マイクロコントローラーを使用して、モーター制御用のPWM信号を作成します。PWMとデューティサイクルの仕組みを理解していますが、理想的な周波数については確信がありません。私はまだモーターを持っていないので、ただテストして調べることはできません。
電圧が変化するのではなく、与えられた電圧を受け取る時間だけです。線形応答を想定できますか？10％のデューティと24 V電源で、15 RPMの速度で動作しますか？
違いがある場合は、セットアップを含めます。モーターを制御するHブリッジに24 Vを直接実行しています。MCUから2つのイネーブルMOSFETのゲートに接続する2つのPWMピンがあります。
編集：申し訳ありませんが、リンクが機能していないようです。職場のファイアウォールはimgurが好きではないと思います。写真はRPM対電圧のグラフを示しています。8 Vで50 RPMから24 Vで150 RPMまで直線的です。
回答:
要するに：
pwm信号を適用することで「速度」を線形制御できます。DCモーターがPWM信号のDC成分のみを通過させるように、その信号の周波数を十分に高くする必要があります。モーターをローパスフィルターと考えてください。伝達関数または電圧と角速度の関係を調べると、次のことがわかります。
ここで、はモーターの時定数です。したがって、周波数がカットオフを超えている限り、モーターはDC部分またはPWM信号の平均のみを認識し、PWMデューティサイクルと一致する速度を持ちます。もちろん、高頻度で行く場合は考慮すべきいくつかのトレードオフがあります...
長い話：
理論的には、「正しい」PWM周波数を選択するには、モーターの時定数を知る必要があります。おそらくご存知のように、モーターがほぼ100％に達するまでにかかる時間は、その最終値が
PWM周波数は、モーター（基本的にはローパスフィルター）が入力電圧（矩形波）を平均化するように十分に高くする必要があります。例として、時定数がモーターがあるとし。1次モデルを使用して、複数のPWM周期に対する応答をシミュレートします。これはDCモーターモデルです。
簡単にするために、しましょう。
しかし、もっと重要なのは、私たちが見ている回答です。この最初の例では、PWM周期はで、デューティサイクルは50％です。モーターからの応答は次のとおりです。
黄色のグラフはPWM信号（デューティサイクル50％、周期）で、紫色のグラフはモーターの速度です。ご覧のとおり、PWMの周波数が十分に高くないため、モーターの速度は大きく変動します。
次に、PWM周波数を上げましょう。PWM周期はなり、デューティサイクルは50％のままです。
ご覧のとおり、pwm信号の高周波成分がフィルターで除去されるため、速度はほぼ一定になりました。結論として、少なくとも周波数を選択します。
これは、PWM周波数の選択方法に関する非常に理論的な説明にすぎません。それが役に立てば幸い！
150 rpmは毎秒2.5回転しかないため、モーターは減速している可能性があります。50 rpmでは、モーターが1回転するのに1秒以上かかります。
そうは言っても、hブリッジのスイッチは、オン（基本的にゼロボルト）またはオフ（ゼロ電流）のとき、多くの電力を消費しません。スイッチング時には電圧と電流の両方しか存在しないため、スイッチング周波数が高くなると、FETの発熱が大きくなります。
5〜20 KHzの範囲に留まると、おそらく安全になります。低くしすぎると、モーターの電流リップル（およびトルクリップル）が顕著になりますが、これを試してみてください。高すぎると、スイッチが加熱されます。また、可聴範囲から抜け出すために、より高い端に向かって行くこともできます。
実際のモーターは、実際のモーターと直列の抵抗とインダクタのようにほぼ動作します。効率的な操作のために、モーターを電源に接続するか、短絡するかを切り替える必要があります。モーターが電源に接続されている間、電流はより正になります。ショートすると、よりネガティブになります。電流が極性を切り替えると、効率は著しく低下します。これは、モーターが各サイクルの一部を費やして、他の部分で行われていることと機械的に戦おうとするためです。
モーター自体の観点から見ると、PWMレートが可能な限り高いときに効率が最高になります。ただし、2つの要因が最適なPWMレートを制限します。
多くのモーターには、電磁干渉を最小限に抑えるために、コンデンサーが並列に接続されています。すべてのPWMサイクルは、そのキャップを充電および放電する必要があり、エネルギーの全負荷を浪費します。ここでの損失は周波数に比例します。
多くのHブリッジスイッチの切り替えには、ある程度の時間がかかります。それらが切り替えられている間、それらに入る電力の多くは無駄になります。PWMのオンとオフの期間が、ブリッジがアクティブまたは非アクティブな時間スイッチングのほとんどを費やしているポイントに向かって小さくなると、スイッチング損失が増加します。
最も重要なことは、PWMレートが十分に速く、モーターがそれ自体と戦わないことです。それを超えると、モーターの効率がいくらか向上しますが、前述のその他の損失が増加します。並列容量が大きすぎなければ、PWM損失が最小でモーター電流の極性が順方向のままであるため、一般にかなり広い範囲の周波数が存在します。その範囲の中央付近の周波数がおそらく最適ですが、その範囲内であれば何でも十分です。
私は、数年前に16個のブラシ付きDCモーターを駆動するPWM速度/位置制御システムを設計および開発しました。私たちはマブチから購入していました。マブチはその年に年間3億5,000万台のモーターを販売していました。彼らは、当時のR / C飛行機を含む他のソースからの推奨事項と合わせた2 kHzのPWM周波数を推奨しました。良い結果が得られて以来、私はそれを使用しています。
20 kHzを超える周波数はホイッスルやノイズがないことを意味するという理論がありますが、それは真実ではないことがわかりました。私はそれの本当の物理学を知りませんが、あなたが聞くことができる機械的な動きがあります。コイルまたはコンポーネントが高周波でわずかに移動しようとするが、追いつかないため、私はそれを周波数のサブハーモニクス（正しいフレーズ？）と見なしました。自宅には携帯電話の充電器があり、口whiをはっきりと聞くことができ、それらのPWM発振器は100 kHz以上で動作していることがわかります。（実際に、キッチンを通り過ぎるときは、電話機が接続されていないときに高い音の「無負荷」のbecauseが聞こえるので、キッチンの電源を切ることがよくあります。 ）