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2021年05月の記事

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2021年5月31日(月) 22:27

ブラシレスモーター

 電動ガン用の、ブラシレスモーターを試すことにした。

 電動ガンのモーターはピストンを引くだけであり、パワーには関係しない。発射速度には大きく関係するが、ラジコン戦車のように発射速度が大して問題とならない用途では、これも意味が小さい。
 だから、わざわざモーターをチューンする意味も薄い。

 しかし、ノイズに関しては別である。ブラシレスだとノイズの発生が小さくなり、それはラジコンにおいて大きなアドバンテージである。また、多数のエアガンをコレクションするのが一般的なサバイバルゲームと異なり、単一のカスタム空気砲を使い続けるラジコン戦車では、ブラシレスモーターの寿命やメンテナンスフリーは効果的であり、価格を正当化できる。

 ラジコン用のブラシレスモーターと異なり、別にESCを用意する必要はない。既存のブラシありモーターと単純に交換するだけで、動作する。
 これは、モーターにESCが内蔵されているおかげである。電動エアガンの場合、回転方向は決まっているし回転速度も最高速固定だ。それだけ、制御が単純ということだろう。

 ただし、クラシックアーミーのモーターホルダーにセットしようとすれば、一部を削る必要がある。

 ブラシレスモーター単体で通電したところ、期待通り正常回転。PICにリセットが掛かることも無くなった。

 だが、メカボックスにセットして動作させたところ、一瞬回転しただけでPICにリセットが掛かる。

 ブラシありモーターだと、回転を開始した瞬間にPICがリセットされる。それに対し、ブラシレスモーターだとリセットが掛かるまでの時間が伸びている。だが、見た目はどちらも一瞬でリセットだ。
 走行用モーターも、ストールすると高確率で dsPIC がハングした。高負荷あるいは低速回転により大電流を消費すると、マイコンが動作しなくなるようだ。

 この現象は、2年前の主砲試射では発生しなかった。それ以前に電動エアガンをラジコンに搭載した時も、発生しなかった。だから、原因が最近のハード製作に依存している可能性も高い。
 想像より、根深い問題が潜んでいる。かなり腰を据えて、調査する必要がある。

written by higashino [ラジコン用エアガン] [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5月30日(日) 22:13

モーター動かず

 メカボックスを、取り外す。

 次いで、メインスプリングを取り外す。
 メインスプリングを単独で容易に脱着できるのは凄まじく便利で、そのためクラシックアーミー以外を使う気になれない。

 最後に、モーターを取り外す。
 これで、ギアを手で回してメカボックスの動作を確認できる。

 自作したタペットリープレートが破損したか詰まったことにより、メカボックスが動かなくなったのではないか?
 その危惧があったので、まずは動きを確認だ。すると、極めてスムーズに動作した。ノズルの前後ストロークも問題無いし、マイクロスイッチもキッチリと押し下げらる。

 まあメカボックスがジャムっていた場合、ヒューズが飛ばないことが大問題になったわけだが。実際はメカボックスに問題は無いので、ヒューズが飛ばないのは正常だ。

 今度は、モーターだけをセット。これでトリガーを引く。
 マイクロスイッチ入力が無いので、2秒ぐらいモーターが回転して停止。電動マガジンが装填動作を行う。
 だが、それ以降はトリガーを引いても、モーターが一瞬だけ回転して止まる。電動マガジンの装填動作は発生せず、サスアームが誤動作する。メカボックスが存在した場合と、全く症状が同じ。

 すなわち、原因はこれもソフトウェアである可能性が高くなった。そう思ったのだが、挙動を追求するとノイズが原因のようだ。モーターが回転を開始した瞬間に、PICにリセットが掛かっている。
 たまにリセットが掛からなかった場合だけ、モーターが回転を続ける。いったん回転を開始すればリセットは掛からないので、始動時の大電流がヤバそうだ。

 だが、分からない。
 2年前は、モーターが動いてもPICの動作には全く影響が無かった。何百発撃とうが、PICがリセットするようなことは無かった。モーターは当時のままなのに、なぜ突然リセットするようになったのだ?

 そもそも、電動エアガンをラジコンに積むのは過去に何度もやっていて、モーターノイズで誤動作したことはない。なぜ突然おかしくなったのだ?
 訳が分からないが、構造上取り付け困難なのでノイズキラーコンデンサーが2箇所しか付いていない。標準では、3箇所に付けるものだ。そこで、エンドベル内にコンデンサーを通し、増設してみた。結果は、全く挙動に変化無し。

 モーターノイズが悪い、というものでもなさそうだ。仮にノイズのせいだとしても、ノイズキラーコンデンサーが効かないとなると、どうすれば良いのか?

written by higashino [ラジコン用エアガン] [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5月29日(土) 21:50

犯人は判明したが

 基板を、作り直して交換。
 電動エアガンのFETスイッチはミリ秒オーダーの反応速度で充分なので、ゲート操作に大電流を追求する必要はない。そこで、電流制限抵抗を大きくしてピーク電流を0.5A未満に抑え、Hの付かない無印TLP250も安全に使える仕様とする。
 TLP250Hは大電流を扱えるが、耐圧が下がってるし壊れ易い。大電流が必要なければ、無印でいい。

 ソケットに無印TLP250をセットし、動作確認。
 何と、現象に全く変化無し。犯人は、TLP250Hでは無かった。ここまで単純な回路が動作しないとなると、単純な短絡ではない何らかの配線ミスが存在しているとしか考えられない。

 そこで次段階として、ソケットからTLP250を外して動作させてみる。もちろん動作しないに決まっているが、確認したいのはPICのピン状態である。Hを出力しても、Lのままなのは何故か?
 壊れたTLP250Hのせいだと考えたが、PIC基板の配線ミスかもしれない。PIC基板が犯人であれば、ソケットを空にした状態でもピンがHになってくれないはずだ。

 結果は、ソケットが空でもHになってくれない。
 こうしてPIC基板が犯人らしいと分かったものの、目視でもテスターでも異常はない。
 最後の手段として、問題のピンだけを抜いたソケットを用意。そこにPICを挿してから、PIC基板に挿す。こうすると、問題のピンだけは基板と接続されていないので、確実にHになるはずだ。
 すると何と、やはりHにならない。新品のPICをプログラムしても、Hにならない。

 何が何だか、分からない。MCCやソースコードを見ても、分からない。ここまで来るとさすがに、ソースコード上の見落としがあるはずだ。
 その結果、試験用動作のために消すべきコードが1箇所、消されずに残っていたのを発見。つまり、ボタン操作でピンにHを出力しても、すぐ後にLを出力するプログラムになっていたのだ。
 大騒ぎして、最後はこんなものだ。カンマとピリオドを間違えたせいで宇宙探査機がロストという話だってあったぐらいで、まあ仕方ない。たまには発生するトラブルだ。

 それでもこれで問題が解決すれば良かったのだが、SPI通信が9ビットずれる問題は変化無し。結線が正常なのだからこれもソフトウェアで凡ミスやってる可能性は高い。

 取り合えずズレた後の情報を元にキーを受け付け、レーザーの点灯は正常動作。
 だが、射撃ができない。1発目は撃てたのだが、2発目を撃つとフルオートになった。送弾はセミオート動作なので、延々と空撃ちされてしまう。
 セミオートスイッチが認識されないようで、時間切れ処理に救われることで射撃停止。

 その後は、ウンとかスンしか言わなくなった。
 電動エアガンのヒューズは、飛んでいない。トリガーを引くと、サスアームが誤動作する。モーター配線を引き抜くと誤動作しないので、通電されているがモーターは回転せず、走行用モーターがストールした時と同様にノイズを派手にバラ撒く結果になっている模様。
 本来なら、ヒューズが飛んでもおかしくないのだが飛ばず、モーターも過熱していない。

 2年前は快調に射撃を楽しめた主砲エアガンが、なぜこれほどトラブル多発するのだ?

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5月28日(金) 21:11

一番怪しい容疑者

 どんなに調べても、エアガンのモーター通電が正常に行われない理由は分からない。

 ハードウェアは基本的に、動作確認済みである。2年前に、バリバリ射撃できていた。それがなぜ、謎の挙動を示すのか?
 回路は、どれほどチェックしても異常無し。短絡すべき場所は短絡していて、短絡すべきではない場所は短絡していない。

 基本的に、FETスイッチングはTLP250Hを介している。
 PICはTLP250Hの入力側LEDを点灯させているだけであり、接続したらL固定になるような理由はない。面倒なノイズとかGNDレベル変動は、TLP250Hに阻止してもらう仕様だ。
 それなのに、PICに妙な強負荷が掛かっているかのよう。

 ジャンパーでピンに5Vを与えればモーター通電するのに、PICでピンをHにしようとしてもKにしかならない。問題のピンも、短絡すべきではないどことも短絡していない。

 回路が単純なので、どれだけ調べても「正常動作するはず」という結論にしかならない。おかしな部分が皆無で、単に最終挙動だけがおかしい。

 こうなると、関連パーツの中で最も壊れ易いTLP250Hが怪しい。
 TLP250Hが正常だと仮定すると、現象に対するいかなる説明も不可能だ。

 TLP250Hは非常に壊れ易い。
 前例では、TLP250Hが壊れた場合すべて出力側電源(5ピンと8ピン)が短絡状態になっていた。今回はそんなことになっていないし、PICソケットにジャンパー飛ばして強制Hを与えれば期待通りにTLP250Hは動作してくれる。
 だが、もしかすると壊れかけていて、機能の一部がおかしいとかリーク電流が仕様より桁違いに増えているとか、PICに影響を及ぼす何らかの不具合が発生しているかもしれない。

 TLP250Hが壊れる原因としては、主砲動作試験の初期にコネクターを取り違えて挿したことが考えられる。エアガン用のスイッチングFETをドライブするこのTLP250Hは、パワー系GNDと制御系GNDの分離も考慮している。すなわち、入力側GNDと出力側GNDは短絡していない。

 しかしそのままだと、出力側GNDが電位不定になってしまう。
 エアガン用の電源線に挿入されたスイッチングFETにコネクター接続することで、そっちのGNDと短絡するようになっている。だから、コネクターを挿し違えると、あるいは、コネクターを挿さないまま動作させると、TLP250Hの出力側GNDの電位が未定義となる。これで、TLP250Hの耐圧を越えたのかもしれない。
 そして耐圧オーバーとはいえ電極の一方が単なる未定義だったおかげで、完全破壊は免れたのではないか。一見すると壊れていないようで、実は正常動作しなくなっているとか。

 こういう疑惑を抱いた場合、TLP250Hを新品に交換してみれば結論がすぐに出る。
 しかしTLP250Hは基板に直接取り付けてあるため、容易に交換できない。確認すると、TLP250Hの位置は下部空間に余裕がある。つまり、ソケットを介して実装しても、大丈夫だ。
 今や、完全に原因究明が行き詰っている。ソケット装備にてこの基板を作り直し、交換して動作確認してみるべきだろう。

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5月27日(木) 21:54

レーザーポインター復活

 レーザーポインターが、まだ発光しない。

 最終段のレギュレーター入力まで、正常に電圧が来るようになっている。しかし、出力がゼロのままだ。
 これは、レギュレーターの故障か?
 交換するしかないと思ったが、ここで入力電源パターンが切れているのを発見。

 そう言えば、レーザー発光トライ中に僅かな白煙が漂ったことがあった。
 どこも燃えたり過熱していなかったので、埃が舞ったのか?という感じで見逃していた。今にして思えば、パターンが溶けたのだろう。理由は恐らく、GNDとの短絡。
 このSタンクは金属車体なので、パーツを所定の位置に固定しないうちは短絡の危険だらけである。だが、余剰空間がないのでパーツを外した状態でないと、必要な場所にテスターを付けられない。不具合原因を、究明できない。

 入力端子付近で短絡してICには大電流が流れていなければ、パターンを復活させるだけで修理完了。ICまで電流が貫通していれば、レギュレーター基板ごと交換だ。

 試しに、ハンダを盛ってパターンを復活させてみる。
 これで、無事にレーザーポインターが発光するようになった。ようやく、不具合のうちの1つが修理できた。

 続いてエアガンのモーターを復活させようとする。既に修理できていると期待したのだが、通電しない。何と、またヒューズが飛んでいた。これは、思い切り心当たりがある。バチっと短絡音を鳴らしてしまったのだ。
 エアガンのモーターは主電源スイッチを介しておらず、バッテリー直結になっている。その回路の一部にFETスイッチが割り込んでいるが。つまり、主電源スイッチを切っていてもラジコンバッテリーが接続されていれば、短絡リスクがある。金属車体に、モーター配線の端子部分。うっかり車体に接触させて、ヒューズが飛ぶ場合がある。

 ヒューズを交換し、PICを外したソケットにジャンパーをセット。射撃指示用のピンに5Vを与えると、モーター配線に電源が来るようになった。これで、こっちも修理完了!
 そう思ったが、モーターは動かない。ジャンパーではなくPICによってピンにHを出力しようとすると、Lのままなのだ。

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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