Texas Instruments 技術情報

新人奮闘記事 第3回「順調ペース、ロボットの足"モータ"」

[最終更新日 : 2016/09/21]


前回の奮闘記!

いよいよ部品を購入してモノづくりがスタート!
センサの動作テストも無事成功。
このままどんどん他の部品も進めていこう!

第2回「製作始動、ロボットの目"センサ"」

こんにちは。クライフです。

次はロボットの足となる、モータになります。

ロボットのような動きをするには・・・

回転制御

使用するモータは小型で安く、直流電流を流して回転するブラシ付きDCモータになります。2輪駆動でロボットを動かすには前進、後退、旋回ができなければいけません。そのために、モータドライバを用意します。これは、モータをドライブ(制御)するためのICになります。これをモータとマイコンの間に挟むことでモータを駆動するのに必要な電流量へ増幅することと、モータの正転と逆転を制御することができます。

モータ周りのブロック図を以下に示します。モータを正転させたいときはマイコンの①ピンをHigh、②ピンをLowで出力させます。するとモータドライバ側は③を+、④を-として電流を流し、モータを正転方向へ回転させます。逆転させたいときは①ピンをLow、②ピンをHighで出力させ、③を-、④を+として電流を流します。モータ2個を使い、正転、逆転を組み合わせることで、ロボットを前進、後退、旋回させます。

モータ周りブロック図・回転方向対応表

速度制御

オシロスコープで測定中

さらに、マイコンから出力される電圧は0Vか3.3Vのどちらかで3.3Vでモータを回すと回転が速すぎる場合があります。この回転速度を制御するためにPWM制御というものを使います。この制御は出力電圧を一定周期でON/OFFを繰り返すパルス(電気信号の波)にして出力することでON状態のパルスの幅に比例した任意の電圧を出力できるものです。

オシロスコープでPWM波形を見てみます。たとえば、3.3Vの出力電圧に対して、ONとOFFを50%、50%のパルスにすると、3.3Vの半分、1.65V相当の出力電圧となります。ONとOFFを80%、20%にすると、3.3Vの80%、2.64V相当の出力電圧になります。

PWMの波形

動作テスト開始

モータドライバとPWM制御を使った、テストプログラムを作成します。モータドライバについてはTIの評価ボード「DRV8833C」を使用して、マイコンとモータをジャンパ線で接続し、テストします。

PWM制御が記載されたサンプルプログラムを基にテストプログラムを作成します。PWM制御はMSP430に内蔵されているTimerという16ビットのタイマ/カウンタを使って制御します。Timerを使用してPWM出力できるピンはデータシート上に記載されているため、回路設計時にはそれを参考にモータドライバへ出力ピンを接続しました。

また、ロボットの土台も少し加工してみます。秋葉原のロボットパーツショップで購入したユニバーサルプレートというものを使って土台を作ります。そうしてできたものがこちらです。まだモータとタイヤ2個とロボットの支えになるキャスタ1個を取り付けたのみです。

目覚ましロボットの土台

作成したソフトウェアをマイコンに書き込み、動作させてみると、、、

う、動いた!!しかも、前進するし、バックもするし、旋回もする!さらに、PWMの値も変更し、モータの回転を速くしたり、遅くしたりしてみます。速度制御もできています。

センサに続いてモータも動かすことに成功。しかもここまで予定していた工数より速いペースで進んでいます。少しずつ余裕が生まれ始めました。

新人奮闘記事シリーズはこちら

新人奮闘記事 第1回「はじまる、新人FAEの奮闘」

新人奮闘記事 第2回「製作始動、ロボットの目“センサ”」

新人奮闘記事 第3回「順調ペース、ロボットの足"モータ"」

新人奮闘記事 第4回「新人の躓き、ディスプレイの時計表示」

新人奮闘記事 第5回「更なる難問、ロボットのプログラム統合」

新人奮闘記事 第6回「目覚めるか、目覚ましロボット」

実験に使用したTI製品の詳細はこちら


MSP430 LaunchPad バリュー・ライン開発キット MSP-EXP430G2


DRV8833C 評価モジュール DRV8833CEVM

取り扱いメーカー

お問い合わせ