2017-02-03 13:11 | カテゴリ:PIC応用回路
前回クローズド制御で一定の効果(?)がなんとか得られたような印象(?)でしたが、いくつか満足できない点がありました。
そこで、もう少しいろいろと試行錯誤をしてみました。


(Cタイプ)
MTC16
MTC16.jpg




前回の制御回路でちょっと不満な点は

(1)スタート時に、「ロケットスタート」の様に、結構飛び出す。
  これは、PWMでもトランジスタ式の電圧制御方式でも最低速度があり、電圧を徐々に上げてもだめ。

(2)同様に、最低走行速度が高い。
(3)PWM波形停止後のモーター空転の際に生じる起電力に結構なノイズ成分が観測されて、実際の制御に使用するためのモーター回転信号とするには、むつかしい面がある。

などが気になっています。

ネットでいろいろ調べてみましたが、PWM方式とは少し異なる、PFM方式があると知りました。
PFMとは、Pulse Frequency Modurationdで、一定のパルス幅の信号を送り出す周期を変えて制御するようです。
PWMは、パルスの周期は一定で、Duty比を変えて制御しますので、似て非なるものですね。

早速、先日来使用しているコントローラのSWを変更してPFMの信号が出せるようにして、いろいろテストしてみました。
走行試験を繰り返して、一定の成果を得ましたのでご紹介します。


まず、PFMの周波数(開始時)ですが、パルス幅をある程度の長さにしないと、PWMと同じような結果となりますので、思い切って長いパルス幅としました。
これが、PWMのスタート時のパルスです。

(PWMパルス)
MTC13
MTC13.jpg


周期は約200マイクロ秒、つまり周波数が約5KHzです。
PFMのスタート時のパルスは、

(PFMパルス)
MTC14
MTC14.jpg

周期は約14ミリ秒、つまり周波数が約71Hzです。
これはとりあえず今回の試行の暫定値です。もっと良い周波数やパルス幅があるかもしれません。

実際の動画です。
今回は、CタイプのDD51型風の小柄モデルに一肌脱いで、いや、ボディーを脱いで、協力してもらいました。


MTC15
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この設定でのそれぞれの走行状態を見ますと、
PWM低速一定走行はスタート時の初速が結構早いです。

PFM低速一定走行は、スタート時に一瞬急な動きに見えますが、低速で安定走行しています。
スケール速度に直すと、毎時3Kmくらいです。

(一連の動画)



さて、自動速度制御へのデータですが、パルスの直後には比較的きれいな起電力波形が観察されました。

MTC17
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MTC18
MTC18.jpg

MTC19
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これを理解したうえで、どの様な手が打てるか検討してみます。

今回の試行の結論ですが、

(1)PFM方式はスタート時に比較的大きな電力を任意のパルス間隔で印可できる(トルクがある)ので、超低速走行にも対応できる

(2)スタート時のPFM方式のパルス幅を徐々に増加させると、よりスムースな発車が期待できそう。(未実験)

(3)半面、VVVFの様なノイズが耳障りになる。(PWMは可聴範囲外に周波数を設定可能)

(4)オシロで波形を観測した限りでは、PWMのパルスに比較して、モーターからの起電力波形が安定している。
   (印可するPFMの一つのパルス幅が大きく、電力が大きいので、それに伴うローター回転がしっかりして、結果、空転時の起電力がしっかり出力されると想像します。

まとめ

今回のクローズド制御に限っては、PFM方式で行うほうが、制御が安定しそうなので、この方法で更に検討してみます。

【ジャンル】:趣味・実用 【テーマ】:鉄道模型
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