n_shinichi’s blog

日々の備忘録、 趣味のあれこれなど紹介 (すみません、メニュー、リンク、カテゴリー分けがうまくできてません、★記事一覧★で見てください...) NHK魔改造の夜ではDンソーのベテランアドバイザーってことで出ました♪

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大学でモータ制御講習・・・

大学生に講習、楽しかった。 昨日今日と3大学回った。

  大学での紹介最近はお約束になった電池1本でHV車のモータを

  130モータ同様に、回す・・・それなりに好評だった。

 

要領の悪い自分の説明でどのくらいわかってもらえたかな。。。

 

おまけで、静電モータの紹介も付けた。

 こちらはメイカフェアとかSTEM教育など小さな子供がいたりするところでは

 ちょいと危険なので大学生以上限定で。

それの、1万ボルト高電圧電源で、バラエティで見かけたりする、、、

手をつないで、大勢みんなで同時に感電体験♪

 ・・・ほんとはなんて呼ぶのがいいのかな?  もやってみた。

”うわぁっ!!!” って大声あげる、”イタっ” ”あっ”  

 あげる声も様々。

  もっかいやって っていう人 おれはもういいっ っていう人....

 

それもけっこう好評??だった そうそう友達みなで手をつないで輪になる...

 そんな機会は今時、あまり... 無い?ようで・・・

  団結力が深まった  かな。

 

 

ちょっと残念だったのは回転角度センサでq軸から電流ベクトルの位相を

変化させるデモ機がちょいと不調でちゃんと動かなくなってたこと。

 

何かソフト修正でポカをやってしまったみたい。

持って行く前ちゃんと動いてたVerのソフトの表示がちょっと気になる

ところあって修正した。それを書き込んでちゃんと確認してなかった。

制御はいじってないので、、ま、大丈夫と確認手抜きしたらなんかやらかしたみたい。

やっぱし、確認はちゃんとせんといかん。。。反省。

 

で・・・ 途中話をする時、

 PID制御、ベクトル制御、カルマンフィルタ、PWM変調、dq変換、

 パーク、クラーク変換 6in1 話に出す前に 言葉知ってる?って

 聞くと大半が知らない。。。

  そう...これが普通なんだよな。思った。

  自分も大学行ってる時は知らなかった。

 

昔...

そもそも自分は、ラプラス変換フーリエ級数展開微分方程式...

 単位取る時に問題の型だけ覚えて単位を取ってた。

 ちゃんと理解なんかしてなかった。こんなもん社会に出て誰が使う?って思ってた。

 

 会社に入って、研究開発部に配属され電子制御サスペンションの動作解析する時に

 先輩がまるで常識のように、適当にバネした重量を○○kg、バネ定数○○、ダンパーの特性を○○と置けば微分方程式はこうでしょ、、、

 で、ラプラス変換して、こー解けるから、共振はこうで、

 ボード線図はたぶんこんな感じになるよね・・・

  目が点になった・・・

   先輩は あれ?、学生の時やってない? って言うし。

 あれ、使うんじゃんってまだ捨ててなかった教科書見て、勉強して

  参考書買って。。。あわてた。 先輩は京大でうわさでは主席だったとか。

             なんでうちの会社入った???って思ったもんだった。

   PID制御・・・ なんか聞いたことはあるけど...くらいだった

 

でもって、、、

 ちょいと前に東大で同じようなことやった時のこと思いだした。

 彼らはやっぱし普通じゃない。

 PID制御、ベクトル制御、当たり前のように知ってる、

   dq変換、回転上がって逆起電圧上がったらq軸から位相進めて

    d軸に弱め界磁電流流して、、、普通にうなづいて話についてくる。

  キャリア周波数上げたらデッドタイムも精度よく微小時間にしてかないと

  いかんって話もわかってる。

 この辺は自分は会社に入ってからわかったことばかり。

    やっぱし、やっぱし、、彼らは普通じゃない・・・

  学生フォーミュラにEV参戦、他の多数の大学が車検通りことすら難しいのに

   あっさり車検通貨どころか初年でいきなり好成績出すし。

 

でも思えば東大生がすごいな・・・じゃなくて

 東大に行くような子が既にもうなんか違うってのは感じたんだった。

 先日、、、先月のSTEM教育でこの春から東大に行くって先月まで

   高校生だった子達、既にPID制御がわかってて倒立振子ロボ作ってみようと

   思ってるって話してた。聞けばロボコンやってるとモータ制御とかで

   必要になるってことだった。 

 先生は東大行く子達は勉強の他にもいろいろやってるんですよとか言ってたけど

  すげー・・・って思ったけど、

   なんか東大ってすごいのが集まってそうだな。。。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 普通の大学生は

 

 

 

 

 

 

 

 

モータ制御講義の補足ネタ、 ゆらゆらソーラーでブラシレスコアレスモータ製作

以前にいろいろ動作解析の紹介した100均の

 ゆらゆらソーラー  ソーラーゆらゆら? どっちだったかな・・・

 

これも今度の東京方面大学でのモータ制御、インバータ製作講義でネタに

 持って行こう。。。

 

これ、けっこう奥が深いというか

 調べると感心するばかり。。。

  100円で太陽電池ついてて1V程度、1mA以下、1mW以下で回るモータ、

   それもブラシレス&コアレス&センサレス単スロットモータができる。

 

1時間はこれでしゃべれるかな・・・^^

 

自分で回路考えたら一応、アナログ回路のコンパレータ数個で

 なんとかできそう。ってとこまではいろいろ考えた。

  発振回路入ってるし、誘起電圧トリガでのスイッチング回路

  ほんとすごいよくできてる。これが1mm角程度のASICに入ってる。

  集積回路になればそんなサイズでなんてことはないのはわかるけど

  すごい。

n-shinichi.hatenablog.com

 

 

 

こちらはけっこうハマっていろいろいじってた頃・・・

www.youtube.com

130モータ、ブラシレス改造して3相インバータで

ベクトル制御で正弦波PWM変調で回す。。。

 しばし前にやってた続き 再開。

 

今週末、東京の大学 (今回は東大はなし)3校ほど回って

 学生フォーミュラ関係での自作インバータ、モータの講習とか

 することになってて、その準備。

 

いろいろモータの制御基本解説のおもちゃとか準備中

 こちらはいろんなとこで割と評判のいい130モータの3相ブラシレスモータ改造・・・

  の今回は回転センサでまじめな?もうHV自動車とかのと制御は基本同じやつ

 

 

 

動作の様子は こんな感じ

 

 

 

 

MA730 非接触回転センサの紹介は

 

 

回転センサを側面配置して、角度較正の様子はこちら

 

 

 

 

 

ライントレース、シミュレーション

チップフォトリフレクタの特性がおよそどんなもんか把握できたので、

 ATtinyボード上のブラシレスモーターを動かして

 ライントレースシミュレーションしてみます。

 

 

モータはこれまで紹介して来た

 ブラシレスモータ(2相バイポーラスッテッピングモータ)の

 ATtinyマイコンのポートでダイレクト駆動の3レベルインバータ方式

 簡易ベクトル制御での駆動です。

モータを左右の車輪駆動用に使って

写真右手方向へ走ってる想定での仮想ライントレースシミュレーションです。

 

 

およそうまく動いてる感です。

 これならセンサー1個でもそこそこのライントレース動作が出来ると思います。

 チビスタックチャンでのライントレースくらい。これもセンサ1個

n-shinichi.hatenablog.com

あとは、このボードをギュッとちいさなロボにまとめればいいだけ・・・
くらいになってきた。

 

続きはまた今度。。。

 

 

フォトリフレクタのテスト

ATtinyのADCでフォトリフレクタの出力を読み取って、

 白黒マジックライン判定をスタックチャンに識別をお願いしました。

 

太いマジック線はしっかり識別できます。

 細いマジック線はちょっとあいまい。

 

これだけ識別できればセンサ1個方式でもそれなりに

 ライントレース動作はできそうです。

 

細い線はあいまいなとこあるけど まー調整でまだなんとかなりそうな

 感じです。

 

できれば細いマジック線相当くらいをしっかり検出して

 格子状にマジック線を引いたとこできちんと格子点、交差点を

 認識、数えて自己位置座標認識まで持って行ってやりたいとこです。

 

 そしたら、、、マイクロマウス競技みたく壁を作っての

   コース作りは手間掛かるので 壁無しの格子描き用紙の上で迷路とか

   描いて、、マイクロマウス風のことができたら・・・ と思ってます。

 

文字混じりのところは Gray の判断は正しかったのかもしれない。

 

 

これまでよく使ってきたセンサに比べて検出点、レンズ?、窓部が小さいので

 ごく狭い範囲でも白黒の検出ができてます。

 

なのでちゃんと調整したらけっこう細い線でも検出できそうです。

 

流石に 赤は わかりませんね。

 今度はモータを検出信号である程度制御して動かし、

 ライントレーサー動作的なことのテストしていこうと思います。

 

 

 

 

作ってみた、フォトリフレクタ評価バー

NJL5901AR_1 可変抵抗 アイスバー 作った フォトリフレクタ評価バーです 

 

 

先日紹介したフォトリフレクタ、左 小さいです。

 秋月で売ってます。2個で100円  右はよく使ってるやつ70円 1個。

小さいのでちょっとそのままでは扱いにくい

 

大きい方は2個で1g

 

小さい方は なんと ゼロg!  ^^; 測れない。。。

 

はんだ付けも少々気を遣います。

 1608チップが2つ並んでる感じ。

 配線は UEW Φ0.1mm線

 ランド間が近いので1608の抵抗やコンデンサよりちょいと注意必要。

 ハンダ付け・・・雑ですね。

 最近はこの手のハンダ付け、細かい作業ではハンダごては持たないことが

 増えました。 この辺はまたどっかで紹介しようと思うけど慣れたら

 このくらいの感じのハンダ付けは簡単です。

 

 

そのままではちっちゃい。 いじってると簡単に線がちぎれるので

  固定してやるのがいいです。

 

 いつもの?アイスバーに付けます

 アイスバーは電子工作に何かと重宝しますよ。

 

UVレジンで固定してます。

 昔はこの手の作業、瞬間接着剤とか使ってました。

  あれはちょいと手早くやらんといかんくていまいちの出来が多かった。

 それに比べるとUVレジン、慌てることなく位置決めて、固定して、、

 光当てて・・・作業しやすいです。

 

ゲイン調整用の可変抵抗 これは~100kΩ

可変抵抗・・・3端子の一般的なモノです。

  豆知識...可変抵抗で調整した時にいくつの抵抗になったかは

      回路と繋がった状態ではテスターとかで直接は測れないこと多いです。

      そんな時に使わない残りの1本の端子と抵抗出力端子の抵抗値測って、

      引き算すると正確な抵抗わかります。

 

 

 

次はこれで フォトリフレクタの動作確認。

 

 でもって抵抗値の設計値決定です。

 

 

ATtiny1614のピン配割り振り

・ブラシレスモータ2個・・・PWMが使えるポート

・動作チェック用のLED・・・いつもの青LED 正常時は1秒点滅。

   他、動作状態でいろいろ点滅の仕方を変えたり。

  昔・・・30年ほど前は

   量産モノのマイコンのチェックではパネルチェッカーって呼ばれるもの

   使ってた。。。正式名称は違うかも。

   で・・・その動作チェックがLEDの点滅パターンだった。

   もうすでにパソコンが普通に使えてるとこでなぜかモールス信号的な

   動作確認方法がフツーにされてた。 あれはなんだったかなぁ...

 

・3レベル駆動用のLED配線  ディスクリートLEDを直でマイコン版はこちら

  マイクロモノには自分の定番 

   3レベルインバータ駆動にすることで、ブラシレスモータ、

   2相バイポーラスッテッピングモータを普通4本駆動線が必要なところを

   2本にして1相の分担電圧下げることで低回転でのPWMduty比を

   大きくとり、スイッチング損失を減らして電圧利用率を上げてます。

   電子工作以外でも仕事でも同じことやってるのは見たことない。

   まじめにやったら特許取れる気がする。

  なので1個のブラシレスモータをポート2本で動かせるので 

   ATtiny1614の14本で必要分はポート取れそうな感じ。 

 



 

・38kHz ・・・duty比 25% で 赤外線LED駆動 こちらは200Ω抵抗経由で

        アノードに。 かなり出力控えめなので

        これはそのうちdutyもっと絞って抵抗下げて消費電力は大きくせず

        出力光量パルスは強くして通信距離伸ばす。。。範囲広げる

 

・標準TX・・・赤外線LEDのカソードに。

       これでTXが L フツーのシリアルでLの時に38kHzで赤外線を駆動

 

・標準RX・・・・赤外線リモコンの38kHzバンドパスフィルタ受光ICの出力を入力 

 

・AD  Sensor   3ポート

      フォトリフレクタを3つかな・・・

   (ここで 豊後水道地震 震度6ってテレビで速報・・・

       けっこう揺れたようで・・・ 倒壊とか心配ですね)

 

今までに一番よく使ってるのはこちら。  1個70円 大きいので扱いやすいです。

 

今度 使ってみようと思うのはこちら 1個50円  けっこう小さい



ATtiny1616の VQFN 0.4mmピッチほどまではいかないけど

 ちょっとハンダ付け面倒なサイズ。

 

でもってひとまずAD変換の動作を確認したのがこちら

 

 

 

赤外線シリアル通信 じゃなくて

 赤外線リモコンでの通信はそれはそれで

 決まったパターンの信号送るなら使えます。

ただこれはいくつも同じとこで使うと混信防止のしくみがいる...