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2010年03月16日の記事

2010年3月16日(火) 21:17

単純には動かない

 ターゲット電流の設定値150で約17Aが流れた。そうなると設定値200あたりではどうなるか気になる。さっそくPICのプログラムを書き換え、動作させてみる。
 ところが、スイッチを入れた瞬間に電流計の針が瞬時に振れ、瞬時にゼロに戻った。PICの過電流保護に引っ掛かってしまっている。どういうことだ?

 設定値を180に落としたが、症状は同じ。電源を入れた瞬間に、保護が働く。

 1Ω抵抗の試験において正常に均衡した設定値160まで落とす。今度は普通に約18Aで安定した。だが、念のためにトリム電位を計測すると、明白にオーバーシュートが発生している。単純抵抗に比べて電流の上昇が10倍以上速くなってことで、制御が安定し切れていないと思われる。これは最初から危惧された現象だが、設定値150が普通に良い感じだったので油断してしまった。

 PICの過電流保護プログラムは、設定値250で発動するようにしてある。一応27Aあたりを想定している。
 一方で、PICの制御ループは毎秒12000回ほどの速度で回っている。PWM値は最大で32/256ずつ上昇するように制御されているため、毎秒1500カウントの上昇速度となる。1カウントは1/4〜1/5Aに相当するので、電流は毎秒300〜400Aの上昇速度である。27A付近で発動した過電流保護が絶対定格の32Aまで5Aだけ上昇するには、12〜16ミリ秒を要する。
 発動する設定値250が正確には何Aに相当するかまだ不明確だが、それを考慮してもLDが破壊されるまでに10ミリ秒程度の余裕がある。ちなみに番犬は、設定可能な最速の約1ミリ秒で発動するようにしてある。

 A/D変換のローパス遅延、PWM出力が変化してからDC-DCコンバーターの出力が反応するまでの時間(これは約3ミリ秒)、大容量平滑コンデンサーによる反応の鈍さ・・・などが重なってフィードバックは遅延している。それらの遅延が10ミリ秒以内に収まれば、LDは保護される。そして、恐らく条件は満たされている。
 ソフトウェアによる過電流保護は、クローズドループ制御が不安定になった場合のみを想定した対策である。まさに現在起きていることであり、たぶんちゃんと働いている。ソフト的な問題であれば前述の計算通り、LDが破壊される前に電流はカットされている。実は計算違いでLDが死んでいました、となれば諦めるしかない。

 別に人命が失われる訳ではないが、大金とかなりの時間を費やして復活させるハメになる。
 安全のためにダミー回路を用意するとなれば、新品のLDを買ってくるほどのカネが掛かる。

 学生時代のテストにおいては、単純な計算ミスも容赦なく点を引かれる。それはシビアだし場合によっては人生が変わってしまうが、計算ミスは重罪。大変な損害を被ることだってあるのだ。ケアレスミスが恐ろしい結果を招くのは、実社会において珍しくない。絶対にミスしない心構えで臨まねばならないし、ミスにペナルティーがあるのは当然である。
 それは人間がミスするという前提でフェイルセーフのシステムを構築するのとは、独立した話である。

 もちろん自分は個人の趣味でやってるから、危険を冒してケチって実物のLDを駆動しているという面がある。普通の研究なら、ダミー回路を作る予算も一緒に要求するはずだ。最近はどこも予算など回って来ないから、破滅と隣り合わせで実験やらされている不幸なプロも居るかもしれないが。

 設定値160のままで、6〜7ミリ秒の将来ではなく60〜70ミリ秒の先読みをするように修正したら、オーバーシュートは収まった。ただしノイズが増大し、安定までのリップルが発生している気配もある。ただ、ノイズに関してはオシロのプローブを取り付ける微妙な位置が影響するフシがある。何度か試すとノイズレベルが変わるのだ。それに、そもそもトリム電位差のS/Nはそう良くない。
 まてよ、そもそも dI/dt が300〜400A/秒なんて不必要に速いだろ。25Aまで0.3秒で上昇する程度で十分なんだから、電流を増大する方向の制御はPWMの変化量を4分の1にしてはどうか。

 ループあたりのPWM加算を最大32/256から8/256に減らしてみた。ついでに先読みも15〜20ミリ秒に抑える。
 これでスイッチを入れると、今度は何ということか約12Aで止まった。全く電流が増えない。トリム電位も対応する場所で滑らかに止まったままだ。さすがにオーバーシュートは皆無。これはどこかに明らかなバグがある。それほど苦労せずに手抜き箇所発見。モトが結晶オーブンの温度制御なので、そのような用途では発生しない状況を無視していた。LDドライバーでは遙かに極端な値が発生し得るのに、無視していた。

 さっそく修正したが、症状は全く改善しない。今度は約10Aで均衡したままだ。

written by higashino [レーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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