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2021年9月20日(月) 21:25

なかなか厄介

 なかなか厄介だ。
 希望の性能を発揮させようとすれば、ギアの強度が不足するかもしれない。ギアはタミヤのフルオペを流用しており、ラジコン戦車用としては最上ブランドである。これ以上のものを見つけるのは、難しい。
 外国製の金属ギアボックスもあるが、フルオペのように走行用モーターと旋回用モーターを組み合わせる方式ではない。通常のラジコン戦車ならともかく、旋回で主砲照準も行うSタンクではフルオペタイプのパワーパックでないと適さない。そして、フルオペタイプのパワーパックを金属製で自作するのは、それこそ困難どころではない。

 かと言ってフルオペ本来の仕様であるノーマル540モーターを使用したのでは、超低速走行をスムーズに行うことはできない。ここは、ブラシレスモーターでないと難しい。そして使用しているブラスレスモーターは、タミヤ製15.5Tという穏当な機種である。まずは、21.5Tに買い替えるべきかもしれない。しかし、トルクは小さくならず最高速は激減というパターンもあり得るよなぁ・・・
 まずは現状でパワーパックを組み、電流制限の効果と回転速度の現実を確認するのが先決だろう。

 一応WDTを確認すると、スロットルがニュートラルではないのに回転が1秒以上停止すると、リセットが掛かる状態になっていた。これは、正解だろう。そこで実行開始直後に、スロットルを連続して1秒以上ニュートラルにしないと抜けない無限ループを用意。
 スロットルが入った状態でモーターの回転が停止すると1秒でリセットが掛かり、再スタート後はスロットルをニュートラルに戻すまでモーターには通電されなくなる。これと電流制限を組み合わせれば、安全性が高まるだろう。
 レーザー銃で、トリガーを入れたまま電源を入れても発射されない安全機構と同様だ。

 上部にモーター用ヒートシンクを取り付ける前提で、温度センサーをモーターの腹に接着し直してやる。

 パワーパックを車体にセットし、起動輪だけ固定。わざわざキャタピラまで付けるのは、面倒なので回避。

 無負荷で回転させると、右舷のパワーパック内から異音がする。パチっ、パチっというギアの歯が欠ける時の音が、無負荷なのにする。
 音だけではなく、ファイナルギアの噛み合わせ付近のパワーパック筐体が持ち上がるように内部から押されている。

 欠けたギアの歯は取り除いたので、残っているが変形した歯が問題になっているのかもしれない。

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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2021年9月19日(日) 21:28

トルク過大

 熱収縮チューブや配線端を曲げないように、そこから離れた配線途中で折り曲げるようにして、コネクターをセットする。

 このように長さに余裕があれば、コネクターの抜き差しで嫌な場所に応力集中することもない。

 Sタンクの主電源を入れると、問題なく動作した。
 走行用モーターの回転も、バッチリだ。本来の目的だった、モーター電流制限の挙動確認を再開する。

 電流制限に引っ掛かった場合にLEDを点灯させると、ほぼ期待通りに見える。

 電流制限に引っ掛かっても、スロットルを緩めていれば緩めたスロットルに対応した小さいDUTYのPWMをそのまま設定すれば良い。
 予想電流値に対して設定したいDUTYでは、電流制限を超過する可能性がある。そう判断すれば、超過しないと予想される値にカットしてPWMを設置する。そんな処理を行い、カットが発生した場合だけLEDを点灯させてみる。

 こっちも、期待通りに動いている気がする。
 ならばとモーター軸に布を巻き付けて、強引にストールさせてみる。ピーという音がモーターから連続して響き、LEDほぼ常時点灯。一応機能しているようだが、想像より遥かにトルクが大きい。
 試験のため電流制限値をかなり下げているのに、怪我の危険を強く感じる。にも関わらず、フルスロットルにしても最高速では回転していないようだ。もちろん、電流制限が効いている。しかしこれは、最高速が出せないレベルの電流でも、ストール時のトルクは強烈だということ。

 果たして、ギアが破壊されないトルクと最高速を出せることは、両立可能なのだろうか?
 モーターが回転しているのであれば、電流制限を緩める。そういう動作は、理論上は有効である。だが、実装できない。ブラスレスモーターは6分の1回転しないと、回転しているという事実を検出できない。最高速でも、回転しているかどうかの確認は5ミリ秒以上の間隔になる。
 回転しているなら電流制限を弱める、などという処理は電流監視を5ミリ秒以上放置するようなものだ。ストール発生への対応が5ミリ秒も遅れたら、ギアには過大な負担が加わるだろう。

 また、強引にストールさせると dsPIC がリセットされることも多い。WDT周辺のチェックが必要かもしれない。ストールでリセットが掛かってもマズくはないが、想定していない挙動なのは確かである。

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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2021年9月18日(土) 23:20

断線対策

 受信メイン用 dsPIC への書き込み自体は成功で、これによりADCが正常に戻った。テレメトリーは安定して送り返されている。恐らく、DMA0とDMA1では詳細設定のレジスター内容が一部異なっていたのだろう。
 こうなると後は、5Pコネクター謎の絶縁不良だけが問題だ。謎の絶縁不良が発生せずSタンクが動作する場合、走行用ブラシレスモーター制御基板も、電流制限がちゃんと効いているように見える。

 コネクターを動かして短絡が発生するかどうか確認しようとしたところ、それ以前に紫の配線が断線していることに気付いた。コネクター根本で、完全に切れている。

 ここに至り、何が起きているのかを把握した。
 主電源スイッチ(仮設)も、たびたびスイッチの根本部分で配線が切れている。

 このタイプのオス側のコネクターはメス側と異なり、配線を引きずる想定になっていない。基板取付用である。

 そのため、配線に加わった外力がコネクターとの接続部分に集中し、更に被覆が除去されている部分だったりすると金属疲労が進む。
 対策として、接続部分を熱収縮チューブで保護。これは被覆除去部分を補い、更には配線に下手に密着しないことで配線が僅かに動く余地を残し、結果として外力が集中するのを防ぐ。

 更に、配線を数センチ延長する。
 I2C通信も行うので最短配線にしていたが、短い配線は応力集中の原因になり易い。I2Cは100KHzの低速通信なので、恐らく大丈夫だろう。

 他のコネクターも良く観察すると劣化が進んでいたので、すべて交換することにした。

 この1日だけの面倒を我慢すれば、今後ずっと信頼性の向上という恩恵が得られる(はず)。

 熱収縮チューブが活用できる場合は、エポキシ絶縁よりも優先すべきだな。もっとも、作り直す以前は配線が短過ぎて熱収縮チューブは利用困難だった。

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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2021年9月17日(金) 21:20

機械は自然治癒しないはず

 原因調査は、簡単なものから始める。
 まずは、受信用はじめ3つの dsPIC が載っている基板を、エアブローして異物を排除。これで、書き込みを試す。デバイスIDが0となり、書き込み失敗。症状は、変わらない。
 次に、dsPIC を新品に交換し、試す。やはり、同じ。

 こうなるといよいよ、基板に不良発生を疑わざるをえない。
 基板上3個の三端子レギュレーターのうち、受信機用 dsPIC に近い1個だけ過熱していることが、すぐに判明。その1個だけ、出力5VとGNDが短絡している。書き込み用端子にテスターを当てても、VCCとGNDが短絡している。他の2つのPICは、問題jない。

 仕方なく、基板を外す。コネクター多数も外さねばならないのが、面倒だ。
 しかしパターン面を確認すると、全面ではないが既にエポキシコーティングされていた。基板のハードウェアとしての動作が安定したので、処理していたのだった。それなのに、いきなり短絡発生だと!?
 厄介だ。

 ところが、基板を外した状態だと短絡しなくなっている。
 試しに外した状態のまま、受信メイン用 dsPIC に書き込んでみる。正常に、書き込めた。
 つまり、基板が短絡していたのではない。怪しいのは、基板と接続していたコネクター相手の方だ。

受信メイン用 dsPIC は、無線ユニット基板と3つのコネクターで接続されている。この合計9本の配線には、VCCやGNDも含まれる。それがコネクターの先で短絡している可能性が高い。
 コネクターを1つずつ挿して確認すると、5Pコネクターを挿した場合に三端子レギュレーターが過熱すると判明。それ以外のコネクターを挿しておいても、過熱しない。

 そこでテスターを使い、コネクターの5本の端子のうち、どれとどれが短絡しているのか調べる。何と、どれも短絡していない。それなのに、なぜコネクターを挿したら短絡するんだ?
 5Pコネクターを再び挿して、電源を入れる。三端子レギュレーターは過熱せず、Sタンクは正常に動き始めた。直ってやがる。

 これ、5Pコネクター付近に接触不良というか絶縁不良が存在するのでは?

 配線にちょっとした外力が加わることで、突然短絡が発生するような状況かもしれない。コネクター部分も基板部分も、ガッチリとエポキシ固定されているのに何てこった。断線し掛けているのであれば、短絡という故障モードにはならないし。何が起きているのやら分からない。

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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2021年9月16日(木) 21:57

半端に障害発生

 ここで、電流超過の発生時にLEDを光らせるという処理を入れ忘れていたことに気付いた。レスポンスが重要なので液晶ディスプレイ表示などやってられない、という事情に対応して基板を修正したのに忘れるとは!

 LEDで確認すると、危惧した通り全く電流超過判定が発生していない。
 こうなると、原因追求が難しい。レスポンス問題に目をつぶり、電流値をLCD表示させてやる。すると、LEDまで光るようになった。回転を上げるほど電流超過判定に引っ掛かる頻度も増えている。
 ただし、モーターの回転はギクシャクする。いきなりスロットル操作を受け付けなくなることもある。

 無理を承知を動かしているのは認識しているから、LCD表示を削除する。だが、半端な状態になった。動作不安定だしLEDも半端に点灯するし・・・

 ここで、ソースリストの編集ミスに気付いた。
 LCD表示に関する数行の命令のうち、1行だけ消し忘れていた。修正して、動作確認し直す。すると、スロットルを全く受け付けない。いや、正確には、受信機PICが働いていない。

 走行用モーター制御基板はLEDを取り付けたことで、動作開始したかどうか分かるようになるという余得が付いた。
 電流センサーは電源投入直後に不安定なので、LEDが一瞬点滅してから消えるのが正常ケース。逆に言えば、一瞬の点滅を確認することで起動確認ができる。すなわち、ちゃんと起動している。
 それに対し、送信機にはテレメトリーが表示されないし電波状況確認のBEEPも沈黙したまま。つまり、車載PICからの返信が無い。これは、受信メイン dsPIC が動いていない。

 なぜ突然動かなくなったのか?
 バッテリー電圧が低下して来ていたので、充電し直す。容量は半分ぐらい残っていた。フル充電したバッテリーをセットしてSタンクの主電源を入れるものの、症状は変わらない。走行用モーター制御基板は動作開始しているが、受信メイン dsPIC の方は仕事していない。
 いきなりそっちが壊れるなんてことが、あるのだろうか?

 もともと受信メイン dsPIC にも、プログラムを書き換えたい部分があった。それを書き込むついでに、生存確認してみよう。
  具体的には、ADCのDMA転送にDMA0ではなくDMA1を使ってみる。
 以前はSPIのDMA転送にDMA0を割り当て、ADCにはDMA1を割り当てていた。しかし Jetson Nano との通信にSPIを断念したことで、SPIのDMA転送は不用に。それに伴ってDMA1の使用を止めて、ADCにDMA0を割り当てるように変更していた。それ以来、うまく通信できていない。
 だからこの際、DMA0を未使用とし、ADCは以前のようにDMA1で転送するようにしてみる。

 改変したプログラムを書き込もうとすると、数日前に拝んだエラーが出た。デバイスIDが0というやつ。
 コネクターを何度挿し直しても、解消しない。となると、dsPIC が壊れているか基板に不良が発生した可能性が高い。

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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