2022年10月27日

PWMコントローラ

以前にも書きましたが、私の持っているPWM制御のコントローラでは、私の機関車はうまく制御できません。
理由は、PWMの制御が出力段のトランジスタのONとOFFで行われているためです。
トランジスタのONの期間は最高電圧が与えられていますが、OFFの期間ではモータの逆起電圧が発生し、結果的に本来0Vであるべきところからかけ離れた電圧となってしまっているためです。
モータの回転数は、入力の電圧に比例するため、0Vであるべきところが高い電圧になっていると平均電圧が上昇し、それに比例して回転数が上がります。
但し、モータのトルクは、入力の電流に比例するので、OFF期間での電流は0Aですのでトルクは発生しません。負荷が重い場合は出力トルク0の期間で回転数は落ちると考えられます。
PWMを少しONにしただけでモータが高速回転する現象は、コアレスモータで顕著に発生します。
コア付のモータではOFF期間での逆起電圧が低く、影響少ないため、多くの鉄道模型ではこれで充分制御できていることが多いと思われます。
私の場合、コアレスモータを使っていることが多いのでPWM制御のコントローラは使えませんでした。
しかしながら、PWMでもONーOFF-ONの制御では無く、ONーショート(0V)-ONの制御であればコアレスモータでも問題なく回転数を制御できるはずです。
このような制御を行えるDCモータドライバが市販されていますので、これを用いてPWM制御のコントローラを作ってみました。
コントローラ.jpg
作製したPWM制御のコントローラの外観です。
タカチ電機工業製のW80×H30×D50の大きさのアルミケースに入れてあります。
左に電圧計、右に電流計を取付けてあります。
PWMなのでデジタル計測器は計測時点の電圧/電流を表示するのではないかと懸念がありましたが、どうも平均値を表示しているみたいです。
中身.jpg
中身です。
自作するのは面倒なので、できる限り市販品を使用しています。
配線がごちゃごちゃしていますが、右の緑の基板は市販のPWMコントローラです。(中国製で一個数百円で売られています)
このコントローラはPWM信号を得るために使用しており、PWMの出力は使用していません。
このコントローラのPWM周波数は実測で約30kHzとなっていました。
左の緑の基板は、秋月電子通商で販売されているTB6612使用 Dual DCモータードライブキット[AE-TB6612]です。
このTB6612というICは前記のON-ショート(0V)-ONで動いてくれます。
ただ、PWMの信号を外部から与える必要があるので、右側のPWMコントローラからPWM信号を拝借している次第です。

波形.jpg
これの出力をオシロスコープで見た波形です。
逆起電圧の影響はほぼなく、割と綺麗な波形となっています。
実際にコアレスモータを回してみても他のPWMコントローラのように、ちょっとノブを回しただけで高速回転するようなことはなく、ノブの回転にほぼ比例して回転数が上がりました。
これなら、模型の運転に使えそうです。
posted by よしひろ at 22:15| Comment(2) | TrackBack(0) | 電子工作
この記事へのコメント
中華製のPWMコントローラー使った方が、タイマーIC555使って発振させたり、マイコンでPWMのプログラム書くよりお手軽ですね。アイデアに感服しました。
ところでこの中国製PWMコントローラーは、duty比は0−100%まで変化するのでしょうか
Posted by ゆうえん・こうじ at 2022年10月28日 09:07
一応仕様には0%〜100%と書いてありますが、実際に測定したところ、約3%〜100%でした。
ボリュームにOFFスイッチが付いているので一応0%も可能ということになるのかもしれません。
TB6612からの出力は最小(OFFではない)で0.1Vが表示されました。
なお、付けている電圧計/電流計は怪しい中国製(?)なので、測定精度は不明です。
Posted by 森井 義博 at 2022年10月28日 09:28
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