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概要

3相モータをarduinoで制御するにあたって、楽に安全に制御をする事を考えインバータを使用をして制御をすることにした。

モータの違いに関して

3相モータは交流電動機(ACモーター)というもので、ミニ四駆等で使っている直流電動機(DCモータ)とは違うため各違いを記載する。
・DC
速度制御:PWM制御で電圧を変える
メリット:必要機器が少なくできる。
デメリット:負荷が強いと回転数に影響を与える→電圧を変えるため
      モータが消耗し易い箇所がある(整流子とブラシ)
・AC
速度制御:周波数を変える
メリット:負荷による影響が少ない→電圧は一定のため
デメリット:必要機器が多い→周波数を発生させるため

構造的な違いで
DCモータにも消耗を抑えるためにブラシレスモータがあり
ACモータは、現在多く使われているインダクションモータ(誘導電動機)とよりロボットなど精度を求められる物に使うシンクロナスモータ(同期)がある。

各DC,ACモータの原理を動き付きで紹介している方のページ
DCブラシレスとAC同期モータの回転原理
http://www.geocities.jp/kin79e/private/pm.html

インバータに関して

インバータとは、周波数を変え、ACモータの速度を変更できる機械である。
この機械が、半導体技術が発展しコンパクトで安くなったため、産業業界では直流モータから交流モータに変更されていったそうである。
過電流防止や、それでもダメな場合用のヒューズも入っており、取り付けることで安全面も高くなる。
インバータ自体にもボリュームがついており、それを回すことで速度を制御できる。現在は外部入力ができるようシリアル通信、LAN等のIOポートが付いており、外部操作や監視が出来るようになっている。
A/Dもあり電圧制御で速度を変えられるため、今回こちらを使用した。

中古品で買う場合産業用の200V用製品が多く出回っており、100V用製品は少ない。

行ったこと

・使用機器
arduino
インバータ(東芝VFBC1S-1007p)
ACモータ

今回使用している物は、メジャーなACモータのインダクションモータで元々一定速度で回転している物を速度制御することにした。
元々電源に直結されており、3本の配線の内、1本に始動用コンデンサが繋がっているだけで速度制御ができなかった。

そのため、インバータにACモータからの3本の線をつなぎ、インバータのA/DポートにarduinoのPWM出力可能ピン11に繋ぎ
5Vと0Vを5秒ごとに切り替えるプログラムを作り、インバータ側は5Vの時マックススピード、0Vでストップに設定し動作することを確認した。


const int inverter_pin =11;//インバータのピン名を付ける

void setup() {
pinMode(inverter_pin, OUTPUT); 
}

void loop(){
                analogWrite( inverter_pin, 255 ); //5V出力
                delay(5000);

                analogWrite( inverter_pin, 0 );//0V出力
                delay(5000);
        }

もし同じインバータを使用する人がいた時用メモ

・東芝VFBC1S-1007p
手動モードも考え、arduino制御、インバータボリューム両方で操作できるモードにした。

・インバータ側必要な設定項目
応用運転したいとき
(8)電圧・電流と内部ボリューム切換設定(P97/139)
F00d:4
F113:38 拡張パラメータから変更可能(S1の動作のセットアップ)

F203の%を100%から45%に変更し最大5V入力で60HZ運用にする
(P73)

・接続確認方法
スイッチは、モニター入力端子の状態から確認
(P99)

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