if (currentTime[1] - PWMTimer[1] > interval[1]) {
    PWMTimer[1] = currentTime[1];
    motorControl(1, 0, 1, 0);
  }

  if (currentTime[1] - PWMTimer[2] > interval[2]) {
    PWMTimer[2] = currentTime[1];
    motorControl(2, 1, 0, 1);
  }
}

void motorControl(uint8_t i, uint8_t ch1, uint8_t ch2, uint8_t ch3) {
  float val1 = 0.5 + 0.5 * sin(deg[i] * PI / 180.0);
  float val2 = 0.5 + 0.5 * sin((deg[i] + 120) * PI / 180.0);
  float val3 = 0.5 + 0.5 * sin((deg[i] + 240) * PI / 180.0);
  deg[i] == 360 - degStep ? deg[i] = 0 : deg[i] += dir[i] * degStep;

  pwm_set_chan_level(u[i], ch1, val1 * 50);
  pwm_set_chan_level(v[i], ch2, val2 * 50);
  pwm_set_chan_level(w[i], ch3, val3 * 50);
}