ぎんてんのロボ工房: 4月 2019    

2019年4月16日火曜日

eagle回路図をタッチペンで作成 補足3(TA7291P)

eagle回路図をタッチペンで作成  補足3 (TA7291P)

補足3回目はA106をモーター駆動するドライバ(TA7291P)です。
これは初めてではないが、やっぱり苦労しました。
なんていうか、勉強がてらにそれだけテストするのと、実際にモノ作って利用するのとは
全然違うよね。
G106作りながら物凄く勉強させられてることを実感します。
今更ですが、74HCまとめと、TA7291の位置づけとして全体のイメージ図を
(シリーズの最初にのせろっつーの)。

全体イメージ図
補足1で74HC595Nを使ってラズパイのピン数をおぎなう複数出力の説明を。
補足2でTD6208APGを使って74HCでは直接出力出来ないLED電流の増幅を。
補足3で補足1と同じくピン増数してモータ駆動をおこなう。

今回タッチペンでeagleといったソフトウェア紹介でしたが、一応きちんと目的に沿って
考えたつもりです。
やはり初心者としてVsとVrefの扱いに苦慮してます。(まだ現在進行形・・・)

最初の動画と最後の動画でドライバの抵抗値が変更になってます。
Vsは模型用のモーターとしては3Vあれば良いのでしょうが、DC-DC5V使用の為、
それより高い9Vを使用しています。
Vref<=Vsで無いといけないのは分かってるんですが、
Vrefを76Ω+33Ωで繋いでみましたが何がおかしいのか、
分圧して約3Vとしても、約6Vとして取り出しても動かないので、そのまま33Ωの9Vになってますね・・課題です。
9V 33Ω 272mA 2.45W
TA7291接続

今回の動画で首の左右首振りで使用しているタミヤ遊星ギヤーボックス(付属モーターRC-260)ですが
こいつは他のタミヤクラフトシリーズと違いギヤ比の記述しかありません。
回転トルクや回転数の記述がないので、出力の推論がしにくいのですが(普通そんなもんなのかな?)
ギヤボックスに電池を直つなぎでは即動作するので、ドライバー側の問題だと問題だとおもいます。
WiringPiでTA7291Pに信号入力をあたえてもすぐに動作しません。
WiringPiに関しても又記述したいと思いますが、
テストプログラムで信号入力して500ms待ちしても動く気配はなく、1500ms待ちで動画の動作です。
ギアボックスにすぐに電力が行き渡らないのかも。
分圧では1000ミリ待ちまでしかテストしてないので、又確認します。

補足
この記事記述後、他の駆動模索の為いろいろ確認していたら、
後閑哲也先生の”電子工作は失敗から学べ!”という書籍の中で、遊星ギヤーボックスの回転数とトルクの記述をみつけました。
ギヤ比  トルク  回転数
4:1   50    2450
5:1   58    1960
16:1  136    612
20:1  156    490
25:1  185    392
80:1  516    124
100:1  580    98
400:1  1794   24
又、計算してみます。

ちなみに上記の電子工作は失敗から学べですが、初心者にはちょっと難しいかなという面もありますが、制作例をもって考え方を指導されているようで勉強になります。
又、基板の実制作やモーターの計算も書いているので、非常にためになりました。


シリーズリンク



2019年4月15日月曜日

eagle回路図をタッチペンで作成 補足(TD62083APG)

eagle回路図をタッチペンで作成  補足2 (TD62083APG)

ラズパイ→74HC595→LEDとする予定でしたが、
一般の発光LEDはいいとして赤外線LEDの100mAというのに気づいて、打開策を考えないといけなくなりました。

他サイト様で勉強させて頂き、

〇ラズパイだとピン一本の出力が16mA、全体で50mA。
〇74HC595Nだと全体で70mA。

とても足りないので無理があるのではないだろうか?という判断です。
トランジスタアレイというのを知り、急遽TD62083というのを買いに行きました。
データシート

このICなんか変わってて、取り合えずつなぎ方を知りたいかったんですが、
それが本来の利用方法なんでしょうが、どこを探しても複雑な回路接続ばかりで、LED繋ぐなんてのは見当たらず、かえって分かりづらくてうーむ?という感じでした。
データシートから読みとらないといけないんでしょうが、COMMON??ここは電源を繋ぐのか?出力はどっち向きが正解だよ?みたいな。

TD62083の接続ですが、難しい事は置いといて、G106の動作テストはこの接続で動作しています。(LEDと抵抗の並びが回路図では入れ替わってますが)
TD62083追加



回路図だと良く分かりませんが(何でこんな形なんやろう?)
TD62083 LED接続
つなぎ方がデータシート見てもピンとこず、いつもの感覚でいくとICからLEDのアノードへそしてカソードからGNDへと行きそうですが、こいつは違うようで何で点かんのだろうと又悩んでました(またかよ)。
5VからLEDのアノード、そしてカソードからTD62083のGNDへ流れてるようですね。

Eagleの回路図にはTD6208のGNDとかが無いので不思議です。
そんなもんなんかな?
きちんと抵抗を計算して、赤外線LEDの場合は5-1.6=3.4 3.4/100≒33Ωとしました。

ちなみに動画のG106テストでは入力側は3本同時につかってません。
1本だけ赤外線だけ使用してます。
テストなので1本ずつ繋ぎ変えてました。

LED切り替えテスト

COMMON端子は使ってません。
今の段階で動作し、ネット上でもLEDくらいでは接続の必要なしと見ましたので、
取り合えず、接続無しで様子見してます。

DC-DCを途中に挟んだのは、先に述べた赤外線LED、高輝度LEDなど電流を食いそうなので、ラズパイからの供給は避けた方がいいかなと、モータードライバTA7291P用の9Vから
分岐することにしました。

入力に関してはhfe(増幅率)1000が気になりますが、内部抵抗2.7kのまま直つなぎでこちらも
様子見しています。

次はTA7291モータードライバに関して。

シリーズリンク

eagle回路図をタッチペンで作成 補足(74HC595)
eagle回路図をタッチペンで作成 補足(TA7291P)

eagle回路図をタッチペンで作成 補足(74HC595)

eagle回路図をタッチペンで作成  補足1 (74HC595)


eagle回路図をタッチペンで作成ですが、回路図からボード図作成までの間に追加したい点が発生したのと、間違いに気づいたり見直しが発生したのであらためて説明を。

メインのラズパイからの出力ですが、作成1でも記述したとおりポートが予想より不足したので74HC595というのを使いました。
トラ技2016年3月号の付録で”全ラズパイ対応!楽々I/O関数セット WiringPiトラの巻”というのがあったので、WiringPiというのをやってみました。
そこに74HC595でポートの不足を補うとありましたが、冊子ではPSoC5LPというのを使っていて違いがあり、とにかく物は試しでやってみないと分からんなというところからスタートしました。
かなり苦労しましたが何が何でもこれを出来るようにならなければG106の制作に先は無いと、あちこちのサイト見ながら勉強させて頂きましたよ(笑)。

こんなことも知らなかったのは自分くらいだと思いますが、一応。
ラズパイにしても、他のデジタルICにしても、一本のピンに一つの信号入出力が基本ですが、ピンが足らない場合、74HC595などのシリアルパラレル変換というのを使うと。一本のピンで複数に分岐してくれるようです。
74HC595で1本のピンを8本に増設してくれます。
しかも連結出来るようなので、さらに使用可能ピンを増やせるという便利さ。
(連結は又研究します)
正確な情報としては秋月電子様で74HC595を検索すれば出て来ます。

使い方のイメージとしては
74HC595N使い方イメージ
入力側は、SER(データ入力)、SCK(クロック/タイミング)、RCK(データ送出)を繋いで。
出力側は、QA~QHを繋ぐ感じです。


それをラズベリーパイにプログラムで記述するのですが、WiringPiの場合は
shiftOut(22,21,LSBFIRST,0X01);


のような構文があります。(上青はG106で記述例)
shiftOut→シリアル出力設定
22 → データ出力ピン 
21 → クロック出力ピン
LSBFIRST → QHから左詰め
0x01 → 出力データ(G106では74HCのQHに繋いでる赤外線LEDに対して信号を送る)

といった内容になるので
ラズパイのWiringpi 22番からデータ(00000001)を74HCに送るということです。
21番からはタイミング合わせのクロック出力
ラズパイの出力ピン設定
たったこれだけの事なのですが何を悩んだかというと、
最初やっぱりうまく動かなかったので、そもそも接続があってるのかどうか
QA~QHもピンが並んでないので分かりづらいし、データセットも左詰めとか右詰とかどう出力されるのかさっぱり分からず、SERやRCKもサイトによっては名前が違ってるので、繋ぎも間違えてたりしてました。
下にピンの対比を貼ります。

74HC595ピン対比
今回LSBFIRSTしか使ってませんけど、
LSBFIRSTで0x01なら00000001、MSBFIRSTで0X01なら10000000ですね。
LSBFIRSTで0x10なら10000000、MSBFIRSTで0X10なら00000001ですね。
ここ踏まえないともう何がなんやら??で(笑)。

それからクロック出力ですが、これも当初動かなかった事に関して
ラズパイのクロック出力専用ピンを使わないといけないのか?
(しかしそこはAIスピーカーキットで使用済みで使えない)
一般ピンでいけるのか?
ラズパイ1,2,3とクロック速度は違うらしいですし、WiringPiのプログラム構文上ピン設定しか無いが、クロックとデータ取り込みのタイミングが合わないから動かないのでは????????という感じでしたが、
何度も調べて最終的な確認では一般ピンで使用可。
クロックの同期も特に意識せずとも稼働しています。

それから変更として前のブログでも書きましたが、赤外線LEDの出力が100mAの為、
74HC595だけでは動かせない。
74HC595の出力は全体ピン出力で70mAと他サイト様で知りましたので、急きょ74HC595の出力先にトランジスタアレイTD62083APGを追加となりました。
又ここでも悩みます(笑)。
次はTD62083のてんてこまいを(笑)。

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eagle回路図をタッチペンで作成 補足(TD62083APG)
eagle回路図をタッチペンで作成 補足3(TA7291P)

※参照させて頂きましたトランジスタ技術2016年3月号の付録
全ラズパイ対応!楽々I/O関数セットWiringPi虎の巻ですが、付録の総集で販売があるようです。
どんなものだったか知りたい方は書店でこちらを確認してみて下さい。
最後の方に同内容が載ってました。