第８章　直流モータの PWM 制御

● 直流モータを動かすマイコン回路を完成させる。● マイコンで直流モータの回転数制御を行う。● マイコンのプログラムを理解する。

直流モータを動かすマイコン回路

8.1 アクチュエータ制御の概要

★ アクチュエータ制御の目的

① 回転角度制御（位置制御）

② 回転数制御（速度制御）

③ トルク制御（荷重制御）

それぞれの目的に見合ったアクチュエータと制御方法を選定することが重要！

8.2 直流モータの制御

★ 直流モータの制御方法

①ON-OFF 制御：単にモータを ON-OFF する。

② リニア制御：モータへの入力電圧を変化させる。

③PWM 制御：パルス幅を変化させる。

実際のメカトロニクス機械には様々な制御方法が使われている！

(1) ON-OFF 制御

● 単にモータを ON-OFF する方法

例：温度を感知して ON-OFF 制御するパソコンの冷却ファン

●ON-OFF 制御のマイコンプログラム

入力ピン PD0 を押すと出力ピン PB0 が ON になるプログラムを作成する（動作確認）。

トランジスタを「スイッチ」として使用している！（ベース電流を流せばモータがまわる）

●ON-OFF 制御のマイコンプログラム

'' Sample Program ch06-01.bas'Config Portb = OutputConfig Portd = Input'Do'If Pind.0 = 1 Then Goto Motor0If Pind.0 = 0 Then Goto Motor1'Motor0:Portb.0 = 0Goto Ledend'Motor1:Portb.0 = 1Goto Ledend'Ledend:LoopEnd

ポートの設定

入力ピンの判断

出力しない

出力する

(2) リニア制御

● 可変抵抗などを利用し，アナログ的にモータへの入力電圧を変化させる方法

リニア制御方式の原理

抵抗値を変えるとモータに加わる電圧が変わる。

トランジスタのベース電圧を変えても同じ効果がある。

抵抗で熱を発生するため，効率

は低い！

(3) PWM 制御

●Pulse Width Modulation 制御

● モータに加える電圧の ON と OFF の時間比率（デューティ比）を変化させる方法

PWM 制御の原理

ON-OFF を繰り返す！

パルス幅で平均電圧を制御する！

8.3 PWM 制御の実際★PWM 制御の基本プログラム

①AVR マイコンの出力端子 PB0 にパルスを発生させる。

② デューティ比を変化させる。

●PWM 制御のマイコンプログラム

'' Sample Program hosei2-2.bas'Config Portb = OutputConfig Portd = Input'Dim M As IntegerDim N As Integer'Wait 1'DoIf Pind.0 = 1 Then N = 2If Pind.0 = 0 Then N = 10M = 20 - NPortb.0 = 0Waitms MPortb.0 = 1Waitms NLoop'End

ポートの設定

変数の定義

8.4 直流モータ制御の応用

★ マイコンプログラムの応用例

● 一定時間待機した後，運転を開始する（ Wait 文）。

● スイッチを押すごとに運転・停止が切り替わる（ 2-3 ）。

● 決められた周期で運転・停止を繰り返す。

● モータを加速・減速させる（ 2-4 ）。

● スイッチを押すごとに運転モードが替わる。

● その他・・・

プログラムを作成して，直流モータを思い通りに動かす！

【演習問題】(1)可変抵抗などを利用するアナログ式の

モータ制御とマイコンなどを利用するデジタル式のモータ制御の特徴をまとめなさい。

(2)デジタル式のモータ制御の特徴を活かしたメカトロニクス機械を考えなさい。