直流馬達的速控 (一) : 使用555產生PWM 驅動馬達

在初步練習了晶片的應用之後，現在我們要連結這些電子電路來控制馬達了，首先第一個就是直流馬達的控制。關於直流馬達的基本原理就不在這裡贅述了，我們只在乎當我們要做速度控制時，該如何控制。

其實不只馬達的轉速，電熱器、燈的亮度等等控制都是類似的，主要有以下三種方法，其中第三種控制通電時間長短的方法，就是所謂的PWM (Pulse Width Modulation)脈衝寬度調節，該方法是最廣泛應用且效率較高的方法。接下來將以此為主題。

PWM 

我上網找到很多PWM的相關資訊，實在不太想重複整理……
直接列出來，有興趣的就可以找來看。
(1) http://www.letry.com.tw/A12.htm
     由最基本的555產生方波直接來控制馬達
(2) http://www.shs.edu.tw/works/essay/2011/03/2011033012355698.pdf
     這篇介紹了使用”比較器”來控制脈波中的duty time
(3) www.me.kuas.edu.tw/實務專題/95年PDF/95乙/黃義達%20郭士宏.pdf
     這篇更實務地說明如何先用555搭配積分器產生三角波，再用比較器控制輸出的duty time。

我自己讀完這些之後(其實不只這些，網路上有一脫拉庫資料)，我把它們整理成三個層次：
1. 555 直接產生方波，加個可變電阻與二極體就可以控制PWM的duty time了。
2. 更進階地使用”比較器”來完成PWM的duty time控制。
3. 直接用電腦配合微晶片控制PWM的duty time。

這次我打算操作第一個與第三個就好了，第一個讓我們對物理現象有更直覺的反應，這也是實作的精神之一。第三個是因為現代的微控制晶片都十分方便，我們實務上會全部整合在微控制晶片中操作。 (至於第二個：用比較器…我想應該是我太simple，無法理解為什麼它要脫褲子放屁。)

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上圖就是利用555晶片在非穩態下產生脈波，其中的特點是利用二極體讓電流跳過可變電阻其中一端(R2)，只通過R1對1u電容充電，如此脈波的周期會如下圖一樣，使duty time會隨著可變電阻的旋轉而有較線性的關係。

所以當脈波由555的引腳3出來，接到1815 & 1384 的電晶體上去控制電流的流過與否，來控制馬達所接收到的電能，進而調整轉速。

Duty time (%) = R1 / (R1+R2) x 100% 

實際接的線路與操作影片如下：

另外我們用NI的DAQ卡來抓訊號，如下所示，可以看出duty time的差別。

duty time 較小，馬達轉速也就低。

duty time 較高，馬達轉速跟著提升。