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2020-01

肩透かし?

アイソン彗星、見事に砕け散ったようで。
観察ツアーが中止になったりNHKスペシャルが番組内容変更になったりと、各方面に結構な影響がでていたようで^^;

こんばんわ。


ようやく塗装も完了し、リモコンキーボード完成です。
PC011007.jpg
結局1週間毎晩、塗っては削って・・・を繰り返しました^^; 塗装って難しい・・・

こうして完成してみると、このクリーム色感がどうにも「壁面スイッチ」っぽい感じがしてならない^^;
大きさ的にもちょうど同じくらいですし。

しかし塗装が思った以上に脆くて、ちょっと爪を立てるとすぐにへこんじゃう感じ。これは表面になにか処理しないとダメかもですねぇ。

まぁとにかく無事に完成してなにより、なにより^^


●ステッピングモータ制御まとめ

塗装が乾く時間待ちの間、ちまちま実験していた内容をなんとな~くまとめてみます。
なにぶん趣味で独学なことなので参考にもならないとはおもわれますが^^;

今回の実験回路の全貌は以下のとおりです。
PC011018.jpg
先週からなにも変わっていませんが^^;
今回はつかうICはマイコンのみ、周辺パーツも最小限の方向で開発を進めてみました。
制御を簡素化するために1相励磁としています。
電流検出抵抗の電圧をA/Dコンバータで読み取って、4つあるFETのゲートをそれぞれ制御しています。
FETはこの手のステッピングモータを制御するのにはなにかと便利なMP4401を利用です。

ポイントは各相FETのゲート端子につけられたコンデンサでしょうか。
PC011019.jpg
これがないとまともに制御できない感じですね。
もともとゲート電圧の急激な変化を和らげてコイルで発生する逆起電力を抑える目的でつけていたのですが、試しにとってみたらマイコンが途中でフリーズしちゃいました・・・どこかに巨大なノイズが走っていってるのかもしれないです。

モータはいまとなっては手に入らない秋月電子で販売していたモータです。
PC011016.jpg
このモータは実際に使っているモータと特性が近いので重宝しています。
ピニオン上部に貼り付けてあるのは回転状況をわかりやすくするためのシールです。

冷却用にはコンナ感じでファンを乗っけています。
PC011020.jpg

でもまぁ、今回も油断してブレッドボードが溶けてしまったのですが・・・
PC011021.jpg

とりあえず、各相の励磁パターンとか、そういった基本的なことは他の親切なサイトにおまかせするとして、ここではその先のお話をば。

ステッピングモーターの制御においては・・・
→コイルに電圧をかける
→電流が流れる
→磁界が発生する
→永久磁石であるローターが引っ張られる
といった一連の現象を各相切り替えておこなうことで回転させるわけですが、ここで問題になるのが電圧をかけて電流が流れる・・・の部分。

実際の電流波形を見てみます。
上が電流波形、下がゲート電圧の波形です。電源電圧は12Vです。
PC011014.jpg
ここでゲートがONになってから電流が目的値まで到達するのに時間がかかっていることがわかります。画像のような状態ではまだ回転が低速なので問題ありませんが、高速になって1相あたりのパルス幅が短くなってくると目的の電流値に到達する前に相が変わってしまうわけです。電流値が低くなると回転に必要な駆動力が得られなくなり、脱調してしまいます。

で、電源電圧を24Vにあげてみると・・・
PC011012.jpg
ゲートONになってから目的値に到達するまでの時間が半分になりました。
なのでより短いパルス幅でも電流値を確保できるようになり、高速回転できるようになる・・・というわけです。

しかし、電圧をあげると問題がでてきます。電流が流れすぎてしまうわけです。電流が流れすぎると熱でコイルが焼ききれる・・・というよりは先にFETが壊れますね^^;

制御回路の役割は励磁制御とともに電流を制限して回路を保護することになります。

この電流制御の方法として、先に作成したCNC制御基板ではOPアンプによるフィードバックでFETを制御するアナログ方式?の定電流制御をおこなっていました。

ただこの方式の欠点は・・・
①FETをONでもOFFでもない中間状態で使うため発熱がひどい。
②電流値の制御に比較用の安定した電圧生成が必要。
 マイクロステップを行う場合はマイコンから制御するのにD/Aコンバータが必要。

今回の実験目的はこれらをどうやって回避するかの模索となっています。
・つまりシンプルな構成で、発熱を少なくしよう・・・
・できればマイコンからの任意値での電流制御もしたい・・・
というわけです。

具体的には目的の電流値に到達したらFETをオフ、電圧が下がったらON・・・といった判定を高速におこなっています。上図で最初電流値が上昇し、目的値に到達後バタバタしている状態の部分が制御されている部分です。PWM制御・・・とはちょっと違う、まさに定電流チョッピング制御?なんでしょうかね?^^;目的値でバサっときってしまうため平均電流は制限される電流値よりも低くなるんですけどね。

この制御においてミソなのは逆起電力を逃がすための還流ダイオード(フライホイールダイオード?フリーホイールダイオード?)を接続しないことです。どういう理由かはわからないのですが、これを接続してしまうと高速回転時にトルクが抜けてしまって低い回転数でもまともに回転しなくなります。

ゲート電圧の大部分が5Vで、それ以外の部分が極めて短いのでFETの発熱はぐっと少なくなります。アナログ制御ではファン付きでも触れないくらいにFETが熱くなるのですが、今回の制御方法だと十分触れる程度の、ぬるい感じ程度にしかなりません。

以上が今回の実験での制御内容なんですが、余談でもうひとつ。
24Vの電圧をかけたときに気づいたんですが、この回路に24Vかけてもなぜか電流値は最大2.4Aあたりで頭打ちになるんです。12Vかけたときでも最大2.2Aくらい。電圧が2倍になってるのに電流値が比例してません。
むむむ、おかしい・・・

ON状態での抵抗値を測ってみたんですが・・・

 コイル + 電流検出抵抗 + FETのオン抵抗 = 実測で3.2Ω

・・・とほぼ理論値どおりですが、電流の最大値と計算が合わない・・・

うーん、なぜだろうと悩んだ結果、原因はどうやらゲート電圧のようです。つまりMP4401はゲート電圧5Vでは電流は最大でも2A程度しか流れないようです。ためしにゲート電圧に12Vをかけてみたところ安定化電源の電流制限めいっぱいまで電流がながれました。でもスペックシートをみるとGS間電圧が5Vの場合のDS間電流はもっと流れるはずなんですよねぇ・・・うーん。

最後に回転の様子をば・・・
http://youtu.be/YUJZOLQZFOI

最高速回転に挑戦してみたところ、2000RPMまで回りました。実用には向きませんが^^;
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リコール

どうやら我が家の洗濯機はリコール対象のようです・・・
もう十年使ってるし買い替えかなぁ・・・

こんばんわ。

都合3度目のボタン作成です^^;
PB241002.jpg
十字ボタン部分の誤動作がどうにも気になったので、今回はゴム板から切削してみました。
意外と素直に削れた感じです。

動作的にも問題なくなったのでボタン表面にアイコンを刻んで完成です。
ボタン表面のアイコン表示は0.2mmのアクリル板の片面をまずは黒く塗装して、その塗装面を基板切削用の0.3mmエンドミルで削り、その削った部分を白い塗料で塗ることで表現しています。

なんでプリンターを使わないのかというと、丸く切り抜くのに位置調整が面倒だったので刻印と切り抜きが同時にできる方法を模索した結果です。

ゴムのボタンにした結果、誤動作も無くなり満足な状態となりました。

続いてケース塗装を開始。
PB241005.jpg
それにしても塗装ってのは難しいですね・・・乾くのに時間がかかるのもいただけない・・・

スプレー缶塗装なので表面も荒れがちです・・・
むぅ・・・

結局乾かなくてこの週末で終わらない感じ^^;
むぅぅぅ・・・


そしてあきらめてなかったステッピングモーター制御^^;
PB251006.jpg
A/D変換のマルチプレクサを使わなくてもいいように電流検出抵抗を1本にし、制御を1相励磁に限定することで高速動作時での安定性を確保し、電流制御のアルゴリズムを見直すことでようやく満足のいく性能を得られるようになってきました。

手持ちでもっとも高い電圧を得られる24VのACアダプタを用いて、1Aの定電流制御をしつつ、最大800RPM程度の回転数を得られました。これは現在私が使用しているCNC駆動装置と同様程度の性能なので、私的には必要十分な領域に達した感じです。(そもそも加速無しで自立起動できる回転数はずっと低いのであまり高速回転させる意味はないのですが、まぁわかりやすい指標ではあるので^^;)

塗装の乾きを待ちつつ、このへんのまとめを来週記事にできれば、いいなぁ^^;

体調悪し

油断するといつのまにか寒くなって風邪を引くパターンですかね・・・
微妙に頭イタイ・・・

こんばんわ。


ボタン削りだしと一緒にホスト側のケースも削りだして一通り完成です。
PB181001.jpg
まぁ、塗装がまだですが・・・。

電池ボックスの配線もおこなってようやく完全稼動状態に。
なので電池いれっぱなし、PCに接続しっぱなしにして連続稼動テスト実施中です。

実際に動く状態でさわってみると、一番大きなボタン(4方向ボタン)を押すと結構ほかの方向に誤入力が発生してるようです。どーもボタンとスイッチの間がタイト過ぎて反応してしまうようです・・・

あと、たまーにキーが押されっぱなしになって暴走状態になることも・・・キーがオフになったときの通信に失敗して押されっぱなしのままになってるようです・・・ちょっと考えないといけないかもしれないですねぇ。


あまり天気がよろしくない・・・

3日間ずっと天気悪いとは・・・
洗濯物が部屋干しで乾きが悪い・・・

こんばんわ。


先週までにとりあえず切り出して、組み立てまで終わってた外装パーツに隙間にパテ盛って、サーフェイサー吹いて、磨いて、サーフェーイサー吹いて、磨いて・・・を延々とやってました^^;

で、色まで塗ってみたんですが・・・
PB040992.jpg
う~~~ん。
真っ白はマズかった^^;
写真だと光の加減でそうでもないですが、なんかスゴく体に悪そうな白に見えます^^;

でも、表面を見てみると・・・
PB040994.jpg
ど~しても、このパーツ結合部分のスジが消えないんですよねぇ・・・散々パテ盛り、サフ吹き、磨きを繰り返してるんですが、そのときは大丈夫でも時間が経つと浮き上がってくるんですよねぇ・・・

あと、組み立ててるときにおもったんですが、機能が少ないわりに、図体がデカい^^;
厚くなるのを嫌って長くする方向に電池をもっていったんですけど・・・やっぱちょっとデカいなと思っていたところに、表面処理がうまくいかない・・・これはもう作り直すしかないか、というわけで。

また一からパーツ作り直し中^^;
PB040995.jpg
電池を基板の左右に配置して長さは短くする方向で。サイズ的には小さめのスマホっぽい大きさです。
あとボタン切削の際につかったR加工用の書き換えツールを使って外周に大きめのRで面取り加工をすることでサイド部分の丸みを作る方向に転換。これ最初にもこの方法を考慮したんですけど、両面からの加工が必要になるんで敬遠したんですよね^^;

基板は作り直さないことにしたのでボタン間隔がイマイチ狭いままなんですが、さすがに基板から作り直してるといつまでも終わらないので^^;
思った以上に長い話になってきました^^;

そろそろ衣替えなのだが・・・

週末の2日間が晴れてくれないと衣替えできないんですよね・・・
衣替え時に全部洗濯する関係で、こうキャパシティ的に。

こんばんわ。


先週から引き続き、キーボード外装部分を加工中。
リモコンのイメージっぽく仕上げたいのと、手に持ったときに丸みを帯びたデザインにしたいとの希望を持ってまして、いろいろ加工方法を検討した結果、こんな感じのパーツをいくつもくっつけて形を作ることに。
PA280988.jpg

で、黙々と削っている最中、急にX軸の調子が悪く・・・
回転するんですが、途中の1チャンネルが抜けて完全に回ってない様子・・・

引っ張り出して調べたところ、やっぱりというか、症状的にたぶんコレだろうなと・・・
PA280991.jpg
たぶんどこか1チャンネル、しかも片方だけ熱限界を超えて壊れたものと・・・
壊れたのはX軸、状況的には一番酷使されている軸なので常時稼動状態だったんでしょう・・・

ケースのエアフローがあんまり良くないので、完全に冷却しきれていなかった模様です。
うーん・・・とりあえずケースの一部を閉めないでおいて様子をみます^^;

途中アクシデントがあったものの、なんとか外装一式が完成。
とりあえず基板組み込んでみました。
PA280989.jpg
まだ電池ボックスを考えていないのですが^^;
とりあえずは形に。

しかし、これから表面処理→塗装という地獄のような作業が開始されるのです・・・
すでにその前段階の均し処理の時点でに音を上げそうになってますが・・・

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