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このサイトではテクノロジーサービスのメールマガジンで紹介した仕事例や商品・サービスをまとめています。


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ラズベリーパイを試す

 望月が「ラズベリーパイを試す」についてお伝えします。


 最近の業務で、10軸以上のDCモータの制御を行なう必要があり、そのための
 コントローラを選定しました。

 軸数が多くなるとそれだけ必要なインターフェースが多くなり、コスト・
 サイズ共に馬鹿にならなくなります。

 そういった観点から今回は主にホビー用に利用されているワンボードマイコン
 のラズベリーパイ(\6,337)を試してみました。

 名刺サイズの小さな本体ですが、UNIX系のOSが搭載されています。
 
 画像出力がなぜかHDMIで会社内に転がっているVGA・D端子入力のディスプレイ
 は使用できず、17インチテレビの液晶モニタがあったのでそちらに繋いで起動
 してみました。

 ・・・・動きました。

 こんなに小型で、1万円をはるかに下回る低価格なのに、ブラウザが使えて
 動画も見れます。プリインストールされていたMinecraftという3Dの箱庭
 ゲームで遊ぶ事もできました。

 ちなみにこのゲームがやりたいと子供達がうるさいので、最近ゲーム機・
 ソフト代で3万円程出費したばかりでした。

 まあ、動画がみれる・3Dのゲームが遊べるなんて事は今時同じようなサイズ
 のスマートフォンでも可能なのですが、スマートフォンではできない機能
 として、ハードウェアの拡張性があるかと思います。

 元々の目的だったDCモータの制御ですが、16軸分出力可能なパルス出力ボード
 と位置情報取得用のアナログ入力ボードを組み合わせて、簡単なプログラミング
 で見事10軸制御が可能となりました。

 コストダウン・スペース削減という意味ではこれ以上ない結果です。

 UNIX系なので開発環境は充実しております。しかも無料。

 また、最新のラズベリーパイは標準でWi-FiとBluetoothが搭載されている
 ので、外部から無線で情報のやりとりができます。

 つまり、ネットワーク経由で外部から動作指示、現在状況の取得が簡単に
 出来る上、実行プログラムそのものの書き換えすらネットワーク経由で可能
 です。

 使い方次第で十分ホビーの枠を超えられますね。すごい時代になりました。




モーター駆動ドライバについて

 モーター駆動ドライバについて藤森がお伝えします。

 近年のモーター駆動用ドライバは実装スペースを極端に抑えた製品があり
 ます。
 最近お客様からの依頼にて製作いたしました事例を紹介したいと思います。

 以前から放熱板に部品を実装し、小型化と放熱効果を施した製品はありま
 したが、あまり世の中では見受けられませんでした。

特徴として
 1、入力電源がDC電圧である
入力電圧範囲は24V~48V電圧となっているため、状況に応じて 
   モータ等の選定が比較的楽ではないかと思います。
  (仕様を確認する必要があります)

 2、選定範囲が広いので、初期段階にてモーターを決める必要がある。

 3、基板タイプである為、実装スペースがコンパクトである。
   但し使用条件によっては放熱対策が必要。

 4、I/Oの割り振りが自由。
   パラメータの設定により自由に決めることができる。
   但し仕様を確認しながら決めていくので、初期の段階にて決定した方
   が設計効率が良いかもしれません。

 実際に設計し、駆動してみました。
 なかなかの優れものですね、コンパクトにまとまりました。
   
 コンパクトである為に苦労することもあります。
 パラメータの入力方法がメーカーによって異なる為、取扱説明書を見ながら
 思考錯誤し、実際に駆動させながら試します。
  
 利点は小型である為場所を取らない。
 但し放熱に注意が必要です




負荷制御耐久試験装置

 柴田が負荷制御耐久試験装置についてお伝えします。

 モータなどの回転型アクチュエータを試験する装置です。
 通常はパウダーブレーキで負荷を制御しますが、製作した装置ではDDモータ
 を使用しました。


 [試験対象アクチュエータ] <-> [トルクメータ] <-> [DDモータ]


 トルクメータからのフィードバックを使いDDモータで任意のトルク(負荷)
 が試験対象に加わるように制御します。


 パウダーブレーキを使う場合と比較して以下の利点があります。

 ■高速応答
   トルクを高速に制御できるので、任意の負荷トルク波形を試験対象
   に加えることができます。

 ■停止時でもトルクを加えられる。
   停止時や低速時でも安定して負荷を加えることができます。

 ■電力を回生できる。
   パウダーブレーキでは負荷エネルギーを熱に変換しますが、DDモータ
   では電力として回収できます。ドライバに回生機能がついていれば、
   熱を発することなく電力を電源に戻すことができます。


 今回の装置ではお客様の要求するトルク波形がけっこう複雑な波形でしたが、
 ほぼご要求通りにトルク負荷を加えられる装置が出来上がりました。




回転速度計測

 村山が回転速度計測についてお伝えします。

 エンコーダ等の出力パルスを取得し、モータの回転速度を求めますが、比較
 的低速で複数の回転速度の計測を廉価に構成する方法がないか実施してみま
 した。

 専用基板を製作する方法もありますが、初期費用やネットワーク接続を前提
 に考えると既製品の利用も選択肢の一つです。
 F/V変換器や回転計は高機能ですが結構な価格となってしまいます。

 そこでPLCの利用を考えました。
 ほとんどのPLCはパルス入力(カウンタ)機能を持っています。(2~4ch程度)
 この機能を使用し複数のパルスを計測後、演算により回転数を求めます。

 精度をより良く計測するためには最適なサンプリング周期の選択と高い周波
 数に対しては一定時間内に発生したパルス数を計測するダイレクト方式、低
 い周波数に対しては周期を計測するレシプロカル方式をとることが一般的で
 す。またその切換点を適切にすることも必要です。

 ただし、前述の方法はPLCの入力応答周波数に依存するため、それ以上の周
 波数には対応できません。





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