回路&ソフト検討 続き

自作CNC加工機
プログラム確認のために作ったブレッドボード上の回路にモータドライバまで乗せました。実際に回してみようかと。
ボードの上はこんな感じ。配線だらけでなんだかわからんです。が、ちゃんと動いております。

動画はこちら。モータの回転速度変更と方向転換のデモンストレーション(笑

速度変更が出来るようになったので、トルクを見ながらモータに流す電流を決定するための抵抗値の検討をしました。
モータは電気的にはコイルの塊、誘導負荷です。誘導性の抵抗値であるインダクタンスは周波数が高くなると大きくなりDCでゼロになります。つまり電源側から見ると、ゆっくり回す(周波数が低い)と電流がばんばん流れ、高速回転(周波数が高い)すると電流が減少する厄介な負荷に見えます。
高速回転では電流が減少するためにトルクもそれに応じて低下します。高速でトルクを確保しながら低速側は大電流による発熱を抑えて、とバランスが大事です。高速回転でもトルクを確保するためには、電源電圧を高くしてインダクタンスに負けないように電流を突っ込んでやればよいのですが、それでは低速回転のときにとんでもない電流が流れて回路を焼損してしまいます。
ちゃんとしたモータドライバはチョッッピングによって回転数に関係なく擬似的に定電流を作り出したりしますが、安物ドライバにはそんなものついていません。過熱による安全回路が働くまで電流を突っ込みます。ということで、電圧を上げて電流の突入の勢いを確保しつつ抵抗を入れて電流の量は制限するなんてことをやります。アクセル踏みながらブレーキ踏むみたいな。

で、検討した結果、300から400mAくらい流してやれば低速トルクはばっちりということがわかりました。電源電圧を5V程度にすれば外付けの抵抗無しでこのくらいの電流が流れますので良い感じです。しかし、電源電圧が5Vでは高速回転(300rpmくらいかな)させたときに電流値が80mAくらいまで落ちてしまい、ちょっと触っただけでとまるほどトルクがなくなります。ということで、高速トルクを確保するために電圧を上げつつ、電流を400mAに制限するための抵抗値を考えます。
手元にはジャンクの12V電源がありますので、これを有効に活用したいところ。12Vで400mAであれば30Ωです。これからモータコイルのDC抵抗を引いて15から20Ω程度の抵抗を入れればいいでしょう。電圧が倍以上になりますので高速トルクも改善されるはずです。ワッテージも5W程度ですので手持ちの抵抗を並列にすればカバーできそうです。
ここではラフな計算をしておいて、最終調整は実際に回路を組んでからやることにします。

回路も決まりましたので基板上へのレイアウトを考えます。

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