タイマICで可変速モータドライバを作る（その3）

　ここまで自作プリント基板を使用して試作したモータドライバの概要について紹介してきました。今回は、モータの回転スピードの制御方法について書いていきます。

前々回の記事：タイマICで可変速モータドライバを作る（その1）
前回の記事：タイマICで可変速モータドライバを作る（その2）

PWM制御

　PWMはパルス幅変調(Pulse Width Modulation)の略記です。ここでいうパルス（波形）を前回紹介した矩形波（方形波）とします。パルス幅とは下図の様にパルス（波形）の「立ち上がり」から「立ち下がり」までの長さを指します。そして、パルス幅変調とはパルス幅を変化させることをいいます。

　では、パルス幅を変えると何が起こるのでしょうか。以下の3つのパターンで検証してみます。一番上から波形①、波形②、波形③とします。黄色でパルス（波形）の波長（1周期分の長さ）を示します。波形①のパルス幅は波長のおよそ半分(1/2)、波形②のパルス幅は波長のおよそ1/4、波形③のパルス幅は波長のおよそ3/4になります。

波形①

波形②

波形③

この波形① ～ ③をMOSFET（前回の記事で紹介しました）のゲート（入力）に加えた時を考えます。モータもパルスのHIGHとLOWに連動して「回る⇒止まる」を繰り返すように思えますが、タイマICが出力する波形の周期の単位はマイクロ秒（1秒の100万分の1）と極めて短いため、「回る⇒止まる」の動作を実際に目では観測できず、モータは連続的に回ります。しかし、波形① ～ ③を加えた時に全く変化がないわけではなく、モータに加わる電圧が変化します。

波形①

波形②

波形③

モータが疑似的にアナログ（連続）的な動作をするとして、矩形波を平均化（緑線）します。

HIGHの状態での電圧（ここでは5[V]とします）に「パルス幅が波長を占有している割合い（デューティ比などと呼ばれます）」をかけてやります。
波形①：疑似アナログ = 5 × 1/2 = 2.5[V]
波形②：疑似アナログ = 5 × 1/4 = 1.25[V]
波形③：疑似アナログ = 5 × 3/4 = 3.75[V]
という様になります。

　モータの回転スピードは印加された電圧に比例します。従って上記のPWM（パルス幅変調）を行うことによってモータに加わる電圧を自在に降圧（電圧を減少）させることができます。つまりPWM（パルス幅変調）制御でモータの回転スピードの上昇は不可能ですが、回転スピードの下降は可能になります。

まとめ

　今回はPWM（パルス幅変調）制御を使ったモータの速度制御について紹介しました。次回はついにタイマICが矩形波を出力するメカニズムを紹介しようと思います。