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2007年5月 1日 (火)

DCモータドライブ回路 (^-^)

この連休で、マイクロマウス以外のロボットに挑戦するための下準備をいろいろと進めています。いや~、(私が詳しく無いという意味で)新しい分野に足を踏み入れると、知らない専門用語がバンバン出てきて、如何に自分の知識が狭い範囲で閉じているのかと言うことを思い知らされます。

先週購入したGPSレシーバ。説明書を読むとアルマナックとかエフェメリスとか書いてあるのですが、なんのこっちゃ?と言う感じで、説明書を読めるだけの知識がありません。GPSの測位精度(HDOPとか)をどうやって計算するのかとか、調べましたよ。この資料などはとても分かりやすい。単独測位(1個のGPS受信機で自分の位置を計算すること)の精度がなんで10~15mなのかとか、DGPSはFM多重放送を使ってるから別アンテナと別受信機が必要だとか、もう数年したら日本でもSBASが使えるようになって測位精度が5m程度まで向上するとか。ロボットをナビゲートするのに測位制度が10~15mでは使い物にならない気がします。かといって、DGPS用の機材は高い。障害物をよけるくらいなら超音波センサで出来るとしても、どうやって自分がいる位置を確定させるか。画像処理まではまだ手を出したくない(というか、画像処理をあまり信頼していない)ので、悩みどころです。安価、単純で信頼性の高い方法、なんかないかな?

今日のタイトルのモータドライブ回路。今回は足回りにDCモータ(RS-540)を使おうとしています。このモータ、定格電圧6.0Vで使用時にロックさせると最大で20A程度の電流が流れるので、この電流に耐えられるモータドライブ回路を用意する必要があります。しかし、入手性のよい市販のモータドライバICは最大電流がせいぜい4A程度で、これではすぐに壊れてしまいます。そこで、大電流を使うロボットの代表格である相撲ロボットのモータドライブ回路を参考にさせてもらいます。ネット上で探してみたところ、電気通信大学の工学研究部の部報で大変参考になる記事を発見。パワー系のアナログ回路は、応答特性だけでなく、ノイズ対策や安全設計などいろいろと考えなきゃいけないことが沢山あるのですね。スナバ回路とか、名前は聞いたことあるけど何する回路か知りませんでした。勉強になります。おもしれ~。

で、そのDCモータの速度を制御するためにはモータの回転数を計測する必要があるのですが、今回台車にはラジコンバギーを使おうとしているので、ロータリーエンコーダを仕込む場所がありません。mixi の自作ロボットコミュニティでどうしたらいいすかね~って相談してみたところ、いろいろアイデアをいただきました。賢いヤツってのはいるもんだなぁと感心しております。モータのハウジングに穴を開けてフォトリフレクタを取り付け、中で回っているロータのコイル部分とそうでない部分を読めばモータの回転数が分かると言うのです。なるほど。さて、RS-540モータの無負荷時回転数(定格6.0V)で約12000rpm。1回転あたり3回の方形波を計測するとした場合必要となる応答周波数は1.2kHz。浜フォトのこの素子でなんとかいけそう。(データシートによると応答周波数1.25kHz)

やりたいことが多すぎて多少発散気味なので、優先順位をつけて個別撃破していこうと思っています。当分面白いネタには事欠かないゾ(^-^)♪

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