DCモータ速度制御回路は、主に一定の電圧以上の可変電圧を得るために開発された555 ICベースのPWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）回路です。ここではPWMの方法を説明します。次の図に示すような単純な回路を考えてみます。
図の場合にボタンを押すと、モーターが回転を開始し、ボタンを押すまでモーターが動きます。このプレスは連続的であり、図の最初の波で表されます。ある場合、ボタンが8msの間押され、10msのサイクルで2msの間開かれると考えてください。この場合、ボタンが8msだけ押されるため、モーターは完全な9Vバッテリー電圧を経験しません。したがって、RMS端子電圧はモーターは約7Vになります。このRMS電圧の低下により、モーターは回転しますが、速度は低下します。これで、10msの期間にわたる平均ターンオン=ターンオン時間/（ターンオン時間+ターンオフ時間）、これはデューティサイクルと呼ばれ、80％（8 /（8 + 2））です。
2番目と3番目のケースでは、最初のケースに比べてボタンが押される時間がさらに短くなります。このため、モーター端子のRMS端子電圧はさらに低下します。この電圧の低下により、モーター速度はさらに低下します。デューティサイクルに伴うこの速度の低下は、モーターの端子電圧がモーターを回転させるのに十分でないポイントまで発生し続けます。
したがって、これにより、PWMを使用してモーター速度を変更できると結論付けることができます。
先に進む前に、H-BRIDGEについて説明する必要があります。現在、この回路には主に2つの機能があります。1つは低電力制御信号からDCモーターを駆動する機能で、もう1つはDCモーターの回転方向を変更する機能です。
図1
図2
図3
DCモーターの場合、回転方向を変えるには、モーターの供給電圧の極性を変える必要があることは誰もが知っています。したがって、極性を変更するには、Hブリッジを使用します。上記の図1には、4つのスイッチがあります。図2に示すように、モーターが回転するためにA1とA2は閉じています。このため、図3の2番目の部分に示すように、電流はモーターを右から左に流れます。今のところ、モーターが時計回りに回転するとします。ここで、スイッチA1とA2が開くと、B1とB2が閉じます。モーターを流れる電流は、1番目に示すように左から右に流れます。図3の一部。この電流の流れの方向は最初の方向と反対であるため、モーター端子には最初の方向と反対の電位が見られ、モーターは反時計回りに回転します。これがH-BRIDGEの仕組みです。ただし、低電力モーターはH-BRIDGE ICL293Dで駆動できます。
L293Dは、低電力DCモーターを駆動するために設計されたH-BRIDGE ICであり、図に示されています。このICは2つのhブリッジで構成されているため、2つのDCモーターを駆動できます。したがって、このICは、マイクロコントローラーの信号からロボットのモーターを駆動するために使用できます。
前に説明したように、このICにはDCモーターの回転方向を変更する機能があります。これは、INPUT1とINPUT2の電圧レベルを制御することによって実現されます。
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ピンを有効にする |
入力ピン1 |
入力ピン2 |
モーターの方向 |
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高い |
低 |
高い |
右に曲がる |
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高い |
高い |
低 |
左折してください |
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高い |
低 |
低 |
やめる |
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高い |
高い |
高い |
やめる |
したがって、上の図に示すように、時計回りに回転させるには、2Aを高くし、1Aを低くする必要があります。同様に、反時計回りの場合、1Aは高く、2Aは低くする必要があります。
回路部品
- + 9v電源
- 小型DCモーター
- 555タイマーIC
- 1K、100R抵抗
- L293D IC
- 100K-220Kプリセットまたはポット
- IN4148またはIN4047x 2
- 10nFまたは22nFコンデンサ
- スイッチ
回路図
回路は、上記のDCモーター速度制御回路図に従ってブレッドボードに接続されています。ここのポットは、モーターの速度を調整するために使用されます。スイッチはモーターの回転方向を変えるためのものです。ここでのコンデンサは固定値であってはなりません。ユーザーはそれを試して正しいものを探すことができます。
ワーキング
電源が供給されると、555タイマーはポット抵抗比に基づくデューティ比でPWM信号を生成します。ポットとダイオードのペアのため、ここではコンデンサ（出力をトリガーする）は異なる抵抗のセットを介して充電および放電する必要があり、このため、コンデンサは充電および放電に異なる時間を要します。コンデンサが充電中は出力が高く、コンデンサが放電しているときは出力が低くなるため、高出力時間と低出力時間に差が生じ、PWMが発生します。
このタイマーのPWMは、DCモーターを駆動するためにL239Dhブリッジの信号ピンに供給されます。PWM比を変化させると、RMS端子電圧と速度が変化します。回転方向を変更するには、タイマーのPWMを2番目の信号ピンに接続します。