２１．６．２０ ブラシレスモーター

 

CD永久ごまの続きでブラシレスモーターを作ってみた。ステップ動作と連続回転ができる。

永久磁石のローターとコイルのステーターでモーターを作る。ローターの磁石は2極・4極・6極・8極、ステーターのコイルは3つと4つの組み合わせを試してみたところ、磁石2極、コイル4ヶの組み合わせが一番安定して動いた。

コイルは90度間隔で並べ、向かい合った2ヶを同時に逆極性で駆動する。コイルはM3のビスに0.26mmのエナメル線を700回巻いて作った。ローターの位置を検出するため、コイルと45度ずれた位置にホールセンサーを2ヶ取り付けてある。

ローターはネオジウム磁石をレゴの軸に直接両面テープで張り付け、2ヶずつ重ねたものが良かった。作りやすいように磁石をレゴの軸に取り付けるアダプターを3Dプリンターで作ってみたが、磁石を1ヶずつにしたためか、動きが良くないことが判明。結局軸に直接磁石をつけたものを使うことにした。

停止中は磁石がコイルを引き付ける位置にある。引き付ける力が強すぎると回れないので、磁石とコイルの距離は微妙に調整する必要がある。ステップ動作のときは、センサーの状態を見て現在の位置を判断し、次の位置のコイルが磁石を引き付けるように駆動し、90度回転して次のコイルの位置で止まる。停止位置は検出できないので、適当な時間コイルを駆動したら駆動をやめるようにしてある。連続回転の場合は、ステップ動作と同じようにスタートし、その後はセンサーの状態が変化する間隔に合わせてコイルの駆動を制御していく。

マイコンは最近使い始めた28pinのPIC18F25Q10を使うことにした。コイルを3ヶドライブするよう、モータードライバーを3ヶ実装し、ホールセンサーも3ヶ使えるようにしてある。コイルは4ヶ使うが、2つずつペアで駆動するのでモータードライバーは2ヶだけ使う。

2ヶのタクトスイッチ(Sw1,Sw2)でモーターを動かす。Sw1を1回押しすると、右回転でステップ動作を行い、ダブルクリックすると連続回転する。Sw2は左回転用。連続回転中にどちらかのスイッチを押すと停止する。

回転速度調整用のボリュームがついていて、コイル駆動のPWMのデューティーを変えて速度調整を行う。

トルクもそこそこあるので、このモーターで何かを動かしてみようと思っている。

２１．４．２９ ぶらさげ秤

 

ぶらさげた皿にモノを乗せて重さを測るぶらさげ秤を作った。センサーは歪ゲージを使う。

これまで使ったことがない歪ゲージを使ってみることにした。薄いフィルムに抵抗を張り付けてあって、すぐに破れるし、はんだ付けも熱を加えすぎるとすぐに縮んでしまう、など取り扱いは注意が必要。これをレゴのリフトアームの表と裏に張り付けて使う。歪ゲージの抵抗は、伸びると大きくなり縮むと小さくなる。この変化はとても小さいので、ホイートストンブリッジ回路で抵抗値の変化を電圧に変換し、差動アンプで電圧を増幅してPICのADコンバーターで測定する。

測定用の歪ゲージの電圧の測定値と重さの関係は、計算では決まらないので、係数を決めるためにキャリブレーションを行う。0gと199.0gの錘を乗せてそれぞれの電圧を測定し、測定値の変化に対する重さの係数を求めておく。

今回もプリント基板を作成した。CPUは28pinのPIC18F25Q10、表示器は7Segment3桁のLED、作動アンプはオペアンプ2ヶで作る。部品点数が多く、これまでで一番大きな基板となった。

秤の精度は±1%程度と思われる。

秤だけだと使う頻度はそれほど多くなさそうなので、温度計と時計の機能もつけておいた。