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2020年2月22日(土) 21:02

平滑コンデンサー

 16V47μFのチップ型積層セラミックコンデンサーを、24個整列させる。

 マスキングテープ上に、貼り付けて安定させる。

 逆方向に、配線をハンダ付け。これにより各コンデンサーの浮遊インダクタンスが平均化され、充放電が高速になる。

 ラジコン走行用モーターの大電流に対応可能な、強烈に豪華な仕様。しかし、それほど大きくもない。

 ただ、後付けとなるとこれぐらいが限界。

 最初から組み込んでいれば、この長大な配線ループ丸ごと不要である。大幅な空間を節約できるうえに、浮遊インダクタンスも小さくできて言うこと無し。システム主配電盤およびモータードライバーを作り直せば(3号機だ)、更に良いものとなるだろう。
 事実上、3号機の製造は決定したも同然である。

 ただし、すぐに作り直すことはない。
 更なる不都合が発覚し、更なる改良が必要だと判明するかもしれない。だから、ラジコンSタンクに必要な機能が期待通りの性能で実装できた、と確定してからの話となる。
 3号機の製作は少なくとも、ドーザーブレードの実装まで済んだ後になる予定である。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2020年2月21日(金) 21:22

並行作業

 平滑コンデンサーを取り付けるには、作業空間が必要なのでパーツを大幅に取り去らねばならない。
 ならば同様に、作業空間が必要な別の作業も併せて行うべきだろう。

 そこで車体内側側面に、ステッピングモーター電源基盤を取り付けるためのスペーサーを設置することにした。
 まずは、ステンレス側壁にハンダメッキ。強酸性フラックスが必要なので、ステンレス相手の設置は厄介。素の状態なら簡単だが、システム主配電盤と膨大な配線は取り外しできない。フラックス蒸気に襲われ、かと言って水洗いもできない。

 マスキングテープで防護するのも難しく、大量のテープは配線が邪魔にならないよう束ねているだけ。

 基盤穴による現物合わせで、スペーサーをハンダ付け。

 作業完了、と思った次の瞬間、ハマったことに気付いた。
 この状態から、基盤だけを取り外すことができない。スペーサーのネジは、長く突出していて基盤を外すには大きく動かす必要がある。ところが、システム主配電盤と干渉し、基盤は少ししか動かせず外せない。

 せっかくハンダ付けしたスペーサーを、溶かし外す羽目に。

 組み込み用パーツとしては、無くても支障がない7セグ表示板。これを、取り外す。

 外してしまえば、システム主配電盤と干渉しなくなり、元のスペーサー位置でも取り外し可能となる。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2020年2月20日(木) 21:24

暴走原因確定

 喉に刺さった小骨のようなSPIが一応解決したので、問題の本筋に戻る。モーターが動いたとたん、暴走する dsPIC をどうするか?
 原因がモーターの動作にあることは明白なので、オシロでノイズの実際を確認する。
 まずは、モーター配線を外して dsPIC を動作させたときの、システム主電源+側。

 期待通り、そこそこ安定したバッテリー電圧が表示された。

 続いて、モーターを接続して dsPIC を動作させる。凄まじいノイズが発生している。ある意味、期待通りである。電源ラインがこの有様では、マイコンなどひとたまりもないだろう。暴走するのが当たり前、という状況を確認できたことが、期待通り。

 まるでホワイトノイズのように見えたが、時間分解能を上げると予想に反して規則的だった。断じて、ホワイトノイズではない。明白な一定の周期があり、PWM周期に一致しているようだ。そういうことか!
 真犯人が、判明した。電源ラインの電圧がこのように変化するのは、ノイズとは言えない。モーターの消費電流が大きいことによる、電圧降下だ!

 念のため、PWM周期を半分にしてみる。PWNのON期間は変えていない。予想通り、周期だけ半分になり「回生電流による電圧上昇」までの時間は変化していない。こうなると、何の疑問もない。真犯人が、確定した。

 主電源のインピーダンスが高いため、モーター通電ON時に激しい電圧降下が発生。回生発生時には電荷を吸い込み切れずに激しい電圧上昇が発生。いや、これでマイコンが動く方がおかしい。そりゃ、WDTでさえも死ぬわ。
 ブラシレスモーター自体が、マイコンをフッ飛ばすほどのノイズを出すのはおかしいと思っていたが、分かれば納得。

 市販ESCは、バッテリー電源線にコンデンサーが付いている。魔避けに鰯の頭を飾るようなものだと、実は馬鹿にしていた。しかしこれが、決定的に致命的に重要なパーツだったのだ。
 必要なのは、ノイズフィルターではない。平滑コンデンサーだ。

 使用されているのは、16V680μFのOSコンである。さすがに寿命が不安な電解コンデンサーを使ってはいないが、リップル耐電流が怪しい。
 あからさまに寿命が低下するほどではないかもしれないが、ラジコンの走行用モーターは普通に数十アンペア流れる。瞬間的には100A以上もありえると考えて、設計せねばならない。

 ここは、積層セラミックコンデンサーの出番と考える。

written by higashino [Sタンク 1/16] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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