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パルスモータ駆動回路の製作 その2

(執筆:吉澤 清) 




    ■パルス・モータ駆動実験回路
     

     図3にパルス・モータ駆動実験回路の回路図を示します。モータを含む回路の外観は、写真1のようになります。




    写真1





     

    ドライバー回路は、マイコンモジュールに内蔵されているため、パルス・モータまわりは配線だけとなります。

    パルス・モータの各巻き線に流れる電流が850mAをやや上回るため、ここではドライバー出力2本を並列に接続することにより対応しています。

    雑誌のMOS FETに関する特集では、MOS FETの場合は、並列接続しても1個のFETに電流が集中することは無いと書かれていますので、ここでは実験ということもあり、2つのドライバー出力を直接つないでいます。

    尚、長期に渡って運用される場合には、各ドライバー出力に直列に低抵抗(1Ω以下)を挿入して、バランスを取ったほうが良いかもしれません。

     基板上には、モータの回転方向切り替え用スライドSW/シーケンス起動用の押しボタンSW、そして、プログラムの状態モニタ用のLEDと電流制限用の抵抗が実装されているだけです。

    つまり、モジュール上にモータを駆動するための回路はすべて集積されているため、マイコンの機能を切り替えたり、状態を表示する以外の部品は一切必要とはなりませんでした。

     ちなみに、ここではマイコンモジュールを、ドライバー回路面を表にして実装しており、PIC16F690自体は裏面にあります。

    これは、ドライバー回路のMOS FETの発熱チェックを優先させた結果です。

    このため、写真1には、モジュールの厚膜ICの内部のような、整然としたパターンが写っています。

     

    ■開発環境に関して

     パルス・モータ駆動実験のためのPIC16F690用のプログラムは、C言語で記述し、MPLAB上でHI−TECH Cコンパイラを使ってコンパイルしています。

    HI−TECH Cの使い方に関しては、手許にあったトランジスタ技術2009年4月号の特集記事を参考にしました。

    コンフィギュレーションに関しては、PIC16F690マイコンモジュールの取り扱い説明書に従って、PICkit2を使用しています。

     

    ■パルス・モータの駆動実験(1)

     単純に、パルス・モータを一定速度で回転させるプログラムを作成しました。

    ソースコードのファイル名はtestRotation1B.c、オブジェクトコードのファイル名はtestRotation1B.hexとなります。(プロジェクトファイル testRotation1B

    スライドSWにより、回転方向を切り替えることができます。

    スライドSWがONの状態では、基板上のLEDが点灯し、モータは時計回り(CW)に回転します。

    スライドSWがOFFの状態では、基板上のLEDは消灯し、モータは反時計回り(CCW)に回転します。

     但し、この機能は電源をオフしてモータが停止した状態で操作することを前提としたもので、モータの回転中に回転方向を切り替えるためのものではありません。

    (回転速度をあまり高く設定していないことと、回転方向切り替え時には同一ステップを2度繰り返すようなプログラムとなっているため、回転中に回転方向を切り替えても、ステップが飛ぶ脱調が生じることは無いと思われます。)

     現状での(1ステップの)駆動速度は約10Hzで、このモータは1回転に200(360度/1.8度)ステップを要しますので、1回転するのにかかる時間は約20秒となります。

     

     プログラムは、極めて単純な形をしており、PIC16F690の各種初期設定の後、すぐにメイン(の無限)ループに入っています。

    メインループでは、冒頭でスライドSW(RB5入力)の状態を確認してHレベルであれば、基板上のLED(RB7出力)を点灯し、タイマ2で作成したタイミングで、モータが時計回りに回転するように、ポートCへ駆動用のパターンを出力してゆきます。

    スライドSWの状態がLレベルであれば、基板上のLEDを消灯して、モータが反時計回りに回転するようなパターンを出力します。

    尚この際、2つの巻き線に同時に電流が流れることが無いように、モータへの出力パターンを変化させる前に、一旦、全出力をオフさせています。

     

     写真2に、動作時の実験回路を示します。

    写真3と写真4に、パルス・モータの軸にミシン針を付けた状態でモータを回転させ、各々1秒間と1/2秒間露出した写真を示します。


    写真2


    写真3


    写真4


     

    ここでは駆動周波数を約10Hzとしているため、写真3では、ミシン針の先端が8本に(その左右に薄く1本づつ)写っています。

    写真4では、ミシン針の先端が4本に写っています。

    針の先端と針の先端の間の角度が、パルス・モータのステップ角の1.8度となります。

     





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