【授業☆しょ~かい】『プッシュプル回路』でモータを動かそう! 電子技術科(都留キャンパス)No.285

2020年09月17日

こんにちは。あんどくんです 。
電子技術科をPRしているよ ☆彡
みんな、令和2年もリアルに応援よろしくね (`・ω・´)ノ
産短大では、前期授業がスタートして 、今週で16週目なんだよ。
今日、令和2年9月15日(火)は、1限に1年生の『電子計測Ⅱ』、2限に2年生の『電子回路設』に、おじゃましたんだ。

 

1年生の『電子計測』では、基本的な電子回路の動作を、電子回路の設計や組み立てをしながら学んでいるんだ。また、電子回路を製作しながら、測定器を使った回路の『デバッ』の仕方も身につけているんだよ。

はじめに、前回学んだ、下の写真の改良型『電圧駆動回路』について復習したんだ。オペアンプの出力がnpnトランジスタを介して、 オペアンプのマイナス入力に接続されているよね。ここで、プラス入力に1.5Vを入力すると、『バーチャル・ショート』 により、マイナス入力も1.5Vになるんだ。なので、1.5Vがダイレクトに『豆電球』に加わるんだ。このとき 『豆電球』に流れる電流は、npnトランジスタが電源からコレクタ電流として供給するんだよ。
こんな風に、改良型『電圧駆動回路』では、負荷に加える電圧を設定して、負荷を動かすんだよ。

 

ここで、負荷として『豆電球』ではなく、正負の電圧を加えると、逆の方向に回転する『モータ』を、動かしてみることになったんだ。

 

改良型『電圧駆動回路』で動かそうと思ってもダメなんだよ。
下の写真の回路で、『モータ』に負の電圧が加わると、 『モー』 には下側から上側に向かって電流が流れるはずなんだけど・・・
トランジスタに流れる電流の向きとは逆なんで、電流は流れないんだよ。
なので、『モータ』は回転しないんだよ。

 

こんなときには、下の写真みたいに、npnトランジスタとpnpトランジスタを組み合わせた『プッシュプル回』か使われるんだよ。
入力端子に+3Vが入力されると、『モータ』には+3Vから0Vの間の正の電圧が加わると予測できるよね。そうすると 『モータ』には、上側から下側に向かって電流が流れるんだよ。 なので『モー』が回転するんだよ。 この電流は、上側のnpnトランジスタにより、 +15V電源から供給されるんだ。

 

上側のnpnトランジスタがON状態のとき、ベースの電圧がエミッタの電圧より0.6V高くなるんで、『モータ』には2.4Vが加わるんだ。 予測どおり、正の電圧だね。
このとき、下側のpnpトランジスタは、ベースの電圧がエミッタの電圧より0.6V高いんで、OFF状態になっているんだよ。

 

今度は、下の写真みたいに、入力端子に-3Vが入力されると、『モータ』には-3Vから0Vの間の負の電圧が加わると予測できるよね。そうすると 『モータ』には、下側から上側に向かって電流が流れるんだよ。 なので『モー』が逆回転するんだよ。 この電流は、下側のpnpトランジスタにより、 -15V電源に回収されるんだ。

 

下側のpnpトランジスタがON状態のとき、ベースの電圧がエミッタの電圧より0.6V低くなるんで、『モー』には-2.4Vが加わるんだ。 予測どおり、負の電圧だね。
このとき、上側のnpnトランジスタは、ベースの電圧がエミッタの電圧より0.6V低いんで、OFF状態になっているんだよ。

 

ここで『演習問題』の回路を設計したんだ。はじめに、±15V電源と10kΩの可変抵抗を使って、+3Vから-3Vを出力する『可変電圧発生回路』を設計するんだ。つぎに、この回路の出力電圧を、『プッシュプル回路』に入力するんだ。そうすると、『可変電圧発生回路』の出力電圧が、正のときと負のときでは逆の方向に回転するんだ。

 

ただし『可変電圧発生回』の電流が、『プッシュプル回』に横取りされないように、二つの回路の間に『バッファ回路』を入れたんだよ。
これで、ほぼ回路が完成なんだけど・・・
この回路だと『可変電圧発生回路』の出力電圧が+3Vのとき、トランジスタのベース・エミッタ間に0.6V取られちゃうんで、『モー』に加わる電圧が+2.4Vになっちゃうんだよ。

 

なので、下の写真みたいに、『バッファ回路』の負帰還をかけるポイントを、オペアンプの出力から、『モー』の上側に取り直すんだ。そうすると、 オペアンプの出力が『プッシュプル回路』を介して、マイナス入力に接続されるんで、 負帰還がかかっているよね。なので『バーチャル・ショート』 により、 『可変電圧発生回路』の出力電圧が、ダイレクトに『モー』 に加わるんだよ。

 

回路の動作を学んだあと、『回路図用紙』に回路図を製図したんだ。

今回はここまで。

 

2限の時間は2年生の『電子回路設計』におじゃましたんだ。
この授業では『LTC (ライントレースカー) 』っていう、白い紙面上の黒いラインに沿って自動で走行する『模型自動』を設計しながら、電子回路の設計方法について学んでいるんだよ。

今回は、前回にひきつづき、『LTC』が完成した学生は、『LTC』を構成する各電子回路の動作原理や、回路基板の製作について『レポート』にまとめているんだよ。

 

こちらでは、KFくんが、土橋 准教授から、回路の動作原理についてアドバイスをもらっていたんだよ。

 

このあとも 『レポー』の作成がつづいたんだよ。

今回はここまで。

きょうはこの辺で・・・
電車で帰るよ≡3

 

みんな、今日も1日おつかれさま☆彡
プッシュプル回路』はいろんな電子部品を動かせるスグレモンだよ!
今日も『産短大の毎』をみてくれてありがとう!
また、明日からがんばろっ٩( ‘ω’ )و

それじゃ ≡3 ≡3 ≡3

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