北熊本製作所 北九州支店

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DCモーター低速回転(続き)

再追記
以下の回路、方法も、前回の方法も、再現性があまり良くないようです。ブラシの状態など、ちょっとしたことで特性が変わってしまいます。そのような欠点に対して、得られるメリットが少ないとも思えます。



前回の続き)
結局のところ、ギヤの汚れと、配線が長すぎたのと、部分的に正帰還がかかる場合があって、不安定になっていたようです。前回の回路図で言えば、VRやRmが小さいと、実は負帰還から正帰還に変化してしまうのです。
例えば、R1/Rm>VR/R2だったとしましょう。このとき、左のオペアンプの出力はVmより低下します。また、モーター電流が大きいほど低下していきます。従って、Vmがもし一定なら、モーター電流が増加→左オペアンプ出力低下→右オペアンプ出力増加→モーター電流増加という正帰還が成立します。実際は、Vm増加→左オペアンプ出力増加→右オペアンプ出力低下→モーター電圧低下という負帰還もあるため、必ず正帰還が成立するわけではないです。しかし、Vmは回転速度に依存しており、これはモーター電流よりも変化が遅れるので、短時間の間だけ正帰還が成立して、モーターは突然ガクガクと動くことになります。

しかし、モーター始動時には、軽い発振状態のほうが始動しやすいです。ただ、先の発振は、「軽い発振状態」にするのが難しいようで、発振させないかさせるかしか選択肢がないのです。

そこで、始動特性改善のもう一つのアプローチとして、モーター端子電圧を制御電圧に加える方法を試しています。モーター始動直前は、モーター始動直後より高い電圧が加わります。そこで、これを僅かに制御電圧に導いて、モーター始動直前は制御電圧を高めて始動しやすくし、モーター始動直後は制御電圧を落として回転速度を下げるようにしてみています。間にコンデンサを入れて、モーター端子電圧を遅延して制御電圧に加えることで、ちょうどよい発振状態になりました。そのぶん始動直後はガクガクブルブルしますが。

ただ、これも正帰還なので「暴走」する条件があります。高速回転中にモーターに負荷をかけると、制御電圧の上昇が止まらなくなり、回転速度最大でロックしてしまいます。そのため、始動時以外は回路が働かないようにする必要があります。


追記
こんな手もあります。
始動時や低速でモーターが停止しそうになると、パルス電流を注入してモーターに「喝入れ」を行います。ただ、定数については要調整な所が増えました。
ちょっとブルブルとした始動になりますが、高い確率で低速始動できますし、負荷変動にも少しは強いです。

ただし、品質のよいモーターとギヤであれば、前回の回路でもいいかもしれませんし、前回の回路さえも意味がないかもしれません。
モーター制御改
回路図差し替えました(9月4日)

簡単に制御するという大義名分はどこへ?もうマイコンによるチョッパ制御でよくない?

まー実は、デジタルではなくアナログで設計しているのは、自作の鉄道模型の条件に合わせているためです。この話は追々…
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