【2006/6/21】DCモータの駆動実験(デジカメ動画付)を掲載しました。問題ありません。
EAGLEによるプリント基板パターンはスクロールして一番下です。 また、設計計算表はその少し上にあります。
電子工作の３種の神器と言えば、オシロスコープと発振器そして電源です。その中でも最も基本的な土台となるのが電源です。ここでは、3章の集大成として、実験に適した「高精度で0V〜15V可変安定化電源」を紹介します。
ここに紹介する「高精度で0V〜15V可変安定化電源」の特徴は、以下のとおりです。
- 単電源OPアンプの採用で、0Vから可変でき、高速コンパレータ動作により大変高精度が得られる。
- 基準電圧発生源は、8.2Vツェナーダイオードと赤色LED(1.7V)で、温度特性を相殺している。
- セメント抵抗0.51Ωで過電流を検出し、パワートランジスタの保護回路を動作させる。
- 電圧設定ツマミが、メインと微調整用があり、正確に合わせ込める。
- 電圧降下率[%]、出力抵抗[Ω]とも0.2以下と大変高性能である。
- 電圧計と電流計で負荷状態をモニタできる。
【訂正とご案内】
- p.142 回路図中の可変抵抗VRの端子番号は端子番号1と3が互いに逆です。すなわち(1)が右側に回しきった方、(2)が中点、(3)が左側に回しきった方です。
- トランジスタのピン配置、特性については、 「何がいるの」の「部品」：トランジスタ を参照してください。
- ケース(シャーシ)の加工については、 「電子工作法」の1.6 ケース加工(p.52) で紹介する予定です。しばらく、お待ち下さい。
- AC100Vを使用しますので、感電には十分に気を付けてください。いきなりスイッチを入れたりせず、テスタなどで非導通確認を確実に行ってください。
【モータ駆動実験】
【ツインギアボックス1.5V駆動】
←クリックするとデジカメ動画を再生します
掲示板で、「この電源はモーター等には使えないんですね？３Vで小型のマブチモーター回すと ブルン、ブルン、と脈打つ感じになります。」と感想をいただいたので、こちらでも実験してみました。
結果としては、本電源とメーカ製直流安定化電源を比較してみたところ、有意差は認められませんでした。
左の写真の実験は、負荷がタミヤのツインギヤボックス(モータはFA130)で、左側はメーカ製の直流安定化電源(KIKUSUI, PAB32-3)、右側は本電源で駆動しました。
電圧は無負荷で1.5Vです。確かに両者とも少し回転ムラがありますが、その程度は両者ともほとんど 変わりません。
【ツインギアボックス3V駆動】
←クリックするとデジカメ動画を再生します
電圧を無負荷で3Vとした場合です。1.5Vの時よりも両者とも回転ムラが大きくなって確かに「ウィン、ウィン、ウィン」 とうなります。しかし、その程度は両者ともほとんど変わりありません。
このような小さなDCモータではイナーシャおよびトルクが小さく、どうしても回転ムラが生じてしまうようです。 モータに速度サーボをかけて改善する(私はFPGAでPLLを組んでモータ制御を研究しています)というのが本筋ですが、 もとよりモータの素性が問題です。
【写真集】
【正面から】
左から、パイロットランプ付電源スイッチ、1A電流計、15V電圧計、右上が微調整用/右下がメインの電圧設定ツマミです。
【背面から】
左が放熱器に取り付けたパワートランジスタ2SA1264N、右上がヒューズホルダ、右下がゴムブッシュに通したAC100V入力コードです。【右側面から】
赤の端子がプラス(正極)、黒の端子がグラウンド(負極)、の出力端子です。
【上面から】
【0V出力状況】
100Ωの抵抗を負荷としたときの0V出力状況です。
【5V出力状況】
100Ωの抵抗を負荷としたときの5V出力状況です。
【10V出力状況】
100Ωの抵抗を負荷としたときの10V出力状況です。
【15V出力状況】
100Ωの抵抗を負荷としたときの15V出力状況です。
【シャーシ内部全景】
底面四隅にはゴム脚を取り付けてあります。
【ヒューズホルダ取り付け状況】
AC100Vコードの引き込みはゴムブッシュを通し、またこのように一回くくって抜け止めとします。
【電源スイッチ取り付け状況】
この電源スイッチはLEDのパイロットランプ付です。パイロットランプはなるべく有った方がよいです。
【電源トランス一次側配線状況】
ACコードは太く柔らかく、キンキンに張らず、余裕を持って配線します。
【フロントパネル配線状況】
電流・電圧メータ、電圧調整可変抵抗(できれば密閉型・サーメット型が望ましい)、
出力端子が見えます。
【ユニバーサル基板への実装状況】
基準電圧源の赤色LEDが点灯しています。見えづらいですがツエナーダイオードを密着させて熱結合しています。ここでの固定抵抗は一番安い炭素皮膜抵抗(5%)ですが、できれば金属皮膜抵抗(1%)を、またコンデンサも 高価でも高性能な物を採用しましょう。おっと、セメント抵抗も見えます。これが発熱するのは危険な状況ですが、 それだからこそ、安全な場所に配置します。
【p.143 表3.10 計算表(Excel)】
下の表を「右クリックして保存」すればExcelファイルをダウンロードできます。「仕様」パラメータを変更して、いろいろ試してみてください。
【EAGLEによるプリント基板パターン】
回路図およびプリント基板パターンCADの「EAGLE」により作成したプリント基板パターンです。
部品面回路図(p.142,図3.36)では抵抗R6が並列に2個ありますが、ここではR6,R7としてあり、回路図のR7はR8となっています。
可変抵抗VRの端子番号は(1)が右側に回しきった方、(2)が中点、(3)が左側に回しきった方です。
.
パターン面←このパターン図を右クリック+保存すると、実寸のPDFファイルがダウンロードできます。