H ブリッジ 回路 と は
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Hブリッジ回路とは、回路のある場所の電流の向きを変える事ができる回路で、その回路がアルファベットのHに似ている事からそのように呼ばれています。 下記の様に4つのスイッチ( トランジスタ)を組み合わせ、2つずつスイッチを切り替えることで電流の流れる方向を変えることが出来ます。 実際には以下の様にスイッチと並列に 還流ダイオード を取り付け、スイッチOFF時のフライバックによるスイッチの故障を防ぎます。 ■用途 ・ モーター の回転方向を変える事ができます。 ・ インバータ の回路に用いられ、直流電流を交流電流に変える事ができます。
Hブリッジ回路とは,モーターの回転方向を変化させる～制御工学の基礎あれこれ～
3 ヶ月 うつ伏せ 頭 上げ ない
2 BD6231Fのブロック図・端子配置図・端子説明 電源電圧の推奨範囲は図4. 3のように6~32Vとなっているため、今回は6Vを電源(VCCとGND)に接続します。 図4. 3 BD6231Fの推奨電圧 また、BD6231Fには動作モードというものがあり、モータドライバの制御入力端子(FIN, RIN, VREF)へ入力する信号の種類によって動作方法が変わります。 図4. 4 動作モード 5. モータドライバICを使ってみよう 今回使うICは1. 27mmピッチの表面実装パッケージになっているため、このままではブレッドボードに挿して使用することができません。そこで、まずはICとピンヘッダをDIP変換基板にはんだ付けします。 図5. 1 DIP変換基板に実装する部品 【使用部品】 秋月電子通商 フルブリッジドライバIC BD6231F-E2 SOP8(1. 27mm) DIP変換基板 金フラッシュ (9枚入) ※1枚だけ使います 細ピンヘッダ 1×40 (黒) ※8ピン分だけ使います ICを基板に実装するときはICの向きやピン番号に注意しましょう。今回使用するDIP変換基板にはピン番号がシルク(白い文字)で刻印されていますが、このピン番号は図5. 2のような考え方で番号を合わせます。 図5. 2 ICのピン番号の考え方 はんだ付けをしている様子を定点撮影してみましたので、初めて表面実装部品のはんだ付けにチャレンジする方はよかったら参考にしてみてください。 動画 はんだ付けの様子(4倍速) はんだ付けができると、図5. 3の写真のようになります。 図5. 3 DIP変換基板に実装したICとピンヘッダ 6. スイッチでモータドライバICを制御してみよう まずはスイッチを使ってモータドライバICを動かし、モータを正逆転させてみます。SW1を押すとモータが正転、SW2を押すとモータが逆転するというものです。モータからの回生電流によるノイズ対策のためC1は積層セラミックコンデンサ(0. 1μF)を、C2は電解コンデンサ(100μF)を使用しています。 図6. 1 BD6231周辺回路(スイッチによる制御) なお、この回路ではVREF端子はVCCに接続しており、FINとRINはONかOFF(HかL)の入力となりますのでMode (b)の正転モードかMode (c)の逆転モードによる動作となります。 図6.
2015 年 10 月 12 日 silver
エレクトロニクスに関する基礎知識やさまざまな豆知識を紹介する本シリーズ。今さらに人に聞けない、でも自信を持って理解しているかは怪しい、そんな方にぜひ参考にして頂くべく、基本的な内容から応用につながる部分まで、幅広く紹介していきたいと思います。 さて、電子工作をはじめると「ロボットを作ってみたいな」「何か動く装置を作ってみようかな」といった電気的に動くものを作ってみたくなる方もいらっしゃると思います。これらのほとんどにはモータが使われることが多く、モータの回転をギアで減速してホイールを回転させたりリンク機構を動かしたりすることで多彩な動きを実現することができます。 エレクトロニクスの豆知識 第2回では、モータを動かすために使う「モータドライバ」について取り上げていきます。今回はArduinoでモータを制御することを目指して、モータドライバICの使い方を紹介していきます。 目次 モータドライバとは Hブリッジによる正逆転 モータドライバICとは データシートを眺めてみよう モータドライバICを使ってみよう スイッチでモータドライバICを制御してみよう ArduinoでモータドライバICを制御してみよう まとめ 1. モータドライバとは 「モータドライバ」はその名のとおりモータを駆動(ドライブ)するためのものです。モータに乾電池を接続するだけだと、モータはその乾電池の電圧に応じて全速力で一方向に回転するだけですが、モータドライバをうまく使うことで回転方向を正転・逆転と2方向にできたり、回転スピードを好きなように設定したりと自在にモータを制御することができるようになります。 動画 モータを正逆転させる様子 2. Hブリッジによる正逆転 まずはモータの正逆転がどのようなしくみで実現されているか、その原理についてご紹介します。 モータを正転させるだけの回路は図2. 1のような構成になっています。 図2. 1 モータを正転させる回路 この回路では、乾電池やモータを逆向きに配線を手でつなぎ替えるなどのことをしないとモータは逆転しません。もちろんそのような面倒なことはロボットや装置に搭載することを考えると現実的ではありません。 そこで、モータを正逆転させるための回路構成として「Hブリッジ(エイチ・ブリッジ)」という方法があります。Hブリッジは図2. 2のようにモータの両端子に合計4個のスイッチをVCCとGNDの方向に接続する形で構成されます。 図2.
Hブリッジ回路 — RobotMaker v1.0.0 documentation
2 正転モード・逆転モード それでは実際にモータを正逆転させてみましょう。 動画 スイッチによる正逆転 このようにスイッチによってモータドライバICへの制御入力を行い、モータを正逆転させることができました。 7. ArduinoでモータドライバICを制御してみよう さあ、Arduinoを使ってモータドライバICを制御してみましょう。先ほどのスイッチでモータドライバの制御入力を行っていましたが、それをArduinoのポートに置き換えるだけです。なお、ArduinoはUSBケーブルによる給電で動かしています。 図7. 1 BD6231周辺回路(Arduinoによる制御) この回路での動作モードはVREFがVCCに接続されており、FINとRINへ入力する信号はPWM信号またはL信号となるためMode (e), (f)のPWM制御モードAとなります。 図7.
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モータの回転・逆回転 ¶ FETによるモータ駆動 にて示した図をもう一度下記に示す. 図1 スイッチでモータ制御 モータは電圧をかける方向を変えることで回転および逆回転させることができる.よって図1では,モータは一方向にしか回転させることが出来ない事が分かる.そこで回転方向を自由に変えることのできる回路を考える.実現方法として以下の二つの回路を紹介する. ±Vcc使える場合 モータ駆動電圧として,正負異なる電源を使える場合に図2で表される回路が使用できる.左が回路図で右が電池を想定した例である.この回路はTブリッジ回路と呼ばれ,正電圧側のスイッチをオンにすると正回転(とする)し,負電圧側のスイッチをオンにすると逆回転する.ただし,二つのスイッチを同時にオンにすると正負の電圧間を短絡し危険である. 図2 Tブリッジ回路 +Vccしか使えない場合 図3の回路は,Hブリッジ回路と呼ばれるものである.モータの駆動電圧が1つで済み,また正回転・逆回転に加えてブレーキ機能を持つ.それぞれスイッチ(入力)に対する機能を以下の表に表す. 欠点としては,ちょっと複雑.部品点数が増えてしまう.イコール,製作時に間違いやすい. ただし,最近ではHブリッジ回路に様々な保護回路がくっついたものを一つのICにパッケージしている製品があったりするので,買ってくるなら楽である. 図3 Hブリッジ回路 H-bridge Circuit function SW1 SW2 SW3 SW4 機能 OFF ブレーキ ON モータの左から右へ電流が流れ,正回転(とする) モータの右から左へ電流が流れ,逆回転 モータの左側のラインが短絡!危険!この設定は禁止 FETによるモータ駆動実験 ¶ ここでは,FETによるHブリッジ回路を作成し,動作実験を行う. FETによるHブリッジ回路図 ¶ 最終的に作成するHブリッジ回路はどうなるか考えてみよう 使用部品一覧 ¶ 部品一覧 部品名 個数 備考 ブレッドボード 1 ジャンパワイヤも 電子部品 必要分 抵抗,コンデンサ,FET(2SJ334, 2SK2232) モータ マブチモータなど ブレッドボード上で実装 ¶ 各自自作してみよう 参考画像:図11 トランジスタのみで実装してみたもの 製作者:みやざきん 写真家:北山直樹 図5 参考画像 回路の駆動テスト ¶ ブレッドボード上の5V, 0Vを利用して,IN1/IN2にそれぞれ5Vを入力しモータが駆動できることを確認する.
