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2020年01月の記事

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2020年1月31日(金) 21:16

ステイタス取得

 状態取得で最も重要なのは、2つ。1つは、ステッピングモーターのエンコーダーであり、もう1つは TB6600HG のMOだ。
 MOは、ドライブ信号が1ステップ経過するごとに、1パルス発生する。負論理であり、通常はHになっている。
 PIC端子部分でオシロを使うと、案の定機能していない。ずっとLのままだ。

 原因はすぐに判明した。MOはオープンドレイン出力なので、外部プルアップを必要とするのだ。これも足を左右取り違えたのと同じパターンで、データーシートに記載されていることには最初から気付いていた。しかし回路図を誤読し、外部プルアップは不要だと思い込んでしまっていたのだ。
 プルアップ抵抗1つ追加するのも非常に面倒なので、PIC側の内部プルアップを有効にすることで代用。様子を見ることにする。

 ついでに、エンコーダーも確認。やはり、PICの端子部分でモニター。こちらは、正常に取得できている。

 本来なら5Vまで振れて欲しいのだが、別にこれでも問題はない。

 PIC内蔵プルアップを有効にすると、MO出力が期待通り取得できるようになった。プルアップ抵抗値が大きいため、50μ秒周期となる6000回転に追随できるかどうか微妙だが、ギリギリ大丈夫っぽい。

 データーシートでもプルアップ抵抗は51KΩ以上を推奨ということなので、レスポンスの高速性は最初から想定されていないようだ。ステッピングモーターの駆動用であり、6000回転ぐらいまで使えれば充分という考えだろう。

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2020年1月30日(木) 21:30

動作試験再開

 短絡防止を配慮した実装だが、それでもかなりシビアな配線を強いられた。

 表面実装優先・実装密度優先が進行し、個人が趣味で電子工作するのは物理的にどんどん面倒になっている。8ビットPICは限定用途で充分な性能を持つだけでなく、ZIPで広く出回っているのも扱い易い。

 ステッピングモーター制御ICは、足が25本というのは少ない部類に属する。
 足の本数は機能に相関していて、機能が豊富になると足も増える傾向。機能が増えると外付けパーツが増え、機能が減り過ぎると「やりたい制御ができない」ということになる。TB6600HG は、なかなかのバランス。
 でも、HZIPよりはZIPの方が、遥かに実装し易い。放熱板を背中側に背負ったZIP、というのは作れないのだろうか?

 ようやく、試験環境が復活。
 ただしまだ、センサー配線だけは行っていない。まずはセンサーレスで、基本的な回転が実現できるかどうかを確認する。

 その結果、超低速で両方向に回転させることが可能と判明。ただし、トルクが想定より小さい。超低速では電流を減らしているが、減らし過ぎかもしれない。
 ただし、超低速旋回は超信地旋回でしか使用しないと考えて良く、超信地旋回にそれほど大きなトルクは必要ないという考え方もある。超低速での電流を増やすことは燃費を悪化させるので、走らせつつ調整することになるだろう。
 電流調整は、ソフトウェアだけで行える。

 問題は、超低速から中速に切り変わると、突然動きが悪くなること。常時脱調状態で、時々震えるように動くだけ。

 センサーを配線し、エンコード結果を参照する。だが、症状は全く変わらない。

 自作ドライバーは毎分0.04〜6000回転という途轍もない広範囲の回転速度に対応するため、超低速・中速・高速の3段階で処理を切り替えている。超低速だけは、正常に動く。つまり、残る2通りの処理の中に問題がある。

 PICの制御ソフトを書き換えて、症状の変化を見る。
 その結果、センサー値を読めていない以前に、TB6600HG のステイタスを取得できていない疑いが強まった。ピン割り込みが、発生していない感じ。
 だがこれで収穫もあった。うまく速度を少しずつ上げられると、6000回転までちゃんと回ることが分かったのだ。しかも、6000回転におけるトルクは、5ミリのシャフトを指でつまんで止めることはできないほど大きい。

 このモーター自体は、期待通りの性能を持っている。何としてでも、手懐けねばなるまい。

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2020年1月29日(水) 21:34

HZIP足の処理

 動作確認は出来ていないが、本番仕様で組み立てる。
 今回作り直すものは、動作確認出来れば、そのまま本番用に投入だ。さもないと、やってられない。

 HZIPの足を広げ、2.54ミリピッチの両面スルホール基板に通す。これにより、配線時の短絡を予防する。
 PICとの配線距離を短くするため、当初予定通りの配置とする。

 基板面積が大きくなっているが、HZIP足から伸びる配線が占有する空間を考慮すると、実質は変わらない。

 要注意なのは、パーツに許容される高さ。

 基板を実装できる空き地は、限られている。
 車体両サイドのキャタピラ直上張り出し部分は、既に占有されており空き地は車体前方寄りにしかない。そこでは、車体が低くなっている。巨大なシャント抵抗も、この向きに置かないと天井に不安がある。
 スルホールを利用し、抵抗の足をハンダ付けで固定している。耐振動という点で、結構重要。

 HZIP足の片列だけをスルホール基板に固定することで、2列の足が基板の両側に分割され、配線を容易にしている。

 外付けパーツはそれほど多くないが、相変わらず配線の濁流には閉口する。

 三菱ジェットが機体ボディーの再設計するハメになり、その理由が配線スペース不足だという噂も実感できる。
 電気は人類の生活を一変させたが、配線のために膨大なリソースを必要とする欠点は本当に悩ましい。

 配線が増殖する理由の1つは、ノイズ対策。
 この基板も、パワー系と制御系は配線を完全に分離している。

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2020年1月28日(火) 21:15

やらかした

 動作実験を開始したところ、ステッピングモーターはウンともスンとも言わない。

 停止トルクが出ておらず、電源配線も0Vのまま。全く電流が来ていない。
 特に TB6600HG の端子はテスターを当てるのが至難だが、可能な限りチェックしたところ電源は来ている。
 クロックも、発生しているようだ。ENABLE や /RESET など動作開始に関係するピンも、想定通り。

 明らかにおかしいのは1箇所だけで、Vreg に5Vが出ていない。0Vのままだ。
 Vreg は TB6600HG 内部のレギュレーターが生成する5Vを外部出力しているピンで、これが0Vというのは内部レギュレーターが働いていないことを意味する。
 恐らく内蔵ロジック系の動作電源なので、これが働いていないというのは内蔵ロジックが動作していないということになる。

 Vreg が0Vではモーターがウンともスンとも言わないのも納得だが、問題は0Vの理由だ。24Vが供給されていないなら話は早いが、ちゃんと供給されている。それなのに、なぜ内部レギュレーターが仕事しないのか?

 原因として思い浮かぶものが何もなく、ICが故障しているとしか思えない。東芝は日本語のデーターシートを公開しており、誤読というのも無い。非常に厄介だ。
 テスターで短絡チェックを始めたところ、Vreg がPGNDと短絡していると判明。まるで、パスコンが短絡しているみたいに感じるが、パスコンの足を切断しても短絡したままだ。念のため、新品の TB6600HG を取り出し、テスターを当てる。すると、これまた Vreg がPGNDと短絡している。M3 と PGNDB に短絡していて、PGNDA とは短絡していない。どういう不良だ?

 こうして遂に、正解に気付いた。ピンアサインを、左右逆に取り違えていたのだ!
 確かに、データーシートを見ると(トップビュー)と明記されているし、その文字には最初から気付いていた。

 だが、この図はいかにも足側から眺めたかのように描かれており、「なるほど TB6600HG では足側をトップ扱いしているのか」と思い込んでしまっていたのだ。
 SGND と PGNDA と PGNDB が短絡しているのは、別に不思議ではない。これを左右逆に取り違えると、Vreg が M3 と PGNDB に短絡した実装になってしまう。

 Vreg をGNDに短絡させて動作させたから、TB6600HG がダメージを受けた可能性は高い。電源系を間違えて実装してしまったら、廃棄推奨されている。いずれにしろ、作り直しである。

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1月27日(月) 21:37

準備完了

 走行制御用PICの配線を追加し、Cポートの8本をピンヘッドにまとめる。

 これは旋回用ステッピングモーターにステアリング値を送るためのものだが、既に走行用ブラシレスモーターの試験用にも流用する気まんまんである。
 ステッピングとブラシレスは類似しているので、ステッピングモーターのドライバーを自作すると、ブラシレスモーターのドライバーも自作できる気になる。

 自作してしまうと市販ESCを買ったのが無駄になってしまうが、市販ESCを買わなければその欠点も分からなかったわけで、出費を省略できたかどうかは怪しい。ネットで調査可能な情報には限界がある。
 市販ESCとブラシレスモーターの組み合わせを試している者は、ほぼ全員がレーシングカーに積んでいる。その情報は、ラジコン戦車には全く役に立たない。

 バック性能とか、超低速走行はどうかとか、レーシングカーでは全く話題にならない。誰も、そういうレポートをネットで公開していない。

 まして、ラジコンにステッピングモーター搭載というのは、更に誰もやろうとしない。
 高速回転の苦手なステッピングモーターを、ラジコンのレーシングカー用に積むなどありえない。
 ロボット製作ならステッピングモーターの情報が豊富だが、超低速からそれなりの高速まで超広大な速度変化ダイナミックレンジを確保するという方向では、やはり試みられていない。

 今回試験しようとしている自作ドライバーは、毎分0.04〜6000回転という超広ダイナミックレンジ仕様だ。

 使用するステッピングモーターは左側で、右隣の540と比較すると1回り小ぶりな雰囲気。380のサイズ感だ。ただし、重さは540を上回る。トリセツには、正常な使用状態でも表面温度が70度を超えることがある、と注意書きがある。
  

 モーター電源はコネクター式になっているが、適合コネクターは売っていない。
 電源用なんてありふれた用途のコネクターに、秋葉原のどこにも売っていないようなどマイナーなものを使うなよ(怒)。
 純正コネクター(配線付き)を売りたいってことだろうか?

 純正コネクターは長過ぎるので、パーツで買って適切なものを組み立てようとしたのだが、こんなことなら無駄でも純正買って切断流用すべきだったのかもしれない。

 別に個人の趣味で使うものだから、と電源配線をコネクターに直接ハンダ付けしてしまう。

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