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電子工作やってみたよ

ちょっと頼まれて 高圧電源を作ってみました。
あまり詳しくは書けないのですが、了解をもらったので簡単に書いてみます。
この装置の内部では高圧は発生せず外部にある昇圧回路に電力を供給して高圧を発生させ、そこからフィードバックされた電圧で高圧を制御するものです。
装置の上にある赤いランプは高圧が発生されている時には点灯して注意を促すものです。
回路はマイクロチップのdsPICを使いPWM信号を発生させてIGBTを駆動しそこから外部の昇圧回路に行ってます。
フィードバックされた電圧信号はdsPICの12bit ADコンバータで読み取りC言語でPID計算をさせて制御しています。
ちょっと昔はOPアンプなどを使ったアナログ回路やロジック回路を組み合わせて作っていましたからどうしても複雑になってしまいました。
それに比べデジタルでは回路がとてもシンプルになり、仕様の変更や制御定数の変更などソフトをいじるだけで簡単に出来る事です。また異常検出や保護回路などもソフトだけで済むことが多いことです。
ただ、わたしが疑問に思うことは、制御の精度や質となるとどうなのでしょうか、ということです。
頭の中で考えるとデジタルではADコンの分解能や変換速度に上限があるわけですしパワーの出力側も細かくみれば階段状になっているはずなのでppmレベルでの比較をすれば、どうしてもアナログには劣ることになるとおもうのですが。
こんな事言ってるのは もう古い人間ということでしょうか。
LPレコードとCDを比較しているようなものですか?


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今日 2017年9月30日 まだこの花 庭に咲いています。 寿命長いですね。

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by telmic-gunma | 2017-09-30 21:14 | 電子工作_電源 | Trackback | Comments(2)

お年玉にあげるレゴのマインドストームEV3 まず私が1号機組み立ててみました。
この1台を組み立てるのに3時間以上かかってしまいました。
組んではばらし、ばらしては組んでの繰り返し。
同じような形の部品が多いので間違いが多かったのですよ。
形だけで、まだ動いてはいません。
これ 小学校1年生に組み立てることできるかしらねえ。
まあ70歳近いじいさんよりは、まともにやるでしょう。
説明書には言葉が一切載っておらずイラストのみ。
これなら小さい子にもやりやすいでしょうか。
しかし組み立ての手順が載っている説明書はこの1機種のみ。
箱には完成写真が何機種も載っていますが、その完成写真だけで組み立てろということなのですか。
私にとっては、ボケ防止にちょうどいいですけれどね。



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by telmic-gunma | 2016-12-21 23:11 | レゴ マインドストーム | Trackback | Comments(2)

30年前も「レゴ」はすごかったけれど、今の「レゴ」もすごい。
お正月にお年玉として孫にあげるレゴの「マインドストーム」が届いた。
値段もすごかったけれど、その中身もすごいようだ。
ようだというのは、まだ開けて見てないのですよ。
「難しそうだから、先にいじっておいて」と言われてはあるのですが、
いいのかなー せっかくのお年玉 まだお正月まで時間あるから、ちょっと考えてみましょうか。

30年前「レゴ」のブロックを子供に買ってあげた記憶がありますが、その時の製品の出来具合は、国産のものとは比べ物にならないくらい、素晴らしかったですね。
日本のものもありましたが、確かに値段は安かったけれど、「チャチ」という言葉が当てはまるようなものばかりでした。
ところが「レゴ」は、「たかがおもちゃにここまで手をかけるの」と思うような作りでした。 値段も今の「マインドストーム」ぐらいしたと思います。
作る人が妥協を許さずに、コストよりも品質第一でやったのでしょうね。
そう ”むかし”のHP電卓みたいなものですね。
こんな仕事をしてみたいですね。

追記
マインドストームを購入するところは、 日本の正規代理店の「アフレル」からがいいですよ。
理由は、 いろいろ疑問に思ったことをすぐ質問して教えてもらえるから。
わたし 最初 超大手通販の「ア**ン」から買いましたが、当然 サポートは何もありません。
価格だけで選ぶと苦労しますよ。 独学というのは、かっこういいけど難しいですね。


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by telmic-gunma | 2016-11-30 22:32 | レゴ マインドストーム | Trackback | Comments(4)

バックラッシュについて御意見をいただきました。
「駆動側(モータ側)が停止しても本体はバックラッシュ分は進むはず」ということです。
言われて見ますとその通りで、この回路では質量が考えられておらず、オーバーシュートは起きていません。
入力信号を台形にしてそこをより見やすくしてみました。
この回路の台形の所でわずかに増加していますが、イナーシャでバックラッシュ分進むところが見えません。
現実の動きではバックラッシュ分かそれ以上の動きがあるはずですので、この回路だけで考えるのではなく、このあとの加速度、速度、移動角度のところまでひとつと考える必要があるのだとおもいます。
次、全体のシュミレーションやってみます。

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by telmic-gunma | 2015-07-01 07:41 | 電子工作_セグウェイのおもちゃ | Trackback | Comments(0)

倒立振子制御 その2


逆さ振り子の制御を回路シュミレータで表現してみようと思います。
基本の物理を勉強すべく、高校時代の物理の教科書探してきましたが、もう何も覚えていません。
教科書を見ると 赤鉛筆でアンダーラインや書き込みなど、それなりに努力はしていたのかな?という感じです。
力学の項目のところを見ると、ベクトル、重力。位置エネルギー、単振り子など出てきました。
肝心の逆さ振り子、あるいは倒立振り子は出てきませんでした。
数学での表現もよくわからないので、私の感覚で感じたことを、回路で表現しました。
この図は逆さ振り子のところだけを描いたものです。
支点に加えられるモーターの力を加速度として左端から入力します。
それを積分して速度に変換します。
ここで作られた速度をもう一度積分すると移動距離となります。
逆さ振り子では、この移動距離は、角度又は傾きと言えるしょう。
図1は入力が+1V一定、図2はー1V一定の違いだけです。
オシロ画面では、ピンク加速度を積分した移動速度、黄色はさらに移動速度を積分した移動距離(または角度、傾き)です。
黄色が最後10Vでクリップされ一定になっているのはOPアンプの動作範囲が10Vまでしかないためです。
時定数を各々1秒としたのは糸の長さ20cmの単振り子の振動周波数がこの位なので、逆さまにした逆さ振り子も同じ程度で行くのでないかというまったくのあてずっぽうです。 オシロ画面よりすこしプラス入力ならばプラスに振り切れ、すこしマイナスならばマイナスに振り切れているので、実物の動作を表現しているのではないかと思っています。
この画面からわかることは、スタート直後のゼロ近傍では移動速度はとても遅く、正常に制御されているときは、このあたりを使うわけですから、意外と思っているより制御は楽なんじゃないかと思えてきました。

              図1
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図2
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by telmic-gunma | 2015-06-21 16:24 | 電子工作_セグウェイのおもちゃ | Trackback | Comments(0)

シュミレータにおいて、負荷の両端電圧(50Hz)をフィードバックして2kHzのパルス幅そのものを制御することによりきれいなサイン波になりました。
下図の右側のオレンジ波形が目標とするサイン波でピンクのすこしぎざぎざしたものが負荷の両端電圧です。
今までのやり方は、サイン波になるはずだというパワーを垂れ流していただけでした。
フィードバックすることにより、負荷の変化を与えてもサイン波の形は変化しなくなりました。
実回路で同じ動作させるには、ハードとソフトの両方をかなり改造する必要がありますね。
dsPIC3013のAD変換スピードはどのくらいだったかな。 仮に100uSecとすると50Hz 1サイクル20mSecのあいだに200回サンプリングできてギリギリいけるんじゃないかな。
まあ やってみるのが早いんでしょうけれど.
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by telmic-gunma | 2015-04-19 23:27 | 電子工作_電源 | Trackback | Comments(6)

きれいなサイン波が出来ないのは、私のやった基本のシステムがまずい気がします。
実物の回路をいじっても改善されないので シュミレータで色々な定数を試してみました。
実物はPICマイコンを使ってソフトでPWM信号を発生させていますが、アナログの回路シュミレータでも機能、動作は同じになるはずなので下図の回路でやりました。
回路左側の部分でサイン波とノコギリ波を比較してPWM信号を作っています。
実物のPWMは20kHz でやりましたが ここでは波形を見やすくするために2kHzでやっています。
あくまで定性的に原理の合否が分ればいいので見やすいほうがいいと思ってます。
それを右のフルブリッジ回路につないで50Hzを発生させています。
馬鹿みたいなお話ですがシュミレータといえど 200Vという数値入れるのは、ちょっと抵抗がありました。
最初の動作確認は20Vでやっていましたから。 よほど昔の強烈なトラウマがあるのでしょう。
このシュミレーションの結果、実物と同じようにサイン波の頭のつぶれたような波形が出てきました。(図1)
回路図の右端のLとCのフィルター定数をいじってかなりサイン波に近いところまできましたが、大きな問題として負荷の大きさが変わると波形が変わってしまいます。
おもちゃとして使うのならいいでしょうが、これではまずいので回路方式を考えなおします。

図 1
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図 2
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by telmic-gunma | 2015-04-19 19:25 | 電子工作_電源 | Trackback | Comments(0)

このブログ 先生から「やっつけ仕事的な感じ」と言われてしまいました。
「やっつけ仕事」は私の得意とするところなので直すの難しそう。

はなしを本題にもどして、直流電源からフルブリッジ回路のPWM制御で交流を作るところやりました。
結果は下図です。
負荷両端の電圧波形がきれいなサイン波になりません。
負荷は100V20W電球を2個パラの40Wです。
原因はこれから調べます。

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50Hzサイン波は1サイクルを100個のデータテーブルで作っています。
このデータを元に20kHzのパルス幅をコントロールしているのですが、ためしにサイン波の幅が狭くなるようにデータを作り変えて見たのですが、形はあまり変わりませんでした。
”PICで正弦波100V電源 その3” でゲートパルスにCRフィルターを付けた実験ではきれいなサイン波もどきになっていたので、ソフトの動作は間違いはないと思います。
ブリッジのスイッチングデバイスは 2SK1162を4個使用しています。

あと 考えられる可能性としては、
1、ブリッジ後のフィルターのインダクタンスが足りない。
2、ブリッジ後のフィルターの C が足りない 
3、40Wの負荷が適正でない。
4、ゲートドライバー回路のONとOFFの遅れ時間に差がある。
5、スイッチングデバイスの癖
6、スイッチングがOFFのときは上下共OFFなので電位が宙ぶらりん
  OFFのときは、強制的にCOM側につないでみたらいいかな。
7、スナバ回路が付いていない。 
  これがあれば、OFFのときゼロ電位になるか。
8、PWMの1パルスごとのフィードバック動作をさせていない。
  1パルス(50μSec)ごとにサイン波のテーブル値と
  フィードバック値を比較してパルス幅コントロールすべきか?

一つずつ、つぶしましょう。
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by telmic-gunma | 2015-03-30 20:58 | 電子工作_電源 | Trackback | Comments(4)

ブロック図を描いてみました

バッテリーの電圧DC12Vをスイッチングで交流に変換しトランスで昇圧しそれを整流して200Vの直流をつくります。この直流200Vをフルブリッジ回路とPWMで電圧をコントロールし実効値100Vのサイン波を作ります。 交流をコントロール信号はdsPICで作ります。50Hzのサイン波を20kHzのパルスのPWM信号で作ります。 

AC100Vインバータ(下図はダブルクリックすると大きくなります。)
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by telmic-gunma | 2014-11-19 21:39 | 電子工作_電源 | Trackback | Comments(0)

以前、不思議に思っていたことですが、ファミリーレストランで考え事などの仕事をすると、なぜかとてもはかどる事が多かったです。 そんな時 ”所さんの目がテン”見てたら、ファミレスでは図書館や自分の部屋より2倍効率が上がるということやっており、納得したしだいです。 そこでノートパソコンをもって行き仕事をやってみました。具合はさすがにいいのですが、いかんせん、古いパソコンなのでバッテリーが15分程度しかもちません。 外付け電源を付ければ解決できますが 直流電圧のところでは機種やメーカーによって電圧も違うしコネクターも違います。 オートバイの12VバッテリーからインバータでAC100Vを作れば、どんなパソコンにも使えると思い挑戦してみることにしました。 これファミレスにとってはえらく迷惑なお客になるわけですから、食事時など混んでいる時は避けるということでかんべんしてもらいましょう。 普通ブログに載せる人は”完成しました”ということで載せるのでしょうが、正直まだ作ってありません。 まずは最低限のバラックセットで100W電球がともるまで、トライしたいとおもいます。

仕様
入力  DC12V
出力  AC100V 50Hz 1A  正弦波
電力 100W
波形制御 dsPICにてPWM制御

昇圧に使用する予定のTDKのコア

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by telmic-gunma | 2014-11-17 10:34 | 電子工作_電源 | Trackback | Comments(2)