KO ポジションキャプチャ

KO Red Version ポジションキャプチャ

（２００５年　４月　３日　（C)　岡田　紀雄）

KO KRS-2346ICS RedVersion に搭載されているポジションキャプチャについてまとめておく。

実験開始前の考察

KO KRS-2346ICS RedVersion を BTC-070 (SH2/7047F) に接続し動作確認を行った。　まず、マニュアルに記されている事項で注意しなければならないことをリストアップしておく。

ポジションキャプチャは制御 CPU から 50, 100, 150, 200μsec. のパルス信号をうけ、その後、サーボの信号として High-Z 状態を作り出す。
High-Z 状態を制御 CPU で得るためにプルアップ抵抗をサーボ信号線に入れる必要がある。
当然、制御CPU の端子の出力限界値がある。

また、マニュアルにはないが、重要な情報をメモしておく。

ポジションキャプチャのあとの 2msec. 以内の PWM 信号は、サーボの角度設定とは認知されない。
　・・・　そのため、直接 CPU とサーボを接続して角度設定＆キャプチャを連続的に行う場合は、角度設定の後に3msec 程度の待ちをいれると良い。
　　　　（外部ロジックIC(CPLD含む)を使って出力を分配するときは、この待ち時間は不要）

制御CPU を壊したくないので、まず CPU のマニュアルから調べることにした。

SH2/7047F は１ピンあたりの最大出力値は 2mA （全端子で 25mA ) とある

とすると、通常PWM信号を出力している際に、プルアップ抵抗に流れる最大許容電流値が 2mA といえる。　プルアップする電位を 5V とすると、2.5kΩ以上の抵抗が必要であるといえる。

壊れるかな？　と思いつつも、今回は実験のため、2.0kΩ, 4.7kΩ, 10kΩの３種類の抵抗を使って、ポジションキャプチャの実験を行ってみることにした。

試験方法

今回は、サーボへ0.7msec.～2.3msec.のPWMを出力し、100μsec. のキャラクタリスティング＆ポジションキャプチャで出力値と入力値に対しての差を見ることにした。　また、PWM出力設定から、キャプチャまでの時間を 100msec, 200msec, 500msec, 1sec と振り、サーボの回転が安定するまでの時間もキャンセルできるようにした（回転中にキャプチャしたらズレるので）。

試験結果

ごく一般に設定値に対する出力値のグラフを作ってみたのが、下図である。　以後、サーボは２つ分接続のグラフであるが、多数接続の場合も同じ結果である。

しかし、これでは一致しているのか、ズレているのかわからないので、出力に対する入力の差でグラフ化してみた。

プルアップ抵抗 10kΩ時

プルアップ抵抗 4.7kΩ時

プルアップ抵抗 2.2kΩ時

　横軸が出力と入力までの待ち時間＆出力PWM値、縦軸が入出力PWM値差分です。　プルアップ抵抗を小さくするに従って、差分が０に近づいていることがわかる。　また、入出力の待ち時間は200msec 以上あった方がよさそう（本実験では約20度のステップで角度を連続的に変化させているので、角度の大小によっては最適値が異なると思われる）。
また、十分にプルアップ抵抗が小さい場合でも（CPU端子の限界以上の電流をかけても）値そのものが安定しないのは、各種ノイズによるものと思われるので、対策が必要。　特に、無負荷状態で試験したにもかかわらず、サーボがジリジリ音を立てていたときに限って、10を超える誤差が出ていることからも、サーボ内のポテンショメータの読み取り誤差は致命的であるといえる。