PWM信号でブラシレスモーターコントローラーを制御するってどういうこと??
との疑問がございましたので説明してみようと思います。
といいましても、実はわたくしもあまり詳しく分かっておりません。 市販の回路を組み合わせて遊んでいるというのが実態でございます。
なのでこの記事は詳しい説明というよりざっくりイメージするための記事でありますことをご了承ください。(笑)
目次
PWM信号とは
オンオフを繰り返すパルス信号の「オン時間対オフ時間の比率」を可変させている信号のことです。
LEDの調光にも使われています。
1サイクルあたりのオン時間の比率が高いとLEDが明るく光ります。
こんなイメージです。
1サイクルあたりのオン時間(%)をデューティー比といいます。
単純に考えるとデューティー比100%で明るさ全開 ⇒ デューティー比50%で明るさ半分ということになります。
1サイクルの時間(周波数)は回路によって異なります。 当然、人間の目では点滅が分からないくらいの周波数です。
以前自作したLED調光回路は数百Hzほどだったと記憶しています。
出力を下げるにはデューティー比を下げていきます ↓ ↓
このようにサイクル周波数は一定でデューティー比を可変(グレーの面積を増減)させることで出力を制御するのがPWMです。
ブラシレスモーターコントローラへのPWM信号入力について
ブラシレスモーターコントローラーは、PWM信号のデューティー比に応じた回転速度の指示をモーターに出します。
デューティー比20%の信号を受けたら最大回転数の20%でモーターを駆動。
デューティー比50%の信号を受けたら最大回転数の50%でモーターを駆動。
デューティー比100%の信号を受けたら最大回転数の100%でモーターを駆動。
といった具合です。
前記事のPWM信号回路からブラシレスモーターコントローラーへの信号は「何%の回転数でモーターを回すか」という指示ということになります。
ブラシレスモーターどうやって回転しているのか
模型用のDCモーターのように「プラス線とマイナス線の2線」ではなく3線のため「単純にプラスとマイナスを繋いでも回転しない」のは想像に難くありません(笑)
私も初めてラジコン用ブラシレスモーターを知った時にはどうやって動かすんだ??と疑問でした。
一般にブラシレスモーターコントローラー ⇒ ブラシレスモーターへの動力線は3線あり、この3線への電流を複雑に制御しています。
(以下の記述はよくわからないということをイメージするためです。深く考えないでください。)
3線をABCとすると、回転子が一周する間に何度も電流を入れ替えています。
0度・・・・・A+、B-、(電流はA⇒Bへ)
60度・・・・A+、C+、(電流はA⇒Cへ)
120度・・・B+、C-、(電流はB⇒Cへ)
180度・・・B+、A-、(電流はB⇒Cへ)
240度・・・C+、A-、(電流はC⇒Aへ)
300度・・・C+、B-、(電流はC⇒Bへ)
このように電流を流すことで回転する磁界を作り、回転する磁界に引っ張られて回転子(ネオジム磁石)が回ります。(モーターのメーカーさんなどの動画を見るとよくわかると思います。)
ラジコン用ブラシレスモーターコントローラーの使い方
実際にラジコンに組み込む場合はそのラジコン機の取説どおりに組めばOKです。
ラジコン用を流用する場合の使い方でございます。
必要なのでコントローラーとサーボテスターの2点。 写真のように接続するだけです。
サーボテスターが2タイプ写っていますが、どちらでも使えます。 デジタル表示があるサーボテスターは送っている信号幅が表示されているだけで機能は同じです。
こちらの組み合わせではサーボテスターからの0%~100%信号でブラシレスモーターコントローラーがモーターへ指示を出す、とうことになります。
構図は先のPWM回路での制御と同じですね。
ちなみに、ラジコンの世界ではブラシレスモーターコントローラーとは呼ばず「アンプ」や「ESC」と表記されます。
サーボテスターからの信号もPWM回路の信号に似ている
と思います・・・。
サーボテスターからは20m秒ごとのサイクルで下図のようにパルス信号が出ています。
サーボモーターは、0.8m秒(サーボ軸左側)~1.5m秒(サーボ軸センター)~2.2m秒(サーボ軸右側)という動作をします。
前の写真のサーボテスターが800を指していますがこれは800μ秒=0.8ミリ秒という意味です。
このようにPWMと同様パルスの幅で制御しています。
それにしてもラジコンヘリ用のコントローラーは大電流が流れるだけあって、線が太いですね~。100Aですよ。
前記事で実験したコントローラにはこんな太い線は接続できません。
コントローラー本体部分はほぼ同じサイズなのにこの違いはどういう事なんでしょう。
今回記事は以上となります。