カテゴリー「資料庫」の記事

モーター比較実験

Moter

誉モーターと,MICRO-2BBMGの内臓モーターを比較実験しました.

停動時の電流
誉   0.8A
MG 2.5A

もとから入っているモーターのほうが,電流を消費する分ハイパワーです.

最小起動電圧
誉   0.1V
MG 0.3V
ほとんど変わりません.

比較してみてわかったのですが,
MICRO-2BBMGのモーターって,すごく優秀です.

制御特性抜群! というモーターではありませんが,
しっかり動いてくれます.

実装する前の実験って大事なんだね.

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要素技術

・コンデンサを使った瞬間停電対策

今日,コンデンサを使って瞬間停電対策をしました.
現在ロボットにLi-Feバッテリーを使っているのですが,

電圧がMAX6.8Vから始まり,しばらくの間6.4V(90%)~6V(10%)まで下がっていき,

残り容量10%になると,一気に電圧が下がります.
なかなか良い特性です.

ただし困った事があります.リチウムポリマーよりもだいぶ電圧が低いので,
レギュレータの電圧生成が安定しません.

そこで,瞬間停電対策をしました.今日いろいろ考えこみました.

Photo
コイルとコンデンサを用いて,電圧過度応答の時定数を伸ばすやり方です.
停電時閉回路とみなせるので,コンデンサ・コイル・負荷が直列に繋がります.
ここで,停電時に回路に蓄えられているエネルギーは,

W=1/2LI^2
W=1/2CV^2

となります,ただ厄介なのは現存する部品で作らないといけないということです.
電圧を5Vとし
コンデンサ(キャパシタ)は1F(耐圧5.5V),
コイルは100mH(許容電流200mA)とします.
どっちも同じくらいデカイと思います.

エネルギーの式と比べると厄介なことが解りますが,
コンデンサには耐圧,コイルは許容電流という制約がそれぞれあります.
物理法則のやつら,いちいち邪魔してきますね.

稼動時に5Vの回路に100mA流れていたと仮定します.
マイコン,LED,周辺機器でこれくらいが妥当でしょう.

W=1/2LI^2
   =0.5X100mX100m^2
   =0.5mJ

W=1/2CV^2
   =0.5X1X5
   =2.5J

エネルギーだけ着目すると,コンデンサのほうが5000倍溜まります.
うん,コイルは無視しよう・・・

コイルは常に大電流を流す回路なら大きなエネルギーが溜まるのですが,
コイルに溜まったエネルギーって,スパイク電圧になるんですよね・・・
リレー回路には必ずと言っていいほどスパイク電圧対策のダイオードが入っています.
なんだか厄介なので,考えない.

ただし,コンデンサに溜まっている電荷はすべてが有効となる訳ではありません.
たとえばSHマイコンの動作範囲は5.5V~4Vまでなので,
コンデンサの電圧が4Vを下回ると無効なエネルギーになります.
2
5Vの電圧を1Fのキャパシタにかけると,5Cの電荷が溜まります.
電圧∝電荷量なので,電荷が4Cを下回るとごみになります.

有効に使える電荷は,最大でも1Cだけです.

1Cは1Aを1秒流せる量なので,
100mA消費する回路なら10秒間保持できる計算になります.

以外に1Fは優秀.

ただしこれは理論値です.実際にマイコンに実装してみたところ,
あまり長時間保持してくれません.

あくまでも「瞬間」停電対策ですね.

回路って難しいね.

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ポリスイッチいじりました。

digi-keyで買ったポリスイッチをいじってみました~。
250mA定格 500mA遮断のものです。

実験方法
27Ω0.25W 5Vで 185mA
27Ω3並列     555mA ←ここをトグルスイッチでいじりました。

こんな感じで弄んだ。

Cimg0441  ワット数の大きな抵抗が無かったのでイモイモなことに。

だいたい700mA流していることになりますが、
ポリスイッチにより若干電流制限がかかっているようです。

250mA以内での動作では、ほぼ抵抗値がそのままですが、
ある程度定格を超えるとすこしづつセーブされていく感じです。

動画を見ると。電流値が500mAを超えないようにセーブされていますよね。
ポリスイッチは電流を流していくと熱くなります。
大丈夫なの?ってくらいに。

たぶん大丈夫です。(◎´∀`)ノ
発熱に伴って、抵抗値も上昇するので (※注意 比例して上昇はしない)
熱をもつ = 正常に動作している ということで、安心していいと思う。

遮断時間はだいたい0.5秒かな???
ポリスイッチって、切れるまでに結構時間が掛かるって聞いたけど、
案外効果的なんだねー

でも、ガラス管ヒューズには勝てないな。一瞬で切れるからね。まるでD○N・・・
ポリスイッチのほうがタチが悪いか。熱くなるわ何度もキレるわで。

某天井に張り付く車のおもちゃとかにも実装されていたりで、
なかなかの勢いで採用されつつあるポリスイッチ。

いままでバスパワーの保護に使っていましたが、動作に遅れがあったとしても
実際には500mAを超えないような電流制限が掛かっているので実用的。(だと思う)

そうそう、復帰は一瞬なんだね。

なんだか導電性ポリマーとかいう、なんともけったいな物を使っていて

中々にデリケートな物だと思っていましたが

実用性のある中々良質な受動部品ですね♪ これからも愛用しますよ!!!

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OS-CON最強説 ~リップル外伝~

先日実験した2360ICですが、なかなか勉強になりました。
そのなかでも興味深かったトピックを挙げます。

スイッチングのノイズを取るためにコンデンサを付けていたのですが、
一般的に高周波のノイズを除去できる
『積層セラミックコンデンサ10μF』 と 『OS-CON100μF』を出力段に付けて実験しました。

結果 容量の違いはあるものの、高周波もきれーいに取れたのはos様でした。

Cimg0244 100μFのOS-CON

Cimg0245 10μFの積層セラミック

ノイズ分が良く見えないので、timeレンジの変更

Cimg0248os-con

Cimg0246 積層セラミック

 

volt/DIVは同じ、電界コンデンサのはずなのに、OS-CONすごいね。
高いだけある・・・。

今気がついたが、触れ幅が大体10倍になってるってことは、
今回の実験ではコンデンサの種類ではなく容量が関係しているように見える。

むーーん( ´_ゝ`)

今度は1172で負電源を組むので、その際に実験するぞ!

Cimg0249 実験回路

 

ちなみに今回一番オモシロかったのは、ツェナーダイオードの特性。

5Vのツェナーって、シリーズレギュレーターみたいに

余分な電圧だけカットするものだと思っていましたが、違いました。

電圧が高い→導通  電圧が低い→絶縁

という感じで、ものすごい速さで動いて、『見かけ上』安定してみえる感じ。

 

オシロで頑張って観測したら、微弱なコマッカーイ !!(゚ロ゚屮)屮 ノイズが乗っていた。

言い方はへんだけど、規律のある綺麗なノイズだったよ。

アナログ回路のスイッチングだし、素子の動作速度って感じだった。

20Mのオシロでやっと観測できるレベルでした。

Cimg0256   ツェナー様の活躍 

目視だとキレーイにうねうねしてる。

(測定レンジは上のスイッチングと同じ)

1ますで10kHzなので、大体1MHzくらいのノイズになってた。

やっぱり動画だと完全に写りません。100kHzくらいに見える。

スイッチングノイズをバシッと取れるので、言うほどノイズは気にならない。

リップル分が皆無になるので、

回路に及ぼす影響も少ないのではないか? と勝手に解釈。

出来ればツェナー後にos-con入れたいよね。

 

電源って回路のベースになるので、よくお勉強しといても損しないよね?

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拾い物

フルカラーLEDを使うときに便利

3cal_led

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コンデンサの罠

数日前に、コンデンサマイクで遊んでいたのですが、

コンデンサマイクの出力信号に
アクティブフィルタをつけて、交流信号のみ取り出そうとしたのですが
1.5μFだと、波形が遅れます。
大きな出力信号が出たとき(大きな音声)
す~~~っとゆ~っくり基準電圧に落ち着きます

0.1μFにするとすぐに基準電圧に収束します。

 

ここで
ぴんときました。
以前遊んでいたジャイロも、同じ現象になやんでいました。
回路のアクティブフィルタのコンデンサは、4.7μFです。
いやな予感がしますね。

今度0.1μFに乗せ変えて、結果をまとめようと思います。

追記

ビンゴ!

ジャイロの定常時へと収束するスピードが上がりました.

コンデンサの容量って大事ですね.

というか,回路のインピーダンスを考慮して容量を計算しないと駄目ね.

Photo_2

ここのコンデンサの容量計算のやり方は良くわかんない.

今度勉強しとこう.

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C言語 逆運動学

前程条件
壱   ヒューマノイド、またはマニピュレータであり
     ヒザ、またはヒジが一自由度であること

弐    腰と足首、 または肩と手首が直行軸であること

参    位置のみを求めるものであり、姿勢は指定できない

四   double型で計算しないと、だいぶズレる

     サーボによってはハード的に誤差があるため、少しでもよい値を渡したい

     浮動小数点を扱えるSHマイコンでないと実装は難しいかも

伍    数値解析的に、オイラー法などを使っても良いが、

     値が変なところにとんでしまって僕にはむりです。

 

 

 

欲しい座標・・・ 位置3 姿勢3
持っている自由度 KHRなど、標準的なヒューマノイドだと5自由度

姿勢は犠牲にしなければいけないと感じますが、
足裏なんて、「常に地面に水平」として拘束してしまいましょう。

すると
欲しい座標・・・ 位置3
持っている自由度5

簡単に解けます。

 

 

以下 ソース
(動作未確認、理論はしっかり通ってます。)

#include<math.h>    //必須

#difine L1 60    //リンク間距離 膝
#difine L2 80    //リンク間距離 脛
#difine H 120    //腰高さ
#difine PAI  3.1415

double X;    //足先前後移動量 正方向で前へ
double Y;    //足先上下移動量 正方向で上げる
double Z;    //足先左右移動量

int gyaku(double X, double Y, double Z){

double theta1;
double theta2;
double theta3;
double theta4;
double L;    //腰と足先との距離

L    = sqrt( pow(H-Y,2.0) + pow(X,2.0) ) / H * sprt(pow(Z,2.0) + pow(H,2.0) )
theta1    = atan(X/(H-Y)) / PAI*180
theta2    = acos((pow(L1,2.0) + pow(L,2.0) - pow(L2,2.0)/2/L1/L)*180/PAI    //余弦定理

theta1    = theta1+theta2;    //変数の節約
theta3    = 180 - acos( pow(L1,2.0) + pow(L2,2.0) - pow(L,2.0)/2/L1/L2) )*180/PAI;    //余弦定理
theta2    = theta3 - theta1;    //変数の節約
theta4    = atan(Z/H) /PAI*180;

return theta1,theta2,theta3,theta4;
}

//おしまい

テキストにまとめたもの 「gyaku_undo.txt」をダウンロード

関数の使い方が、かなーーーり自信ないです。リターンはこんなに返せない。

ポインタ渡しが必須なはず。

ソースが間違ってる気がしてならない・・・
難しいなぁ.

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回路図

LIPoの電源電圧の管理回路
(回路から生じた問題について、責任は取りません)

LIPOは電圧が下がりすぎると死にます。 チーン
LIPOが無理をしすぎないように目視で管理するための回路です。
材料費は100円くらい

Photo_3

クリックで拡大

10オームくらいの抵抗を挟めば、残量もわかりやすくなる。

(バッテリーの残量低下で15mA以下に落ちる)

ようするにバッテリーの電圧変化の分解能を上げてるだけなんだけどね.

ただ,6Vくらいカットしておかないと電池の容量が減ってもLEDが消えません.

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電子部品 マメ知識

資料庫をあまり信用しても責任はとれません。

①ツェナーダイオード

ノイズが取れます。

ノイズの正体は、直流分のうえに乗った交流分。

なので、5Vのラインに乗ったノイズは、5Vのツェナーで除去できます。

5V以上の部分が「ノイズ」なので、

ツェナーダイオードをつかってGNDに落としてあげる。

②フォトトランジスタ フォトダイオード

用途が同じなので、何が違うの? といったところ。

実はフォトトランジスタはフォトダイオード&トランジスタで構成されているそうです。

フォトダイオード単体だと、コレクタ電流がロクに変化しないため、

使い勝手が良くないそうです。

なのでフォトトランジスタが横行(?)することが多いのね。

 

③抵抗のカラーコード

抵抗ってしましまがありますね。普通の読み方はOKですが、

3.3オームってどうあらわすのでしょう?

答えは 橙 橙  金

3つめは黒にしそうですが、それだと33オームをあらわします。

金色を使う事で小数点をあらわすのですね。

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アルミ材料 まとめ

本やネットで調べれば一般論は調べられるので割愛

ココでは使ってみての感想・感覚を書いておきます。

あくまでも俺個人の感想です。

★5000番アルミ

切削加工が素直にできる。複雑な形状も、加工表面が綺麗に仕上がりやすい。

1.5mmくらいまでなら、無理なく曲げ加工できる。

1mm板なら、練習で0.1mmくらいまでの精度は出せる。

なぜなら、1000番に比べて、ハンマーで叩いたときに潰れないから。

★2000番(ジュラルミンとかよばれるね)

切削加工が5000番並に素直にいく。やっぱ快削~♪

ただし、曲げ加工はむりっぽい。すぐに亀裂が入る。

なんか曲げたくない。

5000系より硬さがあるので、曲げ加工の必要が無いとこにね。

組み合わせ(ハメアイ)に向くかも。

腐食に弱いとか聞くけど、アルマイトかけちゃえば問題なさそうだし、

なにより2000番アルミが腐食してるとこは見た事無いなぁ。

★7000系(超々ジュラルミンという) なんかけったいな名前ね~

戦争中に、日本が発明したとか聞いた、なんか割りと最近できたのかな?

とにかく、使うとしたら文句なしで、材料のなかで一番良い、俺大好きよ (^O^)

2000系よりも硬いし 粘りもちゃんとあるので『バキッ』と割れない感じ。

ホントに材料としては理想ですね。

軽さはアルミ、だけど鋼鉄並の強度です。(ホントにそんな感じがする)

2000番とは比べられないくらい強い。

 

ただし、加工がすごく難しい。鉄だもん。

鉄の加工をしたことがないと難しいかも。俺もすごく加工に苦労した。

 

まだまだ未熟者です・・・

アルミニウム万歳

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