高周波PWMで異なるモーター応答


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ジュニアサッカーロボットを製造していて、マクソンから素晴らしいモーターを手に入れました。PWMタイマーを低周波数(約39kHzまたは156 kHz)に設定すると、ロボットは期待どおりに動作します。しかし、これはいくつかの問題を引き起こします。

  1. バッテリーに大電流を流します(3つのモーターで約1.5Aと高すぎます)。
  2. 高電流により、モータードライバー(L6203)が非常に速く熱くなり、ヒートシンクでさえ助けにはなりません。
  3. モーターが叫んでいるので、これは異常な音を出しますが、これは正常ではありません。

対照的に、高周波数(1250 kHzや10000 kHzなど)でタイマーを構成すると、電流が0.2Aに低下し、理想的な値になり、音が止まります。ただし、これにより、3つのモーターが最高速度(PWMを255に設定)で動作するように設定されている場合、同じrpmでは動作しないという問題が発生します。そのうちの1つは他のロボットよりも動作が遅く、ロボットを特定の側に向けるので、ハンドリング機能が正しく機能しません。

ドライバーに周波数に対して同じように応答しないため速度が異なることを誰かに尋ねたところ、低周波数では差が非常に小さいので気づきませんが、高周波数では差が大きくなり、顕著になります。

この問題の回避策はありますか?または私は低周波数を使い続けるべきですか?

PS:私は、ATMEGA16を10 mHzの外部クリスタル付きのメインコントローラーとして使用しています。


私たちが明確にしているように、すべてのドライバーは同じですか?
Joe Baker

はいドライバはすべて同じです。..
ミロMarkaravanes

問題となる特定のカットオフ周波数はありますか?また、万が一ロジックアナライザーにアクセスできますか?
Joe Baker

カットオフ周波数があるかどうかわかりませんが... 10mHzの水晶では3つのモーターに必要なクロックを生成できないと思います。それは可能ですか?ロジックアナライザーとはどういう意味ですか?しかし、私はオシロスコープを持っています。
Miro Markaravanes 2013年

クリスタルだと疑う。ロジックアナライザーは、特殊なタイプのスコープ(または既存のスコープのアドオンモジュール)です。かつては、サーボを揺さぶるPWM信号のジッターの問題を扱っていました。Salae(saleae.com/logic)を使用して、特定の幅でパルスの大きな(約10kパルス)サンプルを取得し、サンプルセットの幅の標準偏差を計算してジッターを測定しました。スコープを使用して同様の問題を探すことができる可能性はありますが、stdev計算に十分な大きさのサンプルを一度に取得できない可能性があります。
ジョーベイカー

回答:


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問題の根本的な原因を修正する方法はわかりませんが、回避策は閉ループフィードバックを使用することです。各ホイールの速度を測定できる場合(たとえば、エンコーダーを使用)、PIDのようなアルゴリズムを使用して、ロボットが直進するようにホイールの速度を調整できます。

この作業には、コンパスまたはジャイロスコープも適しています。


スピンバック機能にコンパスとPIDを使用して、ロボットを敵のゴールに正しい方向に向けています。しかし、あなたの答えはうまくいきますが、ロボットが直進するまで速度を下げるだけでなく、問題を解決する必要があります。Thx
Miro Markaravanes

@MiroMarkarian-ポイントは、モーターごとに1つのPIDループがある場合、PIDループが各モーターのPWM出力を調整してホイールのエンコーダーが目的の速度と位置を追跡するため、それらが異なって応答することは問題ではないということです。
マークブース

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ハードウェアに関する2つの問題

a)チップのオンとオフに時間がかかります。オンとオフの中間でさらに加熱します。したがって、高すぎる周波数を使用しても意味がありません。通常、人間の耳の範囲外の最大10、15、または20KHzで十分です。

http://www.pololu.com/category/11/brushed-dc-motor-driversの詳細(多くの企業の20チップの例で周波数効果を説明してください)(特に、超音波周波数20KHzが記載されている項目)を参照して
ください

b)モーターコイルにはインダクタンスがあります。周波数が高すぎると、電流、低トルク、低RPMが減少します。

どうやら、モーターあたり0.5Aは正常な範囲のようです。おそらく、6、7.2、または12ボルトでは、モーターあたり数ワットから10ワットで、ロボットの高速動作が可能です。

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