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2008年用ですが、部分的に内容を更新しています(2010/06/14)。
また、[建築農業工作ゼミ2009-2010]とも連動していますので、そちらにも幾つかサンプルがあります。
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8/20/2008

Arduino モータドライバ+モータ

以前「Arduino 小型DCモータ/TA7291P」で、モータドライバICのTA7291Pを用いてDCモータの制御を行いました。TA7291Pは、許容電流は1.0A(最大2.0A)なので小型のDCモータ向きでした。より大きなモータを制御するには、以下のようなモータドライバあるいはモータコントローラなどがあります。Arduino基盤に対して、電圧、電流ともに許容値を超えるため、モータ駆動用外部電源が必要になります。


東芝 TA7291P


東芝 TA8440HQ:PWM端子付きブリッジドライバIC


NEC UPD16805:モータドライブ用IC


東芝 TA8429HQ


STマイクロエレクトロニクス L6203


「モータドライバIC」
TA7291P :連続1.0A(最大2.0A):モータ用電源 0~20V
TA7279P :連続1.0A(最大3.0A):モータ用電源 0~16V(PWM端子なし)
TA8440HQ:連続1.5A(最大3.0A):モータ用電源 0~50V
UPD16805:連続1.0A(最大4.2A):モータ用電源 0.5~8.0V
TA8429HQ:連続3.0A(最大4.5A):モータ用電源 7~27V
L6203 :連続4.0A(最大5.0A):モータ用電源 12~48V
TB62300F:連続2.5A(最大8.0A):モータ用電源 18~40V

「モータドライバボード」
Poloru VNH3SP30:連続9A(最大30A) :モータ用電源最大30V
Poloru VNH2SP30:連続14A(最大30A):モータ用電源最大19V

「モータコントローラ」
SyRen10 :連続10A(最大15A) :モータ用電源 6~24V
SyRen25 :連続25A(最大45A) :モータ用電源 6~24V
Pololu SMC04 :最大30A  :モータ用電源 6~18V
KONDO UMD-540S:50A以下:モータ用電源 4.8~12V

「デュアルモータコントローラ(モータ2個制御)」
Sabertooth2x5 :連続5A(最大10A) :モータ用電源 6~18V
Sabertooth2x10 :連続10A(最大15A):モータ用電源 6~24V
Sabertooth2x25 :連続25A(最大50A):モータ用電源 6~24V

「ラジコンカー用スピードコントローラ/アンプ」
FUTABA MC230CR 連続45A(最大90A) :モータ用電源7.2V〜8.4V
FUTABA MC330CR 連続100A(最大200A):モータ用電源7.2V〜8.4V
KONDO VFS-FR 連続240A(最大960A):モータ用電源7.2V〜8.4V


連続アンペア数は、PWM制御など使わず直接連続運転したときの許容値になります。ArduinoのanalogWrite()やパルスを生成してPWM制御するならば、最大アンペア数近くまで出力可能になります。ただし、ドライバによって性質が異なるので、ゆとりを見ておいたほうがいいでしょう。あまりにも発熱しすぎる場合は、放熱器をドライバ本体に取付ける必要があります。

大抵のモータドライバやモータコントローラなどには、
・回路用電源端子(5V/Arduino基盤5V端子へ)
・モータ用端子(2端子/モータへ接続)
・外部電源端子(モータ駆動用電源/GNDは他と共有)
・GND共有端子(Arduino基盤GND端子と共有)
・正転/逆転/停止など切替用信号端子(2端子/Arduino基盤へ)
・PWM用端子(Arduino基盤PWM端子へ)
がついているはずなので、接続方法はほぼ共通しています。


ラジコン用アンプについて
ラジコンカー用スピードコントローラ(アンプ)の場合、レース用のものは「バックなし(前進のみ)」が多いため、「バック付き(前進/後進)」かどうかを確認する必要があります。


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アンプ本体には、
・モータ用端子(2端子/モータへ接続)
・外部電源端子(モータ駆動用電源/ラジコン用7.2Vバッテリーなどへ接続)
・3本線
  回路用電源:赤(Arduino基盤5V端子へ)
  GND:黒(Arduino基盤GNDと共有)
  信号線:白(Arduino基盤PWM端子へ)
がついています。ArduinoのanalogWrite()で、PWMピンと信号線(白)を接続して(サーボをPWM制御するような方法)、スピード調整/正転/反転/停止できます。analogWrite()の括弧内の値(0〜255)を中点(127前後)にすると停止状態になるはずです。
あるいは、Arduinoのサーボライブラリのservo.write()を使って0~180の範囲(90が中点)で制御することができるはずです。

上記以外に、MOS-FETを用いてモータドライバを自作する方法もあります。


一般的な模型用モータ
モータについては、一般的なラジコンや模型用(マブチモータ)のものであれば、以下のようなものが挙げられます。

FA-130RA:1.5V時/最大効率時電流0.66A/瞬間最大電流2.20A
RE-140RA:1.5V時/最大効率時電流0.66A/瞬間最大電流2.10A
RE-260RA:3.0V時/最大効率時電流0.64A/瞬間最大電流2.70A
RE-280RA:3.0V時/最大効率時電流0.87A/瞬間最大電流4.70A
RS-380PH:7.2V時/最大効率時電流3.23A/瞬間最大電流14.9A
RS-540SH:7.2V時/最大効率時電流4.57A/瞬間最大電流22.2A

最大効率時電流は、通常時の電流とみなしてもいいでしょう。瞬間最大電流は、急停止や逆転時など様々な負荷がかかった時(負荷をかけて停止した時)の電流値です。一定の速度で回転しているようなものであればいいのですが、回転方向や速度を変化させるような場合は、瞬間最大電流を考慮にいれる必要があります。その場合は瞬間最大電流を許容できるモータドライバが必要になります。

上記のモータにギヤヘッドが取付けてある「タミヤ・ギヤードモータ」シリーズは、比較的高トルクが得られます。380モータであれば、7.2V電源で瞬間最大電流が14.9Aなので、上記モータドライバICでは許容アンペア数が低すぎるため、最低でも15Aまで耐えられる「SyRen10」などが必要になるでしょう。540モータであれば、7.2V電源使用時なら22.2A以上、12V電源使用時なら37A以上耐えられるモータコントローラ「SyRen25」などが必要になるでしょう。
小型のモータであれば、「タミヤ・テクニクラフト」シリーズのギヤボックスなどがあります。

尚、モータのデータシートには「性能線図」と呼ばれる表が掲載されている場合があります。この表を用いて、モータの特性を調べることができます。マブチモータのサイトには性能線図の分かりやすい説明があります。


大型のモータ(その他モータの種類についてはこちら
人を動かすことができる大型のモータであれば、以下のようなものがあり、専用のモータドライバユニットにArduinoを接続しPWM制御可能です。
オリエンタルモータ BLHシリーズ/100W/DC24V(このモータを使った説明
また、以下のようなロボット用/精密機械用のモータであれば、小型なものから大型のものまであります。
マクソンモータ(スイス製)
光進電気工業(ファールハーバー/ドイツ製)
ツカサ電工


松下電器産業 ギアーヘッド

1 件のコメント:

通りすがり さんのコメント...

参考にさせて頂き、無事ラジコンカー用スピードコントローラ(アンプ) MC330CRを制御できました。
1点だけ。スピードコントローラからの3本線の赤は、繋がなくてもOKでした。この赤はラジコンの受信機に電源を供給するものではないでしょうか?



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