電子工作

【電子工作】PWMの実験(モジュール、キット、自作(検証))

【電子工作】PWMの実験(モジュール、キット、自作(検証))

PWM回路、昨今では様々な物が提供されいます。 本記事では、PWMの基本的な動作を検証し紹介いたします。

PWMとは

制御方法や基本的な説明などは、下記サイトを参照ください。

PWMとは?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明
PWMとは?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明電気を利用した「エネルギー」その制御方法などを、効率的に運用すると より快適で便利に利用できます。 それらの制御方法の1つに、昨今...

実験・検証

PWMを利用した回路、一般的で入手が容易な製品や回路を元に、検証し紹介いたします。

  •  電源:DC12V基準
  •  仕様:一部の製品、モーター制御用( LED多灯負荷にて、検証実験(視認))
  •  波形:負荷部(発振・デューティー駆動範囲(オシロスコープ参考波形))
  •  それぞれに動作周波数、可変デューティー比は異なります。
  •  非0・100デューティー仕様でモーターやその他(対応装置等)の動作は可能です。(それを否定するものではありません)

 

モジュール

大手通販サイトで入手可能な、小型で超安価なPWMモジュール 「DM-01258

 

製品仕様
用途 モーター用
電源範囲 DC 3~35V
周波数 10KHz
可変範囲 1%~100%
最大電流 5A

 

実証

MIN
MED
MAX

 

モジュール製品として、今回は中華製のDM-01258を検証してみました。

  •  説明書、付属品等、一切 付属されていません。
  •  仕様から周波数や可変範囲の相違があると思われます。
  •  一部ハンダ面の劣化が見られます。

超安価で、実験や実習での使用は便利であると思いますが、
その他での使用の際、製品の特性や性格を十分考慮の上での使用をおすすめします。

 

キット

秋月電子通商の555 IC使用 PWM DCモーター速度可変キット 「AE-555PWM

 

製品仕様
用途 モーター用
電源範囲 DC 7~15V(回路) 1~30V(モーター)
周波数 ≒10KHz
可変範囲 2%~99%
最大電流 3A以下

 

実証

MIN
MED
MAX

 

全ての部品と専用基板で構成され、初心者でも安心して作成可能なキットです。
説明書も付属し、

  •  部品構成から組立て手順の説明があります。
  •  調整、確認及び動作方法などの解説付きです。

安心して組立が可能で、初心者(入門)にも便利な製品です。

 

自作

PWMテスト回路をブレッドボード上で組上げ、実験しました。

OPアンプ

一般汎用のオペアンプ TL082を使用 矩形波を発生させ、それをコンパレータによってPWM化とする回路

 

仕様
用途 実験・検証用
電源範囲 DC 12~15V
周波数 ≒100Hz
可変範囲 0%~100%(理論値)
最大電流 1A以下

 

回路・構成

実証

MIN
MED
MAX

 

  •  CR型短形波回路で発振
  •  可変抵抗(100k)変位(反転入力電圧)のコンパレータ回路でデューティー値(0%~100%) PWMを出力
  •  その信号をFETでスイッチし、LEDを制御します。

少ない部品で動作するシンプルな回路、容易に作成可能です。

実際には、ドライブする製品等の電気的特性や要点を考慮して、制御周波数の設計や終段のFET等を選択します。

 

PIC

8ピンPIC 12F1822のハードウェアCCPを用いたPWM実験回路

CCP機能に関する設定や制御ソフトウェアなど、下記サイトを利用させていただきました。

参考サイト

 

仕様
用途 実験・検証用
電源範囲 DC 12~15V
周波数 ≒1000Hz
可変範囲 0%~100%(理論値)
最大電流 1A以下

 

回路・構成

実証

MIN
MED
MAX

 

  •  可変抵抗(1k)からの変位電圧からA/D変換、デューティー値演算(0%~100%処置)
  •  1000Hz周期設定、CCP1処理
  •  PWM信号をFETでスイッチし、LEDを制御します。

小型で便利な8ピンPICの中で、CCP(PWM)対応の12F1822
少ないハードウェア設定でPWM処理が可能です。

精度の高いPWM処理が可能ですが、PIC用の電源処理、ソフトウェア及び開発環境が必要となる為、難易度が上がります。

 

まとめ

異なる製品等の種別にてPWMの実験・検証を簡易的行った結果

モジュール

完成品です、そのままの状態で動作可能で便利ですが、
その反面 性能・精度・品質も考慮して利用する必要があります。

キット

仕様によって様々に異なるキット製品ですが、キットは実装部品・基板等が準備され、安心して組立てが可能です。実際の運用は環境に合わせた他の準備も必要となります。

自作

仕様・構成から、組上げ動作検証まで自ら行う工法で難易度が高いですが、様々な動作が可能です。

PWM回路等、実際には上記の他にも様々に存在します。
本記事では、その一部を簡易的な実験で検証的に紹介いたしました。