DCモーターのPWM制御と正逆転｜モータードライバーの基本
DCモーターの回転数を調整したり、正転・逆転させたりするには、モーター用のドライバー回路を使います。マイコンの端子やUSB電源だけで直接動かそうとせず、モーターとドライバーの定格に合う電源を選ぶことが大切です。
PWMで速度を調整する
PWM（パルス幅変調）は、電源を高速にオン・オフし、オンになっている時間の割合（デューティ比）を変える方法です。デューティ比を変えることで、モーターに加わる平均的な電力を調整します。低速では始動できないことや、負荷によって回転数が変わることがあるため、実際の機構で少しずつ試します。
| デューティ比の目安 | モーターの状態 | 確認すること |
|---|---|---|
| 低い | ゆっくり回る、または始動しないことがある | 負荷が大きすぎないか、配線・電源が合っているか |
| 中程度 | 用途に応じた回転になる | 発熱、振動、必要なトルク |
| 高い | 定格に近い回転になる | モーター・ドライバー・電源の温度と電流 |
正転・逆転にはHブリッジ式ドライバーを使う
ブラシ付きDCモーターは、端子へ加える電圧の極性を入れ替えると回転方向が変わります。Hブリッジ式のモータードライバーは、制御信号に応じて正転・逆転・停止などを行う回路です。自作でスイッチ素子を組むより、用途に合う市販のドライバーモジュールを使い、メーカー資料の真理値表・配線例に従う方が安全です。
- 小型のブラシ付きDCモーター：ドライバーの連続電流・ピーク電流・放熱条件を、モーターの始動時を含めて確認します。
- 正逆転が不要な場合：PWM速度コントローラーなど、用途を限定したモジュールも選択肢です。
- ステッピングモーターやブラシレスモーター：必要なドライバー方式が異なるため、同じ回路を流用しません。
配線前に確認する4項目
- モーターの仕様：定格電圧だけでなく、無負荷電流・負荷時電流・始動時の大きな電流をデータシートで確認します。
- ドライバーの仕様：対応するモーター種別、電源電圧、連続電流、入力電圧、放熱条件を確認します。
- 電源：電圧だけでなく、必要な電流を安定して供給できるか確認します。マイコン用電源とモーター用電源を分ける構成では、説明書どおりにGNDを接続します。
- 機械部分：回転部に指や配線が触れないように固定し、空転・噛み込み・過大な負荷を確認します。
安全上の注意
- マイコンのGPIO、USB端子、ブレッドボードの細い配線からモーターへ直接給電しません。
- 配線を変えるときは電源を外します。極性の逆接続や短絡は、モーター・ドライバー・電源の破損につながります。
- モーターが止まったまま、異常に熱い、焦げたにおいがする場合は直ちに電源を切ります。
- 家庭用AC電源のモーターや高電圧の機器は対象にせず、低電圧DCの電子工作として扱います。
まとめ
- PWMはデューティ比でDCモーターの速度を調整する方法です。
- 正逆転には、対応するHブリッジ式モータードライバーを使います。
- モーターの始動電流を含め、電源・ドライバー・配線の定格を確認します。
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