最終更新: 2006/05/22(Mon)22:36

自作と修理を愛するブログ。トイラジ、電子工作、ボルティー、NucleusCMS 、いろいろゴソゴソやってます
3Dプリンター / 3Dスキャナーも -kyu-

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200510/1312:45

電気部材発注

サトー電気に発注しました。

品名型式数量単価小計
fet2SK1132642252
2SJ377484336
2SK2231484336
抵抗 1/4w330Ω1010.5105
5.1kΩ1010.5105
10kΩ1010.5105
スライドスイッチ中型6P263126
変換基板ICB-0101378378
ユニバーサル基板ICB-288284168
合計1911

10kΩの抵抗はXMODSの舵角改善に使用する予定。
失敗することを考えて数量はかなり多めにしています。
前回の実績からして4~5日で届くでしょうか。

200510/1219:38

FET欠品

共立エレショップから連絡がありました。
2SK1132は最小ロット100ヶで受注後4ヶ月かかるとのこと。残念ですが見送りですね。
郵便局へ行くのが面倒ではありますが、サトー電気に発注することにしましょう。

200510/0523:02

SP8M4入手

思い立ったが吉日というわけで、SP8M4を入手しました。ヤフオクで購入。送料別で1ヶ300円でした。

ホントに小さいSP8M4
大きさの比較用にストラトスの横に置いてみました。データシートで数字はわかっていたのですがホントに小さいです。これで5Aが流せるなんて信じられません。まさに技術の進歩ってやつを実感しました。
半田ゴテは40Wと30Wのモノしか持っていないので、20Wでコテ先が細いものを買わないとダメでしょうね。たしかダイソーで300円くらいで売ってたと思います。細いハンダは仕事場からちょっと失敬してきます。あと、ハンダ吸い取り線も必要でしょうか。

その他の部品はショップの連絡待ちです。最近天気が悪いのでクルマ通勤を余儀なくされているのですが、会社の近くの郵便局には駐車場がないので、郵便振替オンリーのサトー電気は今回パス。すべてネット経由で可能な共立エレショップに発注しています。
小信号用FETの2SK1132が標準在庫でなく、入手可能かどうかを連絡いただくことになってます。

200510/0322:57

FETとモータードライバ

FETとモータードライバについて調べていると、PICかロボコンのサイトに行き着くことが多いです。10年くらい前だったら自分もハマっていたかもしれません。でも当時はインターネットなんて便利なものは手元になかったので、独学ですべてを切り開くのは難しかったと思います。

FETによるモータドライバの作成

こちらはロボコンな方のサイト。「ON-FREE制御」という回路がなかなかナイスです。
これを真似してみましょうか。

200510/0317:43

SP8M4を駆動する

SP8M4について考えます。

そもそもFETというものは、電流でなく電圧で駆動するもののようですが、かといってゲートにまったく電流を流さなくてよいというわけではないらしいです。

Robocon2003 回路設計資料~パワーMOSFET編~

こちらのサイトを参考にしました。

ゲートドライブ電流Iavは以下の式で定義されます。
Iav = 1/tr * Ciss * Vg
Vg :ゲート電圧

ここで SP8M4のデータシート をみると

N-ch
入力容量Ciss=1190pF
立ち上がり時間tr=15ns

P-ch
入力容量Ciss=2600pF
立ち上がり時間tr=50ns

したがって、ゲート電圧4.8Vとすると

N-ch: Iav = (1/15*10^-9)*(1190*10^-12)*4.8 = 380mA
P-ch: Iav = (1/50*10^-9)*(2600*10^-12)*4.8 = 250mA

となります。トータル630mAということでしょうかね。これは苦しい。
パラメータに立ち上がり時間trが入っていますが、今回はナノ秒レベルで立ち上がる必要はありません。たとえばこれを1ms(=1×10^-3s)ということにすると、上式は以下のように書き換えられます。

N-ch: Iav = (1/1*10^-3)*(1190*10^-12)*4.8 = 0.006mA
P-ch: Iav = (1/1*10^-3)*(2600*10^-12)*4.8 = 0.012mA

トータルで 0.02mA あれば1msで駆動できるという計算になります。

TX2/RX2のデータシート によると

O/P Driving Current(Idrive)=0.6mA(min)

したがって、直接駆動が可能です。
…まったくもって自信ないです。

200509/2723:26

モータードライバについて考える

モータードライバについてちょっと調べました。
自作したドライバはバイポーラトランジスタを使ったHブリッジ回路ですが、どうやらバイポーラトランジスタは効率がよくないようです。

「千葉大ロボットサークルCRS」初めてのロボット製作

このサイトによると、

> バイポーラトランジスタを使った場合、電源に直結した場合に比べてモータのパワーは大分落ちてしまいます。
>大電流(マブチ380以上?)が必要な時は後述のFETを使いましょう。

確かにそのとおり。ストラトスのトルクは電源直結に比べると著しく細いです。やっぱりFETにすべきなのでしょうかね。

FETですが、Mini-ZゃXMODSのチューンに使われている、SOP8パッケージにN-chとP-chがひとつずつ入っているタイプの物がいいんじゃないかと思ってます。SI4562DYやSP8M4などです。サイズは小さく価格も300円程度とリーズナブル。ただしこれは足のピッチが1.27mmの面実装品なので、プリント基板を起こさない限りはユニバーサル基板につけるための変換基板が必要。この変換基板が結構高いです。

普通にディスクリート部品で組むとしたら、2SJ377/2SK2231、またはFETアレイのMP4212あたりを使うのが一般的らしいです。

さてどうしたものか。

200508/3123:12

100倍

久々にピレリストラトスを引っ張り出して電流値の測定をしました。あらためてピレリストラトスの状態をおさらいしてみますと

電装: リレーチューン。コイル定格3Vの2cリレー「DS1E-M-DC3V」使用
バッテリ: ニッケル水素単三×2
モーター: パワーダッシュ
減速比: 7:1
タイヤ: (F)ラジ四駆レストン黒 (R)ミニ四駆ノーマル
サス: 前後ともに樹脂バネ式
重量: 215g

こんなところです。
メイン基板からリレーにわたっている配線にテスタを割り込ませて計測してみました。車体は手で押さえてモーターロック状態です。結果は 60mA をマーク。なんと100倍です。あちゃー。

ちなみにDDコンの抵抗を56オームに変更してみましたが、大差はありませんでした。
やっぱりこのDDコンに問題がありそうです。

ちょっと不思議な現象が発生しました。メイン基板にいっているGNDケーブルをはずして電源ONしたところ、送信機をいじっていないにもかかわらず後進方向にモーターが回りだしたのです。これはなに?

200508/3022:57

テスト結果

二日連続で昼休みテスト走行ができましたのでその報告から。
予想通りなのですが、期待していたような加速力は得られませんでした。前回のテストに比べるとだいぶマシですが、壁に阻まれて最高速に達しないのは同じです。減速比が低すぎるのか … いやいや、リレーではもっと鋭い加速ができたはず。だからこの減速比にしたのです。

お詫びをひとつ。DDコンの電流値の話です。本機のDDコンはツェナーダイオードとトランジスタで構成した簡単な回路です。
DDコン回路図
抵抗R5の値を変えることで出力電流を変化させることができます(電圧は3.6V固定)。当初は180Ωでしたがうまく動かなかったので390Ωに変えました。前者が1A、後者が2Aのつもりでした。
…まじめに計算してみるとぜんぜんウソでした。

1Aのときは56Ω
2Aのときは38Ω
3Aのときは29Ω
4Aのときは24Ω

これがホントです。

では、390Ωにするとどうなるのか。計算ではマイナスの電流が流れることになります。
もちろんそんなことはあり得ないです。
180Ωより390Ωのほうがいいということは、メイン基板には電流を流さないほうが調子がいいことになります。
…電気素人ぶりを暴露する結果になってしまいましたね。
ドノーマルのラジカンでどのくらいの電流が流れているのかを測定してみるのもテかなと思います。

朗報をひとつ。以前から問題になっていたステアの左右差の原因が判明しました。何の気なしにリアタイヤを両輪接地させてからフロントを下げていくと、片輪だけ先に接地、フロントサスが効いてもう片方の前輪が接地したのです。フロントとリアのサスペンションが適度に沈み込んでくれたため、ぱっと見ではわかりませんでした。つまり、四輪の接地圧がバラバラだったというわけです。
どうやら自作のTバー(?)リアサスを取り付けている座がゆがんでいたのが原因のようです。モーターユニット側なのかシャーシ側なのかはなんともいえません。シャーシ側が怪しいのですが、サスプレートの取り付け面はほぼオリジナルのままでそれほど手を加えていません。
ひとまずはリアサスプレートをネジって取り付けるという強引な技で対処。今までの苦労がウソのようにコントローラブルになりました。

コーナーでフロント跳ねまくりです。タイヤとサスペンションのセッティングをつめなければ。

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