ペガソス計画(9) - 週刊「ファランクスを作る」

　こちらは、DCモータに電源を供給する回路。

　「HRD05003」を使って、+12Vから+3Vを取り出します。

　「HRD05003」は、2年3ヶ月前に初号機を作った時には、秋月にあったのですが、現時点では取り扱いがないようです。いまは、2Aまで出力できる「HPH05002M」しかありません。

　しかも、「HPH05002M」は、入力電圧が+12Vではなく、+24Vからとなってしまっています。

＃危ないアブナイ、前もって買っておいて良かった～。

　左側が、以前に作った初号機。右側が、今回作り直した弐号機。

　初号機は、「HRD05003」のRC（Remote Cotrol）端子を使って、出力をOn/Offしていました。（兄貴分の「HRD12008」には、RC端子は無い）

　設計段階では、「しめしめ、ちょうど良い端子があるではないか」と思っていたのですが、出力側に容量の大きいコンデンサが入っている分、電圧の立ち上がり/立ち下がりが緩くなっていました。

　そこで、弐号機では、PchのMOSFETでハイサイドスイッチを作り、急峻に立ち下げできるよう、スイッチング性能を改善しました。

＃駆動するものがDCモータなので、それほど違いは分かりませんが。まぁ、気持ちの問題と言うことで。

　同じ基板の裏側です。

＃回路が読めるヒトには、読めるかと。

　回路を、基台に組み込んだところ。

　PWM制御回路を、びみょ～にバージョンアップ。

　よく考えたら（よく考えなくても）、「2to4マルチプレクサ」（TC74HC153AP）を使えば、ロジックICが1個で済むので、ここだけリプレース。

　「ArbotiX-M Robocontroller」によるPWM制御を、デバッグしているところ。

　Arduino ATmega644Pは、PWM信号を最大6つのポートから取り出すことができますが、タイマ0～2を使っているため、「CYBER STICK」などの読み込み用にタイマ割り込みを使うとすると、そのすべてをPWM制御用に割り当てることができません。

　基台の下段に、吸気用に2つのPCファン、上段に、排気用の2つのPCファンを取り付けることにし、下段と上段のPCファンの回転数を、独立に制御するようにします。

　今回は、タイマ2に紐付けられた、OCR2Aを上段用に、OCR2Bを下段用に使い、「高速PWMモード」で動作させることにしました。

　PWM周波数は、システムクロックを1/8分周（÷256）し、7.8125kHzとしています。PCファンは、25kHz制御が一般的なようですが、CS（Clock Select）の設定値に近いものがないため、この中途半端な周波数にしています。

　PWMのデューティー比の分解能は、256段階（約0.4%刻み）で設定できます。

　別の方法として、「位相基準PWMモード」で動作させ、1/8分周（÷256）にして40カウントすれば、ちょうどPWM周波数を25kHzとすることができます。

　しかし、このモードでは、比較用のカウンタとしてOCR2Aを使ってしまうため（OCR2Bは、デューティー比の設定用）、OCR2AとOCR2Bで、独立にデューティー比を設定できなくなってしまいます。（しかも、分解能は、40段階（2.5%刻み）になってしまう）

　PWM周波数が7.8125kHzでも、PCファンはしっかり動いてくれています。

　また、PCファンの回転数は、外部割り込み（INT2）を使って測っています。

　Arduino ATmega644Pは、外部割り込み信号を最大3つのポートから読み出すことができますが、そのすべてをPCファン用に割り当てることはできません。

　そこで、「2to4マルチプレクサ」を使って、回転数を調べたいPCファンを、選択できるようにしています。

　PCファンの回転信号は、1回転で2つのパルスが出るようになっています。パルスの立ち上がりエッジで割り込みが掛かるようにし、直前の割り込みからの経過時間を測ることにより、回転数を割り戻すようにしています。

　ついでに、後からフェイルセーフ機能も追加しておきました。

　Arduino ATmega644Pがリセットされると、2つのPWMポートが、いずれもHighとなります。すなわち、デューティー比が100%となり、4つのPCファンが、フルパワーで回転することになります。

　これを避けるため、リセット時はPWMポートを強制的にLow（デューティー比を0%）にして、最低回転数で回るようにしています。
（単にプルダウンしているだけですが）

（つづく）