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2021年9月10日(金) 22:36

LCローパスフィルター

 パワーパックを分解すると、ギアや新たに1歯だけ欠けていた。さっさと取り除く。

 無負荷なのになぜ欠けたのか、って問題だがどうやら欠けないまでも歪んでいる歯がかなり多い。欠ける前に変形というのは、充分ありえる話である。そして、変形した歯であれば無負荷の噛み合わせでも脱落する可能性がある。

 0.1μFと150Ωでローパスフィルターを作り、電流センサー出力線に入れる。カットオフ周波数は、10キロヘルツ強である。

 オシロを接続し、出力波形を確認。

 まずは、無負荷最高回転数。回生直前の大きなスパイクが、それ以外のピーク以下に抑制されている。

 PWM周波数に伴う電流変動は、大差ない。20キロヘルツを超えているが、LCローパスは急峻ではない。カットオフ周波数の2倍ぐらいでは、大した抑制効果はない。↑のスパイクはそれだけ、高周波成分だったのだろう。

 これは、ストール発生時の電流変化。モーター剥き出しだとトルクは小さくなるが、それでも540ブラシレスのパワーはとんでもない。手で止めるのは怪我するだけで全く無理。かと言って工具を使えばピニオンギアを痛める。
 やむを得ず最初からモーター回転軸を停止状態にしておいて固定して、スロットルを入れる。このやり方だとSタンクの自作制御プログラムの特性から、大電流が発生しない。4分の1秒経過すると回転していないことが検出され、強制的に1ステップだけ回転を行う。この時に、一瞬だけ電流が流れる。その波形である。

 センサーはニュートラルからプラスマイナス2Vまでしか振れない仕様なのに、2.5V近くのVCC近くまで振れている。完全にパルス100A以上になっていて、とんでもない。逆に言えば、電流からストールを早期検出可能だ。

 次にローパスフィルターの抵抗を1KΩに交換し、カットオフ周波数を1.6キロヘルツあたりまで大幅に下げてみる。

 これも、無負荷最高回転数から。回生直前の大きなスパイクが、大幅に抑止されている。抑止され過ぎて実態が分からなくなっているかもしれない。

 さすがに、PWM周波数の変動はほぼ平らになっている。非常に分かり易い。こうなるとモーターの電流制御も容易になるが、遅延時間が気になる。ストールによる過電流に、素早く反応できるかどうか怪しい。

 ストール発生時の波形は健在であり、これだけなら影響は無さそうに見える。しかし、この波形だけ見ても遅延は分からない。
 ストールを出来るだけ素早く検出することと、ノイズに惑わされずストールとそれ以外を確実に区別すること。これらを両立できるような実装を考えねばならない。

 150Ωでもスパイクは抑止できているので、200Ωあたりで充分に妥協できる気がする。200Ωならカットオフ周波数8キロヘルツぐらいだから、遅延もそこまで酷くはならないだろう。制御で多用している線形延長未来予測は、PWM周波数の変動の影響を増幅する可能性がある。PWM周波数は一定なので、うまくパラメーターを選ぶと影響を打ち消せるが、それには時間管理が必要で面倒だ。
 ローパス以外にはソフト的に簡易なノイズ除去(平均値など)だけ行い、即値が所定の電流を超えたら即座に供給側をブッ叩く処理でも、結構機能しそうな気がする。

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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