2006年07月15日

PWMを作りましょう

WEMではPWM回路を搭載しているチームが多くあります。また、特電モータの場合にはPWMコントローラが内臓されています。

今回はPWMについての解説を。まずは何故必要か?という所から。

バッテリーをモータに直結している場合を考えましょう。この場合には、どうやってモータを制御していたかを、電気の基本である「オームの法則」を使って説明しましょう。

オームの法則は「電圧(V)=電流(I)×抵抗(R)」ですね。

モータ1WEMでは電圧(バッテリー)は定格24Vですので、電圧一定とすると、ボリュームR(可変抵抗)を変えることによって、流れる電流Iが変化します。これによりボリューム部分で(流れる電流(I)×可変抵抗値(R))が消費されます。したがって「24V−(流れる電流(I)×可変抵抗値(R))」がモータに加わる電圧になります。モータに加わる電圧が変化すると回転数が変化します。モータの回転数は電圧が大きくなると上がり、小さくなると下がります。回転数が上がると当然スピードは速くなります。じゃあ、電圧を大きくして速く走ればいい!といかないのがWEMです。なぜかというと、電源(バッテリー)は流れる電流量と流す時間によって消費され、電圧が下がってしまいます。大きい電流(スピード速)では短時間でバッテリーがなくなってしまい、小さい電流(スピード遅)ではバッテリーが余ってしまいます。時計のような電流をほとんど使わないものでは長期間電池交換しませんよね。WEMでは決まったバッテリーで、決まった時間内にどれだけの距離を走れるかを競うものですから、スピードが速くても距離が短ければダメなのです。

モータ2したがって、電流が大きすぎて時間内にバッテリーがなくならないように、あるいは小さすぎてバッテリーを使い切れず残ってしまわないように、時間ピッタシ(+若干の余裕)でバッテリーを使い切る電流の値を選定して走らなければいけません。

このモータに加わる電圧を変化させる場合には、バッテリーとモータにかかる電圧との電位差がすべて熱に変換されてしまうため、エネルギーの変換効率が良くありません。そこでPWMを使ってみましょう。

では、PWMって何?については…

長くなったので次回。(担当 菅)



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