コアレスモータの特性を計測4

  今回は, トルク測定を試みました. 前回と同じ以下の簡単な回路で,katoさんが追記してくださった方法によって計測します.

    発生起電力 Vn = 0
    電流 I = V_R / R
    プローブ長さ r = 22 [mm]
    トルク T = r * m * g
    m : 計りの指示値
    g : 重力加速度
    端子間抵抗 R_M = V_M / I

  結果は以下のとおりで, おおむね電流の増分に比例してトルクが増加することがわかります. さらに, T切片が負であることから, 摩擦トルクがわかります. ただし, 静止状態の摩擦なのであまり役には立ちません.

  ここで得られたトルク定数k_Mと前回得られた発生電圧定数k_Eにはk_E = 2*pi/60 * k_M の関係があることになっていますが, 15%ほど値がずれます. これはトルクを測るときにモータが静止状態であることに問題があるように思います. ここで知りたいのはモータがある位相にあるときのトルクではなく, 一回転の平均トルクだから.
  何か簡単にできて回転状態のトルクを測る方法はないですかね?

  ついでに端子間抵抗の結果は以下のとおり. ただし, これは熱平衡状態になったのを確認しているわけでもなくあくまでも目安ですが, 熱時定数がそれほど大きいとは思わないのでだいたいこれくらいでしょう.

コアレスモータの特性を計測3

  前々回に試した方法で, もう少しちゃんとデータをとってみました.

  モータに直列にR=0.68Ωの抵抗をつないでその両端電圧V_Rとモータの両端電圧V_Mを計測しました.

    電流 I = V_R / R
    発生起電力 V_n = V_M - R_M * I

  回転数についてはFC-100の1000fpsでがんばってカウントする...

  結果, 以下のように回転数nに対する発生起電力V_nの関係を得ることができ, 予想以上にきれいに直線にのりました. なかなか信頼できるデータではないでしょうか.

  ただし, 回転数が増加すると摩擦トルクが大きいらしく, 以下のようにnの増加に伴って電流Iが増加します. 高回転で回すと効率がよくなるとは単純には言えなさそうですね.

コアレスモータの特性を計測2

前回電圧定数を計測したが,電圧定数とトルク定数は以下の理由により同じものなのでトルクははかる必要がない.

と言いたいけれども,実際には摩擦トルクなどがあったりするのでもう少し調査しようと思う.小さいモータは摩擦が大きいので,前回の測定値も全然信用していない.

コアレスモータの特性を計測

以前からモータの特性をはかる方法がないかと思っていました.トルクをはかるのが困難だなあと思って保留になっていたのですが, とりあえずkatoさんが提案された方法で電圧定数をはかってみました.(動画は再生速度をさらに落としています.そのせいでスムーズに再生されません.)



こじまうす6に使用しているMK06-4.5で,50回転するのに215フレームかかったので,電圧定数は8.96E-5 [V/rpm]となりました.ちなみに,MK04-10で6.79E-5 [V/rpm]でした.

追記:端子間電圧1.25Vです.

関西支部大会参加賞

今更書くけれども,参加賞でオプトランスのLEDをたくさんいただきました.これはけっこう使えるように思う.

VSF473C1　青色LED.特性不明.
VSF666C5　赤色LED.データシート添付.親切である.
LSF880C5　赤外LED.VSF880C5と書かれているが,添付のデータシートと発光波長からLSFの間違いだと思う.
PDF130D1　フォトダイオード.特性不明.

たくさんあるけど何に使いましょうかね.

こじまうす6(ver1)

とにかくハーフマウスは作って走らせてみないと様子がわからないと思い,関西支部大会に間に合うように急いで作った新作6号機を紹介します.

size: 60mm x 40mm x 16mm
mass: 18g
battery: lipo 1cell 70mAh
cpu: STM32F103RET6
バッテリについては何も考えずに作ったので手持ちのものを使っていますが,決勝を走るにはおそらく容量が足りません.マイコンは少しパッケージが大きいですがRAM容量から64ピンのものを選択.

エンコーダは市販のものを使っていません.車軸に円板(ワッシャー)を偏心させて取り付け,それをはさむようにしてIR-LEDとフォトトラを対向して配置して透過光の強度からタイヤの位置(位相)を求めています.もちろん1つでは完全に位置が決定しないのでだいたい90度ずらして2セット配置しています.OSRAMのSFH3600とSFH4650.

こんな信号が出ます.この信号からテーブル参照によってタイヤの位相を出し,1ms間隔の差分から速度を計算します.ただし,精度はそれほどよくないと思います.スラローム探索とか斜め走行とかそれなりにはできるようですが.
上の平らになっているところで精度が出ないわけです.

基板はいつもどおりプリント基板をエッチングで製作.今回から抵抗とコンデンサは1005サイズ.ハンダ付けはもちろん全て自分で.はんだごては15Wのものを使用.先が細いものがほしかったのですが,近くで手に入らなかったのでこて先は普通のものを使いました.プリント基板自体はダメにしたものはなくこれ一枚だけですが,抵抗,FET,フォトトラかLEDはいくつか壊れました.

フォトセンサには小さいLEDとフォトトラを使ってみましたが,半値角が大きくかなり使いにくいです.前センサで横壁が見えます.

これものすごく低価格マウスではないかと思う.

関西支部復活記念大会

NAISTにて行われた大会にクラシック競技とハーフマウス競技に参加.朝早くから迷路の設営を手伝っていただいた方々ありがとうございました.本来は前日に完了しているべきなのですが.

私はどちらの競技の出走でもばたばたしてかなり焦りましたが,結果的にはちゃんと動いたのでよかった.

・クラシックマウス競技
1.探索,ゴール区画の段差にはまる.26.672s
2.アルミフレームを変形させて再び探索.やはり引っかかる.26.674s
3.どこが引っかかるかわかったので再度アルミフレームを変形させて探索.全面探索成功.26.673s
4.低めのパラメータで最短走行.6.402s
5.少し上げて最短走行.5.704s
最短走行が2回しかできなかったが,後で試走させるといずれにしてもこのあたりが限界らしい.それにしても探索時間の再現性がおかしい.順位は3位.

・ハーフマウス競技
1.全面スラローム探索.が,ゴール区画に入らない.袋小路カットしてしまったかと思ったが,ゴールはカットしないようにしていたはずなのでちょっと納得がいかない.R
2.一応最短走行にトライするもスタート直後で停止.やはり何かがおかしい?R
*.ここで関西支部ローカルルールを利用(プログラム書き換えOK,ただし持ち時間は減っていく).
パソコンをかばんにしまっていたのでかなり時間をロスしたが,ゴールを袋小路カットで仮想壁をたてているわけでもなく,原因不明.
3.再び最短走行.11.276s
4.さらにパラメータをあげて走行.失敗R
5.もう一度.時間切れ.(参考タイム7.661s)
なんと正式記録は最短走行のひとつだけということになってしまった.探索でゴールに入らなかったのは,ゴール区画まわりの壁が全部既知なのでその区画に入り込む必要なしと判断されたためらしい.これは修正しておかねば.4位.

今日の動画は今後の課題ということでふらふら最短走行するクラシックマウスを.というかこれしかないのですが.


今大会は運営を手伝う人の数が足りず終始ばたばたしていた印象だったかと思います.京大機械研からもっと人を確保しておくべきでした.すみません.
受領書にサインしてない...帰ってから要らなかったのかな?と気づいたがやはり必要だったか.