マウス東日本支部の定例会に参加

6/26 マウス東日本支部の定例会に参加。
昨晩から、ごそごそマウスのソフトを修正。ステッパーのパルスをいままでタイマーの「トグルモード」で作っていたが、これだと次のカウント値の書き換えの割り込みが、パルスの立ち上がりと立ち下がりの両方で入ってくるため、奇数回の割り込みはすぐリターンしていた。PWMモードを使うと、この割り込みが半分になるので、その修正を行った。そして基本的なところができたところで就寝。（大会だと徹夜するんだけど...）
昼に家を出て、田町の芝浦工大へ。
小泉さんのLCDと充電器の話があり、その後試走会。
昨晩の修正を探索走行プログラムに反映して試走。９０度ターン角度がばらつかなくなるか実際に迷路を走らせて見た。が、変わらなかった...。残念。
WMMCの平山さんと昇圧回路の話などをした。LT1170を使ったときの分圧抵抗の下側は、電流制限（定電流？）を決める定数になっているらしい。自分は、分圧の電圧だけ考えればいいとばかり考えていた。またデータシートを見てみよう。
試走会が終わったあとは、いつもの居酒屋。綿谷さん、松本さん、小峰さん、黒川さん、小泉さん、学生の皆さん（すみません、まだお名前を伺ってなかったり、忘れたりしてますm(__)m）と私で９名。
いろいろ話が弾む中、ひとつ個人的に凍りつく話が。
それは「SH7045Fがディスコンになった」という話。SH7045Fは仕事ですでに数百個使ってるチップで、次の新製品にも使う予定だったのだ。まさに「聞いてないよ」状態。
明日出社したら電気担当に調査してもらわないと。まあうちの会社の製品は、出ても数百台くらいなので、7045を1000個くらい買えば問題ないかもしれないのですが、次の次くらいの新製品にはNios2を考えていたので、これを前倒しで採用したほうがいいのかも。
綿谷さんから、「ARMTiny基板（ARMが載った、秋月H8Tinyピン互換基板）を作ったら使う？」と聞かれたので、出来上がったら分けてくださいと返答。
黒川さんの新作マウスは、DC２輪のダイレクトドライブ。高さ２０数ｍｍくらい。薄い。
私は、去年のマウスを熟成させるか、新作を作るかもうそろそろ決断しないといけない時期（遅い？）。試してみたいセンス方法があるので、ウイングマウスをひとつ作りたかったり。DCも手を出してみたかったり。

（写真は、黒川さんのマウス。DCモータでダイレクトドライブなのがわかる）

PSoCミニデベロップメントキットがやっと到着

PSoCミニデベロップメントキットがやっと到着した。（月曜日）

ただ、メールで送られてくるはずの、Cコンパイラのライセンスキーが届かないので、サイプレスへ問い合わせのメールを送る。

サンプルのPWMを使ったLED点滅プログラムを焼いてみたところ、問題なく動作した。

これで現在外付けになっているアナログ回路もほとんどの部分をチップ内部に取り込める。

ハードウェアPWMも複数使えるし、I2Cを使ったネットワークを組むことで、二足歩行ロボットのサーボ制御の分散配置にも使えると思う。

しばらく遊べそう。

磁気を使ったロータリーエンコーダ

磁気を使った、ロータリーエンコーダをサンプルで入手した。

AustriaMicroSystemsのAS5040という製品。１周を10bitで出力する、アブソリュートエンコーダ。（インクリメンタルとしても使用可能）

磁石を回転軸の端に固定し（接着かな）、その磁石を、チップの腹の部分の中央に近づけて使う。磁石の大きさはΦ６、厚み２．５ｍｍ、径方向着磁。
サンプルに1個ついてきたが、マウスに使うには２個必要なので、磁石のオーダーメイド通販で有名な二六製作所で見積もりを取ったところ、４個で２１００円／個、１０個で１００８円／個。

評価基板は、左のようなもの、中央のちょっと右上の黒丸が、基板に開いた穴で、反対側にAS5040が実装されていて、その腹が見えている状態。この穴に磁石を置いて回すと、パルスが出てくる。

PSoCのキットが届かない...その後

PSoCのミニデベロップメントキットが届かない件で、日本サイプレスに問い合わせたところ、早くても５月の連休後、それも確実ではない。とのこと、がっくし。
入門書の購入者限定とはいえ、書き込み器と開発環境がセットで＄１０というのは、やはり大量の注文が殺到したんだろうなぁ。

マウスに必要なトルクの計算

メカに関してド素人なので、いままでトルク計算とかやったことがありません。

ネットで計算式とか出て無いかなぁと探してたら、ありましたぴったりのやつが。しかもよく見てみると、たまに寄っていた後閑さんのPICFUNのページのサブページでした。私の目は節穴です。

まず目標の動作を考えます。スペック上だけでも、支部サーキット10秒を目標にしてみます。

ターン速度　1000mm/s
初速　　　　1000mm/s
加速度　　　5000mm/s/s
最高速　　　3000mm/s
動輪直径　　　24mm
動輪外周　　75.4mm
最高回転数　39.8回転/s
ターン距離　141.4mm
ターン時間　0.141s
加速時間　　0.4s
加速距離　　800mm
最高速距離　920mm
最高速時間　0.31s
一辺時間　　1.25s
支部サーキット 10.0s

という感じです。そして、これに必要なモータのトルクを計算します。

・W:マウスの重量(kg)　（200g程度を目標にしますので、0.2kg とします）
・D:車輪直径(cm)　　（2.4cm）
・f:最高速時の車輪の回転数(回転/s)   (39.8回転/s)
・t:加速時間(s)   (0.4s)

・起動摩擦負荷トルクＬ(kg・cm)　（摩擦係数μを0.09とした場合）
Ｌ＝μＷＤ／４＝0.09*0.2*2.4/4＝0.0108
・負荷慣性モーメントＪ(kg・cm^２)
Ｊ＝ＷＤ^２／８＝0.2*2.4*2.4/8＝0.144
・加速トルクＴａ(kg・cm)
Ta＝Ｊ／ｇ × ２πｆ／ｔ＝0.144/980*2*3.14*39.8/0.4＝0.0918

よって、加速時と最高速時のトルクは以下のようになる（らしい）
・加速期間トルク　Tm＝Ta＋Ｌ＝0.1026(kg・cm)
・等速運動期間トルク Tm＝Ｌ＝0.0108(kg・cm)

さらに、安全率１．５倍して、S03Tのモータ出力の範囲内となるよう3.5分の1に減速して、単位をg・cmにしたのが、以下の結果。S03Tのモータで何とかなりそう。
・起動に必要なトルク　44.0(g・cm)　(S03Tは 0rpm で 約60g・cm)
・最高速に必要なトルク　4.63(g・cm)　(S03Tは 8355rpm で 約15g・cm)
・最高速時のモータの回転数　8355.6(rpm)

３．５分の１という減速比は、モータのピニオンに２段目ギアの10歯ギアを取り付けて、１段目ギアに、３段目ギアの35歯を使い、それを出力軸にすれば実現できる。
誉２１とかの高いモータを使わなくても、結構いい線までいけるかも！という希望が沸いてきた。（S03TのモータのスペックはDr.GIYさんのROBO-ONE 5th Technical Conference の資料を参考にしました）

ギアのスペックに関する記述を修正

ギアの外径からのスペックの計算方法が分かったので、「お買い得なDCモータ＋制御基板？」のギアのスペックに関する記述を修正しました。

ピッチ円直径は省略してますが、外径からモジュール数ｘ２を差し引けばピッチ円直径となります。

これが分かったので、モータ軸と1段目ギアの軸の間隔が18.0mmで、2段目ギアの軸と3段目ギアの軸の間隔が、これまた18.0mmということが分かりました。（確かに、モータの真上にシャフトがあるので、近いとは思われましたが）

S03Tに付けたフォトインタラプタの波形を見る

まず、S03Tのポテンショメータの端子に、４．７ｋΩのチップ抵抗を２個半田付けして、1500usのパルスで動かないようにします。

次に、20ms周期で2300usのパルスを出力するプログラムをPICに書き込んで、ブレッドボードにフォトインタラプタを付けたS03Tを取り付けました。

フォトインタラプタのLEDの電流制限抵抗には５００Ωをつけました。

で、ハンディオシロをフォトTrの出力に接続して実験開始。モータは予定通りの回転でしたが、パルスが出てきません。インタラプタの位置をいろいろ変えて実験した結果、LEDがスリット円盤に近い方がいい結果となりました。

いい状態でも、ちょっと位置が変わるとパルスが出なくなったり、間欠パルスになったりと、ものすごく微妙な位置調整が必要でした。

原因のひとつに、使用したインタラプタがTr直接出力ではなく、閾値で補正したあとのデジタル出力になっているため、微妙な電圧のところでも、ある・なしをはっきり切って出力されるからだと思われました。（位置調整がきっちりできるなら、デジタル出力はその後の信号処理をしなくていいので楽なのですが）

取り出した波形の周期は、1.724kHzでした。モータの１回転は、この10分の1なので172.4回転/秒=10344rpm ということで、S03Tのモータは無負荷時回転数が約10000といわれているので、つじつまが合いました。

ハンディ・オシロを購入しました

マウスの支部定例会に行かずに何をやっていたかというと、オシロを買いに秋葉原に行ってました。いままでオシロ無しでやってたかというとそうではなくて、今まではマウスを会社に持っていって、会社のオシロで調査してました。

２０年前（１８歳の頃）に、２０ＭＨｚのどでかいアナログオシロを中古で買った（６万円）ことはあったのですが、それは卒業のときに同級生に売ってしまって、それ以来、マイオシロは持っていませんでした。

で、秋月電子通商でいろいろある中から、いろいろ悩んだ挙句、「MultiScope 22-231」というのにしました。２０ＭＨｚ、２ｃｈ、付属のケーブルでＰＣに波形も取り込める、このあたりが決め手でした。オーディオとかやってて分解能が欲しい人には、この機種はイマイチかもしれません。

基本からやり直し（電源編その３）

久々にマウスの電源まわりの調査。（その２は去年の１２月にあります）

２月の定例会の直前に、昇圧後の電圧を19Vまでに落としているので、10Ωの抵抗（100Ω20Wを10個並列）を繋いで、19V1.9Aがどれくらい維持できるかの調査。

５分間実験したが、問題なく19Vが維持されることが分かった。とくに放熱不良で、性能が低下しているわけでは無さそう。

うーむ。そうすると、ステッパーの回転数が上がらない（上げると脱調する）原因は別のところにあるということか。ノイズなどのせいで、パルスや方向信号がうまく伝わっていない可能性を考えてみる。

調査は進んだものの、マウスとしては何一つ進歩が無いので、４月２４日の定例会への参加は見送った。

４輪駆動、４輪操舵、４輪独立懸架マウス

４輪駆動、４輪操舵、４輪独立懸架のマウス。の妄想。今日、秋葉原に行ってスーパーラジコンに寄ったら、「XMODS」というミニッツより小さいラジコンの部品がいろいろ売ってあったので、試しに買ってみて、秋月のユニバーサル基板をシャーシにして組んでみたのが左の写真。
でも残念ながら、シャフトはグラグラ、ふにゃふにゃ、でタイヤの成型も結構いいかげん。使い物にならなそう。

実は、４輪駆動、４輪操舵マウスというのは、去年マイクロマウスに復帰するに当たって最初に構想（妄想）したマウス。そのときは、ABCホビーのDTM-X4を一台買って妄想していた。が、DTM-X4を２台買って１台のマウスを作るととんでもなく高くなりそうだったので、やめた経緯がある。