エンベデッドシステムスペシャリスト 2011年 午前2 問15
問題文
DCモータにおけるPWM制御方法はどれか。
選択肢
ア：パルス周期によって、モータの回転角を制御する。
イ：パルス数によって、モータの回転角を制御する。
ウ：パルス数によって、モータの回転数を制御する。
エ：パルスのデューティ比によって、モータの回転数を制御する。（正解）
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DCモータのPWM制御【午前2解説】
正解の理由
DCモータのPWM制御では、電源を高速にオン・オフし、オン時間の割合であるデューティ比を変えて、モータに加わる平均電圧を調整します。平均電圧が変わると回転数も変化するため、適切なのはエです。
デューティ比は、パルス周期に対するオン時間の割合です。
デューティ比を大きくすると平均電圧が高くなり、一般に回転数も上がります。
解法ステップ
- 問題の対象がDCモータであることを確認します。
- PWM制御では、パルスの「数」ではなく、パルスのオン時間の割合を調整することを思い出します。
- デューティ比によって平均電圧を変え、回転数を制御する選択肢を選びます。
選択肢別の誤答解説
- ア：パルス周期によって回転角を制御する方法ではありません。PWM制御では、デューティ比によってDCモータの回転数を調整します。
- イ：パルス数で回転角を制御するのは、主にステッピングモータの制御です。
- ウ：パルス数はステッピングモータの移動量や回転角に関係します。回転数の制御では、パルスを送る頻度などが関係します。
- エ：パルスのデューティ比で平均電圧を調整し、DCモータの回転数を制御するため、正しい説明です。
よくある誤解
- デューティ比とパルス数を混同する：PWMで調整するのは、一定時間内のパルス数ではなく、オン時間の割合です。
- パルス数で回転数を制御すると考える：パルス数による回転角の制御は、ステッピングモータの説明でよく登場します。
- 回転数が常にデューティ比だけで決まると考える：実際の回転数は、負荷やモータの特性などにも影響されます。
補足コラム
PWMは、電圧を連続的に小さくするのではなく、電源を高速にオン・オフして平均的な電力を調整する方式です。スイッチング素子を利用しやすく、効率よくモータを制御できます。
FAQ
Q. デューティ比を大きくすると、なぜ回転数が上がるのですか？
A. オン時間の割合が増えてモータに加わる平均電圧が高くなり、一般に回転数が上がるためです。
A. オン時間の割合が増えてモータに加わる平均電圧が高くなり、一般に回転数が上がるためです。
Q. PWMのパルス周期を変えることが、PWM制御の本質ですか？
A. 基本はデューティ比を変えて平均電圧を調整することです。周期を一定にしてデューティ比を変える方式が一般的です。
A. 基本はデューティ比を変えて平均電圧を調整することです。周期を一定にしてデューティ比を変える方式が一般的です。
関連キーワード: PWM制御、デューティ比、DCモータ、平均電圧、ステッピングモータ
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