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2008年9月25日 (木)

モータドライバが間引きをしている?

昨日の続きで、モータのトルクが十分出ていない件の調査を進めています。今日は有力な手掛かりになりそうな証拠物件を集めました。

走行中に車輪をロックさせると妙にヒ~~ンという音がするので、制御の周波数が変わっているのではないかという疑いを持っていました。そこで、今日はCPUからモータドライバ(Pololu MD01B)に対して送られるPWM信号と、モータドライバのDCモータに対する出力電圧の波形とを比較してみました。

10khz_14v_free  10khz_14v_hold  10khz_14v_hold2  10khz_7v_hold  10khz_direct7v_hold

下段の水色がCPUが作っているPWM信号で、上段のオレンジがモータドライバの出力波形です。PWMの周波数は10KHzにしてあります。一番左の図はバッテリ電圧14.4V(実際は15Vちょっとでてるかも)で車輪を無負荷状態にして計測した場合。PWM信号とモータドライバの出力がきれいに同期しているのが見て取れます。ごく普通ですね。

続いて左から二番目は先ほどの状態から車輪を手でおさえてロックさせた状態です。これを見ると下段のPWM信号のHighになっている時間が多くなっていますが、これは走行速度制御でPI制御をかけているからで、これは設計通りで問題なし。問題は上段のモータドライバの出力波形で、これがPWM信号と同期していないことがわかります。この状態で時間軸をもう少し延ばして表示したのが左から三番目の図で、これをみるとモータドライバの出力波形が500us周期(周波数でいえば2kHz程度に減っていることがわかります。

3番目の図と同様のことをバッテリ1本(=7.2V)でやったときの波形が4番目の図で、これもモータドライバの出力が間引かれているっぽい感じ。なのですが、ちょっと解せない現象があります。というのは、先ほどの1~4枚目の図はバッテリからモータドライバの間に電源用のスイッチを挿んでいるのですが、このスイッチを通さずバッテリをモータドライバに直結すると、5番目の図のように車輪をロックさせてもPWM信号とモータドライバの出力波形が同期したままなのです。

考察。

  1. モータドライバがもっている何らかの保護回路により、何らかの条件でモータドライバの出力が間引かれてしまうのではないか?
  2. モータドライバにバッテリを直結するとモータドライバの出力が間引かれていない、ということは、電源スイッチになんらかの問題があるのではないか?
  3. まだ確認していないが、モータドライバの出力波形が間引かれている状態のとき、電源の電圧はどうなっているか? もしかして、電源スイッチが大きな電流を流すことができずに、モータドライバに供給される電源電圧がふらついたりしていないか?

そういうわけで、今週末までに電源電圧の変動を確認する予定。

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