非常に遅い電気モーター

顧客からの質問：

小さなホビーサイズのDCモーターを、低速からゼロRPMまで動作するユーザー変数の範囲まで減速させたい。電源用の壁war子とポテンショメーターを使用して速度を設定するだけですが、モーターの負荷がわずかに変化する可能性があります。モーターの抵抗は非常に低くなりますが、その抵抗が変化する場合は、モーターの速度がこれにもかかわらずかなり安定したままになるようにします。

PWMの範囲は0〜100％であるため、この目的でPWMコントローラーを使用するように言われました。もちろん、これはRPMではありません。他の人は、PWMのヘルツ定格がこれを可能にするために高くなる可能性があるため、またはモーターがモーターを動かすときにモーターをまったく励起するのに十分な強度のパルスを持たない可能性があるため、モーターが適切に減速しない可能性があると言いました速度はゼロ近くに設定されます。

ステッピングモーターを使用することを考えたので、Arduinoキット用のAdafruit Motor / Stepper / Servo Shield-v1.0を探しましたが、これについてはほとんど何も知らないので、これが正しいかどうかはわかりません。

私はノブを回してモーターの速度をRPMのいくつかの部分から「遅い」速度まで変化させたいと思います...たとえば60 RPM？...多分？

ああ...比較的安価で簡単にセットアップできます！

何かご意見は？

DCモーターは、低RPMではうまく機能しません。彼らは失速し、恐ろしいトルクを持っています。（つまり、非常に激しく回転することはできません）したがって、人々はギアモーターを作成しました：統合されたギアを備えたモーター。結果はややかさばったモーターのように見えますが、RPMが低くトルクが大きいモーターのようです。ギアモーターの実行を分解する場合、モーター部分は実際には数千RPMで実行されますが、最大60 RPMのように減速されています。

一般的な特殊なものは、標準的なホビーサーボです。これにはいくつかの追加の電子ビットがありますが、基本的にはギアモーターです。ロボット工学や余剰電子機器用のモーターを販売している場所をチェックすると、いくつかの異なるギアモーターが表示されます。

DCギアモーターは通常のDCモーターと同様に制御されるため、Arduinoモーターシールドはそれらとうまく機能します。

典型的なモーターのトルクは、各整流子の「ステップ」内のモーターの位置に基づいて、回転するにつれて変化します。このトルクの変動により、非常に遅い速度でモーターをスムーズに回転させることが非常に困難になります。

一般的な解決策は、短いバースト電流でモーターを打つことです。各バーストは、少なくとも1回の整流子ステップでモーターを動かすのに十分な長さです。バーストが長ければ長いほど、モーターの動作はより予測可能になりますが、出力はより「ぎくしゃく」します。これを行うには2つの方法があることに注意してください。（1）電流の各バーストの後にモーターをフリーホイールさせます。（2）各バースト後にモーターを動的にブレーキします。アプローチ＃1を使用すると、通常、所定の速度を実現するために必要な電力がはるかに少なくなりますが、アプローチ＃2では、速度をより細かく制御できます。アプローチ2を使用する場合、モーターはほとんどの時間、ほぼ完全なストール電流を消費します（そして、その完全なストール電力を消費します）。モーターに1アンペアのストール電流と100mAの運転電流がある場合、1％のデューティサイクルでモーターを運転するのは安全です。

目標が、通常の速度の約1％である適切に制御可能な速度でモーターを動作させることであり、電力消費が問題にならない場合は、アプローチ2が良いかもしれません。機械的負荷が一定である場合、アプローチ1が適切かもしれません。そうしないと、モーター速度のフィードバックが必要になる場合があります。

一般的に、ポテンショメータはDCモーターの速度を制御するのに適した選択ではありません。ただし、ポテンショメーターは非常に小さいもの（数100 mAを考慮する）でない限り、ポットはモーターによって引き出される電流に対して定格が必要です。さらに、電流を制限すると、モーターの電力も消費されます。したがって、電流制限メカニズムを使用した低速では、高速で可能なトルクのほんの一部しか引き出すことができないことがわかります。

先に指摘したように、DC Gearモーターは速度を下げるのにより適しています。または、独自のギアチェーンを作成することもできますが、費用対効果が低い可能性があります。Daytonは、低価格の12V DCギアモーターを0.6RPM（IIRC）の低価格で製造しています。

次に、定格速度を最大速度として使用する場合、PWM速度コントローラーが非常に便利です。DCモーター制御用のadafruitモーターシールドには何の問題もありませんが、より大きなDCギアモーター用のSolarboticsのL298 Compact Driverのような外部速度コントローラーを好みます。

あなたの友人は、各モーターが確実に応答する最低のPWMデューティサイクルに関して異なる特性を持っているということは正しいです。私のほとんどのモーターでは、約25-35％のデューティサイクルを制限しているようです。

はい、出力速度を制御する別の優れた方法は、ステッパーを使用することです。選択するたびに、個別の手順を実行できます。サーボを使用すると、個別のステップを実行できますが、安価なステップは1度の最小移動に制限される傾向があり、現在の位置から定義された位置までできるだけ速く移動するように設計されています。8xマイクロステッピングドライバーを備えた標準の200ステップステッピングモーターは、約4倍の解像度を効果的に提供します。そのため、より滑らかで小さな増分を作成できます。

ステッピングモーターは、あなたがやりたいように聞こえるのに最適です。ステッパーの典型的な欠点は、速度が遅いことです。ただし、低速から低速への移行が必要だと言った場合、それは機能する

ThinGap製のような「デジタルBLDCモーター」があります。これは、軽量で小型で、非常に低いトルク（低速、高出力）および高速（RPM）で優れた応答性を実現するモーターです。任意のギア。

誰かがパルス幅変調器（PWM）回路を使用して低電圧DCモーターの速度を制御しようとしましたか？電圧を下げることで速度を制御する代わりに（モーターのトルクを殺す）、PWMは使用するDC電圧のデューティサイクルを制御するだけです。つまり、完全なDC電圧がモーターに印加されますが、1秒間に何度もオンとオフが切り替わります。重要な点は、モーターに電圧が印加されるたびに、最大トルクが得られることです。その結果、慣性を克服しようとするモーターに典型的な振動やノイズはありません。

12 VDCで最大1.0アンペアを処理する小さなPWM回路が約20.00ドルで入手できます。HOゲージモデルの鉄道エンジンを制御するために使用します。音を立てずに忍び寄ることができます。