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2023年9月26日(火) 21:07

PIC周りを作る

 メインバッテリーを接続するコネクターのGNDと、BEC出力のGNDが共有(短絡)されていることをテスターで確認。ふつうBEC出力が絶縁型ということは無いが、念のためだ。BEC出力を主電源スイッチに流用する関係から、GNDが共有されていないとトラブルになる。

 ESCのBEC出力を接続し、電源周りの確認。2つのDC-DCコンバーターは、正常に電位を発生させている。三端子レギュレーターも、問題無しだ。

 PIC周りの配線を追加。

 SPI通信用のコネクターも作る。

 パターン面の配線も、かなり密集して来た。

 パスコンにチップ型を大幅に採用することで実装密度を上げているが、それでも相変わらず基板作りは窮屈だ。

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2023年9月25日(月) 21:18

主電源基板製作開始

 主電源周りの回路を実装するために、基板を切り出す。

 限界まで土地を活用するため、端に取り付け穴が開いている既存基板を使っていない。
 基板がハミ出してしまうが、サーボだって公式位置がハミ出しである。タイヤと干渉しない範囲で、サーボと反対側にハミ出す前提で最大限に土地を確保する。

 バッテリーの太い配線が邪魔になるので、パーツ配置は考慮を要する。

 サーボパルス発生用PICの電源として、三端子レギュレーターを組む。

 今後も同様にマイコン電源として必要なので、まとめて4セット作る。
 サーボパルス発生に2マイコン、コイルガン制御に1マイコン、そしてコンデンサー充電器制御に1マイコンだ。

 主電源基板上に、DC-DCコンバーター2つを配置。出力部分に、LEDを取り付け。

 BECで駆動するサーボ用の端子を、4セット取り付け。それらのサーボにパルスを供給するマイコンの電源として、三端子レギュレーターを取り付け。

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2023年9月24日(日) 21:14

主電源スイッチ設計

 主電源部分を設計する。基本的にはSタンクの時と同様に、スイッチ用のN型FETをハイサイドに配置。ゲート操作電圧を15V以上にすることで、ハイサイドということを気にせずにスイッチングする。
 こんな設計を見せると、

・使用するDC-DCコンバターが絶縁型なのだから、出力をGNDに接続せずFETのソースとゲートに接続すれば良いのでは?
・D1は余分なダイオードではないか?

などの疑問が出て来ると思う。だがこれは、Sタンクで実際に動かしてパーツが壊れまくった経験を元にした設計である。使用するDC-DCコンバーターは単に秋月で扱っているというだけでなく、小型でスペックが手頃なのだ。その一方で隠れ仕様があり、希望的観測で使用すると簡単に壊れる。この設計図通りに組み込まないと、実際の使用では壊れる。いや、定格の1割ぐらいの最少負荷も必要だから、回路図には入れていないが電源ON確認用のLEDを接続推奨だ。

 Sタンクではメインバッテリーを機械スイッチ介してDC-DCコンバーターの入力に接続していたが、今回は市販ESCのBEC出力から入力電源を取る。ESCには、市販品として当然の安全設計が行われていると想定している。
 市販品を使うと、交換する場合に仕様が同様のものを選ばねばならなくなる。しかし、昔からBEC出力は存在するのが普通であって、将来困ることはないだろうと考えている。市販ESCを利用すると、主電源がソフトウェアスイッチになるもが何より気に入っている。以前は個人的にソフトウェアスイッチが嫌いだったが、機械スイッチの劣化防止は厄介なので宗旨変えした。

 また、BEC出力を利用することから、同じくBEC出力を利用するサーボの基板も、隣に作り込んでしまうのが楽だと考えている。
 更に、DC-DCコンバーターはプラスマイナス5V出力のものと12V出力のものを直列し、「マイナス5V」「プラス5V」「プラス17V」の3系統出力としたい。主電源基板からは電源配線を多数引き出すが、ついでにゲートドライブ電源用の3電位も引き出すようにしたい。

 直結負荷は、コンデンサー充電器を想定している。独自に電源スイッチを組み込む予定なので、直結負荷となる。
 直結以外の負荷は、ハイボルテージサーボやマイコン(三端子レギュレーターは通す)を想定している。これらは、主電源がOFFの場合には電源が供給されては困る。

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2023年9月23日(土) 21:38

モーターを動かす

 必要最小限の長さで、モーターに配線をハンダ付け。

 G6-01 はオフロード用シャーシだけど、モーターは防塵に不利な位置に設置することになり、不安が大きい。オンロード用でもモーターが密閉され防塵バッチリのものがあるだけに、最終的には何か対策を施さねばなるまい。

 使用するクローラー用ESCのモーター線が長いので、モーター側の配線が短くなった。だが、コネクター位置が低過ぎるのは防塵防滴に不利。モーター側の配線は長くして、ESC側の配線をカットするべきだったかもしれない。

 サーボ試験機をESCに接続し、動かしてみる。G6-01 の腹に台をかませて、タイヤは空回りするようにしてある。

 動作は前後逆になっちゃってる以外は、問題なし。また、サーボ試験機には別にバッテリーを接続してあるが、ESCのBEC出力だけで動作することが判明。更にBECだけで動かすと、ESCの電源スイッチを主電源スイッチとして使えそうと判明。すなわち、ESCの電源を落とせば、完全に電源が切れるようだ。

 タイヤ空転状態だと、案の定デフギヤが裏目に出る。デフギヤの原理的に、片側のタイヤが浮いてしまうとトラクションが掛けられなくなる。
 そこまではまだ良いのだが、床置きで低速走行させてみたら問題発覚。ハンドル用サーボは接続されていないので、ハンドルは動かない。ところが、ハンドルが切られた状態(で動かない)のまま動かしたら、曲がらずに直進したのだ。

 オフロードを想定し、低速走行させつつ外力を加えていた。すると、ハンドルが切れている向きに曲がらない。真っすぐに加わった外力に従属してデフギヤがタイヤの向きを打ち消すように動作し、直進させてしまったと思われる。
 外力は、手で加えるとは限らない。急坂で加わる重力だって、外力だ。なるほど、悪条件ではデフが効いている方が旋回性能が落ちるわけだ。

 自分はずっと無限軌道ばかり楽しんでいて、普通のハンドルで曲がる装輪ラジコンには触れていなかった。だから装輪の知識は不足している。どうやら自分が想定している走行シーンだと、クローラー仕様でデフを殺すべきっぽい。
 いちおうハンドルも含めてラジコン操作できるようにし、屋外で試走させてみよう。ただ、決断は早めに行いたい。なぜなら、デフギヤに手を入れるだためには殆ど完全分解せねばならず、何度もやりたくない。

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2023年9月22日(金) 21:17

コネクター追加

 ADCの変換結果を表示させてみると、変換とDMA転送はおそらく成功していて、やはり順番が想定と異なっているようだ。

 バッテリー電圧と思しき値を使用した上で、高精度電圧計と照合してキャリブレーションしておく。これで、かなり正確に送信機でバッテリー電圧をモニターできるようになった。

 SPI転送用コネクターを、3つ取り付ける。

 3ピンの2つはサーボ接続用で、PIC16F1575 使用基板と接続する。
 残る4ピンはコンデンサー充電器用。

 SPIのSTRBとクロックは3系統共用で、データー線は個別に配線する。

 ここでハンダ付け不良・配線不良やらかすと致命的なので、慎重にハンダ付けを進める。

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