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2024年12月12日(木) 22:31

難所をやり遂げる

 残り5本の配線、Sタンクの時はゲートドライバーの足に直接ハンダ付けしたが難易度が高い。Sタンクでは予備含めて2セット作ったが1セットは配線不良で使用不能だった。

 そこで今回は、ワンクッション入れることにする。
 配線ではなくジャンパーを足にハンダ付け。ジャンパー線の方がトラブル無しにハンダ付けを終える難易度は低い。それでも、非常に難易度は高い。もっと長いジャンパー線を半ば基板の裏側まで回してマスキングテープで仮止め。ハンダ付けできてから余分を切り取っている。最初からこの長さでハンダ付けするのは、まず無事に作業が終わらないだろう。

 ハンダ付けは確実に行われている必要があり、一方で短絡が発生していても駄目である。状況によっては外してやり直したり再加熱や追加ハンダも行い、完成度を上げる。1箇所に10分ぐらい要する難作業だ。

 経験があれば、ハンダ付け作業時の感触で成否の見当はつく。それで「これは成功している」と確信できた上で、目視チェックを行い、隣接端子との短絡がないことをテスターでチェック。

 ベストを尽くした上で、昨日同様にエポキシで固める。昨日同様の理由に加え、ジャンパーの加熱でハンダ付け箇所が溶け落ちるのを防ぐ重要な目的がある。よって、エポキシで固めないという選択肢はない。

 エポキシの硬化を待ち、ジャンパーの別端に配線をハンダ付け。

 急がば回れで、これにより配線のハンダ付けは一気に難易度が下がる。

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2024年12月11日(水) 21:04

最難関のハンダ付け

 ESCの電源系配線を、逆側にハンダ付けし直す。

 これにより、FETの放熱がやり易くなる。

 いよいよESC改造の最難関だ。マイコンを剥がした跡地のパターン2個所に、配線をハンダ付けする。

 8ピンICの足にハンダ付けする方が楽だが、配線が近接すると非常に面倒になる。そこで配線のうち2本をここにハンダ付けすることで、以降の配線作業を少し楽にする。
 ただし、パターン跡地へのハンダ付けは超絶難易度である。1セットはハンダブリッジになってしまい、こうなると外して綺麗にしてからやり直すしかない。

 ハンダ付け不良や短絡が発生すると、モーターが回らなくなる致命的障害だ。全部組み込んでからの修理など不可能に近いので、改造作業時に最大限の注意を払わねばならない。
 ハンダ付け時の感触が良好だと確認し、目視で仕上がりを確認し、軽く力を加えて確認し、もちろんテスター使って導通を確認する。隣接配線との短絡がないかどうかも確認だ。

 すべて大丈夫となったら、清掃しさっさとエポキシで封入。これやると修理できなくなるが、やるしかないのだ。配線に外力が加わると、梃子の原理でハンダ付け部分に大きな力が加わってしまう。また、導電性のゴミによる短絡も脅威である。だから、封入保護は必須である。

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2024年12月10日(火) 20:22

改造ESCのピンアサイン

 市販ESC改造にあたり、Sタンクの時の解析結果を再確認。

 右側の4ピンコネクターは、2ピンずつに分かれていてラジコンバッテリー電源がそのまま来ている。DC-DC コンバーターの電源を取ることもできる。

 左側に3つ並んでいるのがゲートドライバーで、NCP5106B が使われている。ここの IN_HI と IN_LO に dsPIC のPWM出力を接続する。また、VCC には10〜20Vを供給する。GNDはラジコンバッテリーのGNDに接続されているので、放置可能。

 ここで、VCCを安易に供給できないと気づく。ESCは大電流を扱う関係からラジコンバッテリー直結である。よって、ESCから電源を取ってVCCを作ると、主電源スイッチを入れなくてもESCが動作してしまう。VCCのモトは主電源スイッチを介してONになる電源から作るべきだ。
 ならばモーター用空冷ファン電源も併せて、専用基板を用意しよう。

 5V入力15V出力の DC-DC コンバーター搭載。
 入力は三端子レギュレーターで作った5Vとし、出力には負荷用にLEDを付ける。この DC-DC コンバーターは小型だが入力電圧範囲が狭く、更には無負荷だと出力電圧が跳ね上がる。

 作った15Vはモーター制御基板を経由させ、改造ESCへとコネクターで接続する。

 これとは独立して2系統の三端子レギュレーターも搭載し、モーターの強制空冷ファン電源とする。

 さすがに配線は単純だが、これだけの製作でも結構な時間を要する。

 LEDで5ミリアンペアぐらい消費させているが、出力電圧は約16Vになっている。

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2024年12月9日(月) 22:31

ホールセンサーを読む

 ホールセンサーの読み取りに必要な回路も配線する。

 センサーコードはコネクターにせず、市販のセンサーコードを途中で切断し基板に取り付け。メンテナンス性が低下するしコード長を変えられなくなるが、それでもコネクターを1箇所減らす信頼性を取った。センサコードの接触不良によるトラブルは何度も悩まされているからだ。

 あと必要な配線はPWM出力6本が残る。そこは空き地を確保してある。

 これでピンアサインが確定したので、MCCを起動し基板に合わせて修正。

 RA3とRB4はSPI化をオプションと考え、入力状態でキープ。サーボパルスが入るRA4だけ当面利用する。

 ホールセンサー入力はRA0から2に割り当ててあり、PORTA & 7 で状態を一気に読める。

 PWM出力は相補モードとし、ハイサイドとローサイドの同時ONは改造ESCが防いでくれるのでデッドタイムは無効にしておく。

 制御基板で配線済み部分の動作を確認する。

 送信機のスティックに応じて、左側の数字が変化する。
 センサーケーブルを接続したモーターの回転軸を手で回すと、右側の数字が変化する。すべて想定通りに動作した。これにより、

・dsPIC にプログラムを書き込みできる。
・液晶ディスポ憂いに表示できる。
・サーボパルス幅を正常に取得できている。
・モーターのホールセンサーが読める。

一気に確認できた。

 もう1セットの制御基板も、同様に動作チェック。

 モーターは付け替えていない。必要な2つのモーターを、別々に制御基板に取り付けている。理由は、センサーケーブルの抜き差し回数を減らすため。また、2つのモーターのホールセンサーが正常なことも一緒に確認できる。

 ここまで製作は順調だ。

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2024年12月8日(日) 12:56

制御基板新造

 現行のモーターと制御基板を取り外す。

 モーターは独自に角度センサーを付けた改造品だし、制御基板はその改造モーターを前提とした品である。更に、追加で必要なFETユニットが破損すると判明。よって、これらすべて再利用できない。

 モーター取り付け台は流用できるが、片方はモーターまで強力に接着されてしまっていて外せない。最悪3Dプリントし直せば良いが、モーターと取り付け台の間にはタミヤの硬紙が挟まっている。それは新たに入手する必要がある。

 制御基板のコネクターは流用可能なものもあるし、dsPIC は差し替えて使う。

 新制御基板に、電源コネクターとサーボコネクターを流用。

 ホールセンサー用の周辺パーツも、追加設置してある。

 ひとまず電源系が正常に来ていることを確認。

 追加配線を考慮し、空き地を残してある。
 サーボコネクターは信号線しか使わないのだが、いちおう3線とも個別のGPIOに接続してある。よって、後からSPI通信へと変更することも可能だ。現状では主電源基板側に空きGPIOがないため、SPI通信できない。

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