Arduinoとトランジスタでモーターを動かそう!【電子工作】
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- Опубликовано: 10 фев 2025
- トランジスタ2SD2012を使用して、モーターを駆動させます。コレクタ電流をもとにしたトランジスタの選定、hfe(直流電流増幅率)などを考慮した電子工作の様子をお届けします。
還流ダイオードとプルダウン抵抗の解説を、簡素に終わらせてしまったのが心残りです。
準備編はこちらからどうぞ
→ • 【トランジスタの役割】 Arduinoとトラ...
Arduino単体ではなぜモーターは回せないのか、トランジスタの必要性についての動画です。
トランジスタ2SD2012を使ってマブチモーターFA-130を制御しました。
モータードライバしか使用したことがありませんでしたが、当初の狙い通り、かなりのスキルアップにつながりました。
今回から大幅にカット数を増やし、さらにエフェクトや効果を多用しています。製作時間も大幅に増えました...w
FETを使ってはどうかとの声もいただきましたので、この騒ぎが収まり次第、部品を入手し、ぜひチャレンジしたいです。
*動画内で触れませんでしたがジャンクション温度計算も行った上で、ヒートシンクは使用しませんでした。
コレクタ飽和電圧を0.4[V]、コレクタ電流0.5[A]として計算。
データシートより、使用したトランジスタ2SD2012はTa=25℃ 2Wまでのためいずれも許容範囲内として設計。
![[Eng sub] DC brushed motor with PWM control](/img/1.gif)
余計なものがなく、実にシンプルで分かりやすい動画です！
動画の全てをまねするのでなく、自分の持っているモータに合わせて計算を参考にしながら自分で部品を選定して設計できたので嬉しかったです！
解説がすこく丁寧で分かりやすいですね！
ありがとうございます！
前回からの総決算ということで、頑張りました…
車載動画にて、これからはより基礎的な内容の動画に注力されるとのこと知りました。
私もお世話になっている身として、期待しています。
@@yesterday4551
ありがとうございます！
お互いに頑張りましょう!
優しいようでいきなりキルヒホッフとか言い出しやがったな。
たまたまオススメに出てきてコチラ観ましたが、もっと伸びても良いチャンネル！
初学者には凄くわかりやすいしちょっとしたコメントリプも丁寧で参考になりますし、これからも動画のアップ楽しみにしてます
なんと！ありがとうございます！！
アウトプットすることで私自身が技術的に成長することを目的で開設したチャンネルですが、冥利に尽きます。
今後ともどうぞよろしくお願いします！
@@yesterday4551 リプライありがとうございます！中学生の甥っ子にドヤ顔で説明するのに使わせて頂きました！いちおう工学系出身ではありますが、電気とかプログラミングは歴0年の全くの初心者で一緒にarduinoとかjetsonで遊びながら学んでる感じです^ ^私みたいなペーペーが躓きそうなツボを押さえた感じの優しさが動画に滲み出てますね笑 これからもありがたく拝聴させていただきます！
まさか教材として活用してくださっていたとは...うれしい限りです!...と同時に背筋が伸びます笑
私が言えた身分ではありませんが、"キャリア"よりも楽しむこと、遊ぶことが重要です。楽しいと感じたもん勝ちです。甥っ子さんと楽しんでください！！
是非、これからもよろしくお願いたします。
ありがとうございます。
大変参考になります！
ありがとうございます
お役に立てたようでうれしいです...!
素晴らしい動画ですね😸
もっと早く見れば良かった！
あ、ありがとうございますっ！
ディスクリート部品でモーターを動かす貴重な動画です...w
アンテナのローテーター作りたいんだが
指定角度で止まりそうにないな😅
工学分野知識0のど素人で申し訳ないのですが、実験装置で任意の回転数でモーターを駆動させる回路を作りたいと考えています。例えば一分間に何回転するようになど、パソコンで制御出来たらいいなと考えています。
まだ調べ始めたばかりで右も左もわからないのですが、この回路を参考にすればそのような装置は作成可能ですか？
そうですね。もちろんこの回路の知識は必要です。
変な例えなのですが、この動画のトランジスタを使ってモーターをドライブする内容が卵の割り方だとするとぐるぐる三月さんが最終的に行いたいPCからのrpm単位でのモーター制御はオムライスを作るといった感じのレベルで、モーターの制御方法、センサー、それらを制御するマイコン、プログラムについてなどかなり幅の広い知見が必要になると思います。
まずはPWM波を使って大まかな回転の制御を体感してみるといいかもしれません。
私もアマチュア初心者の域の人間ですが、参考になれば幸いです。頑張ってください…！
@@yesterday4551 なんだか分かりやすい例えをしていただいて助かります！
オムライスは奥が深いですからね〜
あれは難しいです笑
まずは卵を割ってかき回して焼いて固めてみます！
時間が足りなくて結果が取れないかもですが、まぁ結果が大事なんじゃなくて、その道中を楽しむことが大切だと思ってるのでワクワクしております。
頑張ります。
まさしくその通りだと思います！ぼんやりと最終目標を決めてマイペースにすすめた方が長続きしますね。
返信ありがとうございます。
抵抗の代わりにCRDでも大丈夫なのでしょうか？
コネクタとベースの配線を逆にして問題なく動作したのですが、どういう原因が考えられますでしょうか？抵抗をつけていなかったので過電流が原因でしょうか？
コレクタにarduinoからの電源をつなぎ、ベースに乾電池を接続したということと仮定すると条件的には動いてもおかしくはないと思います。基本的にベースとエミッタの間に0.6[V]の電位差が起こればトランジスタはONになりますので。ただ気になるのはarduino側からモーターを駆動させられるだけの電流が供給できていたのか？という点ですねぇ...。抵抗を付けていなかったとのことなのでトランジスタの定格を超えた状態だと考えるとそういった原因から動いていたのでしょうか。なんだか覇気のない回答になってしまい申し訳ないです。
GNDさえ繋いでおけば、Arduinoの５Vとモーターの３Vが混在しても問題ないのですか？
コメントありがとうございます。
この回路構成においては全く問題はないですよ。
ただしモーターを入れる位置(トランジスタのエミッタ側だと)によっては…なので、あまり電圧差がよろしくないこともあるのは確かです。
吟味は重要ですね。
逆に3vで統一した場合、モーター駆動と共に制御側がリセットされるとか気が狂いそうになる現象に突き当たります。
考えてみれば
直流モーターや誘導モーターでもpwmは使えたんですね。
等価回路はおなじになるわけだ
どうやらそのようです。
直流モーターなのに定電圧、duty比だけで簡単に制御でき拍子抜けしました。
トランジスタを使ってモーターを動かすことを目指したのですが、試しにPWM波を入力したところ副次的に事実を知りましたw
コメントありがとうございます。
ベース抵抗の前に漏れ電流を逃がす抵抗を置けば、それは漏れ電流対策かもしれないけど、ベース抵抗の後に漏れ電流対策の抵抗を置くと、電源5Vを上に持ってきてベースに向かってベース抵抗を配置する方向で見れば、これは電流帰還バイアスのベース側の抵抗の配置に見えませんか？
つまり電源5Vをベース抵抗と漏れ電流対策の抵抗で分圧した値がベースに入ってしまう。ウプ主が設計した880Ωでは10k÷(880+10k)×5=4.59Vになる。
仮に750Ωにすれば10k÷(750+10k)×5=4.65Vになって、どちらもトランジスターは駆動するけど、グランドからベース電位が0.6Vあるのに10kΩと880Ωとか750Ωでは、ベース電位が4.6V付近で何か変だ。だからエミッター抵抗を挿入する。コレクター電流とエミッター電流はほぼ等しいから(4.6-0.6)V÷500mAで8Ωでどうだろう。ただし4V×500mA=2Wに耐えられる消費電力の抵抗ということになる、、、
エミッター抵抗を挿入したことによって、このトランジスターまわりの回路は、電流帰還バイアス回路になるけど、直流しか扱っていないものをバイアス回路っていうかわからないけど、、、
全部僕の頭だけで考えたからあっているかわからないけど、僕の考えがあっているか、ウプ主の回路で問題ないのか、僕もウプ主も考えてもいいんじゃないかな？
エミッター抵抗を入れれば、電流帰還がかかってhfeの温度変化と個体差に関係なく、コレクターに流れる電流は500mA一定になって良いと思う。
人が考えた回路に意見を言う程僕も自身はないが、どう見てもベース電位は、ベース抵抗と漏れ電流対策の抵抗で5Vを分圧して4.6V付近に見えるのだけど。
どうでしょう？
とても興味深いコメントをいただいたので、少し計算と調べ物をしてみました。
まず、電圧を分圧してしまうとのことですがベースへ入力される電流を基準に考えるといいと思います。今回は動画内3:39の回路図をみると電流帰還バイアス回路の入力とは別の箇所、R1の＋側部分(増幅回路の場合はR1,R2の間ですよね？)に信号を入力しているので、トランジスタのベースの方へとほとんどの電流が流れ込み(インピーダンスの影響で)結果としてプルダウン抵抗では電流がほぼ無いため電圧降下が起こらないと考えて良いものとの結論に至りました。実際シミュレーションの結果、Vbeは0.8V程度でした。
また、抵抗の位置が間違っているのでは？というご指摘に関してはおっしゃる通りで意味のないことをやっていました...w
⇒detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13187445908
引用で恐縮です。回路的には問題は無いようですがトランジスタのオン電圧を変更したい時のみこの方式をとるのが一般的なようであまり適切では無いようです。
さすがに動画内容的にここまで鋭い指摘をされる方はあまりいないようですが、こちらで補足と、釈明をしておきます。
面白いコメントありがとうございますとても勉強になりました。
@@yesterday4551
MikkSさん、ごめんね。
コメントしたのは僕です。
「憲法9条守れ安保反対」は僕のサブアカウントなんです。
今朝4時に起きちゃってサブアカウントで電子工作の動画を見てたら、たまたまMikk Sさんのチャンネルを見ちゃって、一番見られているトップのこの動画を見ちゃったんだ。それで、今まで僕が疑問に思っていた、分圧の法則とプルダウンの抵抗の考え方を、Mikk Sさんにぶつけてしまったんだよね。朝からハイテンションだったから、こんな手間のかかるコメント書いてごめんね。ちゃんと電子回路シミュレーターLTSpiceでシミュレーションしてみたよ。
こちらでも同じ回路でベース電位は約0.87Vって出ました。
頭で考えた事と電子回路って違ったり、まだまだ奥深いね。僕も考えなきゃなあ。他の電子回路系RUclipsrの方もMikk Sさんと同じようにプルダウン抵抗10kΩをつけるのだけれども、それって分圧にならないのかなあって、ずっと異論を持っていたんだ。でも、ただマイコンから5V供給している回路なら、この回路の設計であっているんだね。R1かR2に抵抗値がかわるセンサーを使った時に分圧回路を考えるようです。今回の事は、僕が勉強になりました。失礼な質問をしてしまい申し訳ございませんでした。
また、宜しくお願い致します。
そうだったんですね
分圧を考えるのは意外と面倒で、今回はトランジスタも絡んでいる上一瞬ミスを疑って焦りましたw
基本的にはオームの法則、電流電圧はトレードオフというところが重要だと思いますね。
こちらもプルダウン抵抗について知ることができました
@@yesterday4551
こちらこそ有難うございます😃
ちょっとまって、ArDuinoさんの出力電流はいくら流していいのかなぁ、ま、５ｍAはいけるかな。
Arduinoは1つの端子あたり40mAまで流すことが可能です
一応、補足しておきます！
もっと正確に言うとプルダウン抵抗に流れる電流を考慮すると、R1に流れる電流は5.06mAですね
μAの単位になりますが、ベース・エミッタ間電圧の作用で確かに存在していることを意識できると良いですよねぇ...
最近、工作してないから、駆動が騒動に読めるんだな
モーター騒動…！
言われてみるとそう見えます…w