Yuh_Fazioliのブログ一覧

　PWM出力をファンコントローラー用の信号に変換してmbedから制御してみた。

　ファンクションジェネレーターで調べた周波数の２倍ぐらいでとりあえず回転数制御ができた。

　しかし、この周波数だと回転制御の範囲が狭い。しかも低速時に不安定に回る。ファンクションジェネレーターで最良条件で回したときと様子が違う。

　ファンクションジェネレーターで調べたあたりの周波数を使うと、ある程度は制御が効くが、汎用オペアンプを通した信号が汚いせいか思うようにコントロールできない。

　川端さんがコメントに書かれたように、細い線を１本１２Vにつなぐと全開で回る。ファンコントローラーの中ではグランドが電源線と共有されているのだろう。アイソレートされていないのは確実だ。

　一方、細線だけで信号を与えると回転数制御ができる。

　コントローラーの内部でどのような処理をしているのか、考え直してみたい。


追記：

　出力信号をきれいなものにしようといじっている最中、mbedのpwm出力を伸ばしてきたジャンパー線が一瞬信号変換ブレッドボード上の＋１５Vのジャンパーに触れ、過電圧でmbed昇天。同時にmbed二つながっていた液晶もあおりを食って昇天。

　外部のパワー機器とつなぐので高い電圧と同居するため、慎重に扱わないとこんなことにもなる。

　一気に7000円近い損失。高い勉強代だ。くやし～。


追記：
　壊れたと思った液晶だけれど、新しく届いたmbedにつないだらちゃんと表示された。生きていたのだ。
　しかし、その前に他のmbedにつないでテストした時は何も表示されなかった。不思議。なんでだろう。同じプログラムを書いたはずなのに。

　mbedでの制御の話。

　電動ファンは、

75℃以下は停止
75～95℃は温度に応じて全開まで無段階変化
95℃以上は全開

というような制御を考えている。

　その前段階として、指の温度でLEDの明るさを変えることをやってみた。

29℃以下は消灯
29～34℃は温度に応じて全点灯まで無段階変化
34℃以上は全点灯

　LEDの明るさの変化はＰＷＭで制御している。

　動画もなくて恐縮だが、サーミスタに触れると２９℃を超したとたんにＬＥＤが点き、徐々に明るくなり、３４℃以上で全点灯にすることができた。

　あきれるほどごく簡単なプログラムだが、これで電動ファンの制御部分はいけることになる。

　mbedのPWM出力は5Vなので、あとはＢＯＳＣＨ　ＰＷＭコントローラー用の信号に変換してやればいい。

　期待通りの信号が得られ動作すれば、あとはユニバーサル基板に回路を起こしていけばいい。

　サーミスタをラジエーター出口のロアホースに挟み込んで固定すればおおよそ冷却水の温度が測れる。

　電動ファンのコントローラーは停止時でも意外に電力を食うので、キーＯＮでファンと制御ユニットの電源がオンになるようにリレーを付ける必要もある。

　

　部品も届いたので、mbedに慣れるためもあってさっそくブレッドボード上に回路を作って動かしている。

　

　上の回路はサーミスターという温度センサーの温度による抵抗値変化をアナログ入力で読み取って液晶に出力するという簡単なもの。

　それでも、C言語やC++などとんとご無沙汰だった身にはなかなかだ。

　人が作ったプログラムがあちこちにあるので、それを参考にいじくってみているのだが、BASICやPASCALになれているのでやっぱりプログラムが読みにくく、大変に生産性が低い状態……。

　それでもなんとか部屋の温度をよみとって液晶に表示することができた。

　サーミスターのドリフトがそれなりにあるようなので、0.1秒に１回読んだ温度を10回平均で表示するようにしている。

　＊＊

　一方で、別のブレッドボードには１２Vから±５V、±１５Vを出力できる電源を組んだ。

　これで今回の目的であるPWMコントローラーへの制御信号を出力する回路の下準備ができた。

　あとはトランジスタとオペアンプで出力回路を組んで出力テストをすればいいのだ。

　回路は簡単だが、またプログラムを組まねばならない。

　いきなりはファンを制御せずに、まずはオシロスコープで目的の信号が出せるかどうかを確かめながらだ。

　仕様は分かっているので、難しい課題ではないのだが、慣れない／忘れているC言語で書くのがめんどくさい。つい頭がBASICになってしまう。

　＊＊

　mbedはNXPセミコンダクターズの32bitプロセッサーを積んだ組み込み機器制御用のマイコン（マイクロコントローラー）である。
　私が今つかっているものはＬＰＣ１７６８で、96MHzで動いている。コアはARM社のCortex-M3プロセッサ。

　もっと簡易なボードもあり、DIPタイプのプロセッサ部分だけを差し替えて交換することができるものもスイッチサイエンスから販売されている。ボード上でプログラムを書き込み、プロセッサー部分だけを他の基板に差して制御に使う事もできる。プロセッサーは１５０円ぐらいと恐ろしく安い。

　様々なＩ／Ｏをもっていて高機能なので、ちょっと複雑なことも簡単にできる。

　やりたいことがある人には、たまらないアイテムだ。

　組み込み機器制御プロトタイプをお手軽に開発できるmbedをいじり始めている。

　以前購入した若松通商販売のガイガーカウンターの制御部がmbedだったので、おおよそその特徴は知っていて、いずれ自分でも開発をやりたいと思っていた。

　とにかく手軽。mbedのボードを買い、webから登録を行うことで膨大なライブラリーと開発環境が使える。
　コンパイルしてダウンロードされたバイナリファイルをusb接続されたmbedにドラッグ＆ドロップしてリセットをかけるだけでプログラムが動き始める。

　ライブラリーによって様々な機器をかんたんに扱うことができるようになる。

　MSXやPC98系でプログラミングしていた時代から考えると信じがたいほどお手軽に何でもできてしまう。これはもう驚くばかり。


　とりあえず温度計測をやってみた。

　ブレッドボード上で温度検知用のサーミスターと抵抗をつないでmbedのアナログ入力ピンに入力して電圧を与え、計算して温度に変換するのだが、そんなプログラムも既存の物をちょこっといじるだけである程度のことができてしまう。

　PWMでのモーター制御はまだやっていないが、関数に代入するだけで周波数やduty比を設定できる。

　MSXだったら、まず自分でライブラリーを作るところから始めねばならず、とんでもなく開発効率が悪かった。

　＊＊

　W169ファン制御のためには、4つの電圧をとれる電源を用意せねばならないし、5Vの制御信号をBOSCHのPWMファンコントローラーが認識できる形式の制御信号に換える回路も入れなくてはいけない。
　設計はできていて、今、部品を通販で頼んでいて、待っているところ。

　ファン回転数制御ができることを確かめたら、あとは温度とファンの回転の関係をプログラミングしてしまえばいい。

　75℃ぐらいからゆっくり回し、95℃以上では全開になるように無段階制御するぐらいでいいのかな。
　とりあえず押し込みファンは付けておいてエアコン使用時と冷却水の温度が高すぎるときに回る制御はほっておくが、BOSCH電動ファンでうまく冷えるようならとってしまって、エアコン使用時だけ全開にする制御を付け加えれば良さそうだ。

　それにしても、エンジンへはどれぐらい冷やした冷却水を送ればいいのだろう。

　＊＊

　BOSCHのファンだが、入力がなければ回転しないものの、それなりに電力消費があるのでリレーで切ってしまった方がいいだろう。

　今のところは考えていないが、ハードに使う車なら、エンジンを切ったあともファンを回すというのもありだ。

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　しかし、Ｃ言語など扱うのは本当に久しぶりだ。もうすっかり忘れてしまっている。そもそもＣ言語は奇妙きてれつな日常では使わない記号を駆使して計算するという取っつきにくい言語仕様があり、あまり好きではなかったりする。
　Ｃ＋＋もmbedでは扱えるが、Ｃ＋＋なら少しは取っつきやすくなっていたような気がする。

　Ｃ／Ｃ＋＋の入門書でも買ってこようかなあ。

　

　今回使うのはベンツA170エレガンス、W169の電動ファン。ボッシュ製でPWMコントローラーつき。

　その制御の仕方はファンクションジェネレーターとオシロスコープを使っておおよそ分かった。

　信号を与えていろいろと調べて分かったコントローラーへの制御信号仕様は、基本的にマイコン間の通信みたいなものだと考えている。制御ケーブルにはLANケーブルのツイストペア線を使うつもり。

　今回は、他のデータを取ることも考慮してmbedでソフトを開発して制御することを考えている。mbedとはネット上に開発環境がある組み込み機材開発ボード／システム。



　この手の組み込み機器に手慣れた人ならPICでの開発を考えるのだろうが、こちらはライターなどの一切の機材をもっていない一方、単なるユーザーとしてならmbedを使ったことがあり、非常に優れたものであることを知っているので、他のセンシングや制御にも使う事も考慮して今回はmbedを使い、自分でソフトも書いてみることにする。

　mbedをブレッドボードに載せてプロトタイプの回路を作っていく。制御のしかたがpwmとしては特殊でどうしようかと思っていたが、意外に簡単に実現できそうだと分かってきたのでやる気が出てきた。

　しかし、まずはmbedに慣れなければ。C言語など大学生の時以来。構造化言語はTurbo Pascalに慣れ親しんで、Delphiも使っていたことがあるけれど、ソフトを書くことはほとんどなくなってしまった。

　mbedで複雑なプログラムを書くことはないと思うが。

　開発に必要なデータと部品を集めているところ。

　最近は秋葉原に行けなくなったので、通販で秋月とマルツばかり使っている。