Master CP専用ブラシレスアンプ製作 - ホビる-ド素人がRCマイクロヘリで3Dフライトを目指す備忘録ブログ

MasterCPブラシレスアンプ製作(デバッグ)

ゴールデンウィークもボチボチにバタバタw


先週モーターはとりあえず回ってんけど、PWMの波形がどうも気に入らん・・・つーことでちょこちょことデバッグをしてみたり。
ガッツリちゅー話もあんねんけどw


気に入らん波形つーのは、下側(Nch)のドライブがノコギリ波になってるつー所。
要因は幾つか考えられる。


今回の基板はATmegaを積んで3相のPWMを出さすねんけど、ATmegaは3.3Vで動かしてるので、PWMレベルも3.3Vつーわけ。
で、2次側はつーと、ブラシレスモータは11.1Vで回すので、当たり前やけどFETは11.1Vをチョッパリングする訳やねんな。

でもって、要因として考えられるのはFETのゲートドライブやねんけど、コスト優先でディスクリートで組んだ回路にしてんねんけど、どーも下側(Nch側)Hアクティブの信号がきちんとしたレベルまで上がりきってくれてない感じ。
上がるつーか、時定数が大き過ぎつーか、立ち上がりが相当、訛ってるんやなぁ。

上側(Pch側)のLアクティブ信号はそこそこ綺麗な波形やとおもうねんけど。

で、そのせいで、何が起こってるかつーと、FETがそれヤバいで~つーくらい熱くなるw
まぁ、ざっくりと温度測ると軽く100℃越え。かなりHOTやなw

まぁ、Ta30℃位でTc=MAX70~80℃、せめて90℃以下あたりで飽和してほしい所。
でないと、これから夏にかけて、フライト中にパンっ!てなると困るw

たぶん・・・Nch側のON信号がきちんとONしてくれてないので、FETのON抵抗の高い所らへんでスイッチングしてるんやろうな・・・

つーところまで、波形から予測しもって、対策を練るw
1~2日程練り過ぎて、ねばねばw

で、ゲート信号をきちんと成形し直す、それでもアカンかったらFETを再選定。これは避けたいが、最悪パッケージがデカイやつに。

ゲート信号の成形はまず、時定数を変えてみる、ダメならゲート回路を変更してみるって感じかな。
FETのスペックシートには結構書いてあんねんけど、
たぶん・・・やけど、スイッチングパラメータとかにあるGD間チャージとかSD間チャージとかってやつ。
これと外付けのRで、簡単的に言うといわゆる時定数が変わってまう訳やな。
チャージする時間がかかってFETをONしたりOFFしたりすんのに遅れてまうわけや。

なんで、この辺がすんなりいけへんか、つーと、GCPとかのアンプだと電源からスイッチングの一次側、二次側ともに3.3V、要するに1セルリポつーことで、電圧レベルが同じなんであんまりきにせんでええんかもしれんが、それと同じような動きをさすのに、Master CPのモータは3セルで回すんでCPUの出力(ゲートレベル)の3.3Vで二次側の11.1Vをパカパカしたらなアカンわけや。

もう一個気になんのは、FETがONした時、CPUの3.3VのIO端子に11.1Vがかかるって状況やねんな。
これを解消するには、なんらかの方法でアイソレートしたる必要があるかも。

FETの上側、下側それぞれをコンプリメンタリしてドライブしたるゲート回路にするのが正しいやり方かも。

とか、まぁ、N氏とモメにモメてw

ゲート回路を改造3~4回幾つかの方式で改造してみて、2回ほど火吹かしつつwww
だいぶ、発煙にも精神的に馴染んできたところで、結局は一旦、ゲートドライバをユニバーサル基板上に組んで実験してみようということになって、それをやってみた。

MasterCPブラシレスアンプ製作回路デバッグ MasterCPブラシレスアンプ製作回路デバッグ

とりあえず、その辺にあったゲートドライバをユニバーサルに組んでみたヤツでFETをドライブしてみた。
画像のは1個のICの中にP側、N側の2個のドライバが入ってるタイプ。
なので、各相に一個ずつ。

オリジナル基板のCPU → ユニバーサルゲートドライバ回路 → オリジナル基板のFET

って感じ。

このゲートドライバは簡単にいうと入力のレベルを、VDDのレベルで出力してくれるって感じで、内部で、あ~やって、こ~やって、アイソレートっぽい感じになってるわけやねw
なので、どう転んでも、出力はほぼ綺麗なパルスが出るわけや。

で、結果はほぼ予想通りの結果となった。

入力(CPUの3.3V出力パルス)が綺麗な11.1Vのパルスになって出力されとる。ってのを確認して、モータを起動してみたら、あっけなく動いて、問題の発熱やけど、スロットル100%の連続運転で約50℃程度(Ta25℃)で飽和した感じ。

というわけで、ゲートドライブ回路はディスクリートで組むのをやめて、ドライブチップを使用することに決定。

で、先週からのデバッグでの問題点やバグ吸収するバージョンで再度試作ボードを製作することにしたが、
次で試作は最後にしたいところやな。

まぁ、今回のデバッグでほぼ改善箇所は出たと思うんで・・・てか実機評価がまだやなw
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MasterCP用ブラシレスアンプATmega版製作

気が付けば、今週もあっという間に終末・・・いや週末やw

ボストンの爆弾やらリシンやら、アメリカ恐えぇ~な。
アジアでは北がミサイル出したり入れたり、Google Earthで、だるまさんが転んだ状態になってるとかなんとかw
中国は鳥インフルに、韓国はサムスンやらせとかw
台湾勢が追い上げてるみたいやなぁ、台湾といえばやっぱボチボチ、やっと・・・T-REXいっとけや、つことなのか?!・・・w

とかなんとか、世の中色々あんねんけど、とりあえず、MasterCPのブラシレスアンプを急遽、CPU版に仕様変更したヤツの続き。

例にならって、ATMELのATmega88を使った2.5次試作つーことで、前回、基板エッチングまでで終わってた作業の続き。

この辺の詳細はさらっと、すっ飛ばすとして・・・φ0.3mmスルーホールの穴空けやって、両面接続やって、
とりあえず全部部品実装した。

でもって、こんな感じ。

MasterCPブラシレスモーターアンプATmega版製作 MasterCPブラシレスモーターアンプATmega版製作

MasterCPブラシレスモーターアンプATmega版製作 MasterCPブラシレスモーターアンプATmega版製作

ひょろひょろ出てる線はデバッグで波形観る為の信号引き出し線。
でもって、基板内のジャンパー線は、パターンミスってジャンパーしてる訳じゃなくて、レイヤー2と3の内層パターンの接続線。
流石に自作では両面基板しか、よ~作らんのでw

あと、BOTTOMレイヤー(FETとレギュレーターのパワー回路面)の銅バーも実際は内層で接続されるねんけど、
これも試作では内層が作れないので、電流容量を稼ぐためにとりあえず外で銅バー接続つーわけ。
最終的には無くなる予定。

今回のアートワーク設計では真ん中の2列がPch、右の2列がNch。
で、前回は電源をDDコンにしてたけど、今回は単なるドロッパーで5V作ってる。
それが左の3個並びの7805。
3個並べてるのは、電流容量を稼ぐ為どす。

しっかし、まぁ~12V(11.1Vやけど、デバッグは電流制限かけた12V電源でやってる)から5Vに石でドロップさせるてる訳で、なんちゅーか、熱っちっちやなw
まぁ、ざっくり、6~7Vも捨ててるつーか、この石に食べさせてる訳で・・・勿体ないお化けが出そうw
そゆ意味では、DDコン方式にしたいつーのは、山々やねんけど・・・

デバッグと並行して量産設計のあたりを付けていってるねんけど、まぁ、その中に要は部品コストを下げるつーのをやってて、今のところどう転んでも、レギュレーター方式の方が圧倒的に安いねんなぁ・・・
一般的にレギュレーターになってるのは、ノイズ云々つーよりは、生産コストの要因の方が大きいんかなぁ・・・って感じ。
まぁ、とりあえず右にならえ・・・かw


他、あれこれ、すったもんだがあってんけど、簡単に言うと、
チョンボが・・・N氏が2箇所、俺が1箇所。

チョンボ1
なんと、CPU周りの3.3V用のレギュレーターやねんけど、回路シンボルはあってるものの、フットパターンライブラリのピンアサインが違ってた模様www
なんで違ってたかつーと、怠け癖のN氏、回路シンボルを自分で登録せずWEB上に転がってたデータを取り込んでアートワーク書いたらしいねんなw

ただ、いっちばん最初に、回路図引く時から、「WEB上に転がってるデータは嘘が多いから、面倒でも必ず自分で登録せーよっ!」って、念押し忠告しとったのにw

なんつか、最初は俺も幾つか、どっかの誰かが書いてアップしてるライブラリを引っ張ってきて、ピンアサインみててんけど、これ全然ちゃうやんけ!ってのに、3つ位あたってたので、自分でデータシート見て一から登録しなやべぇな・・・と思っててんなぁw

まぁ、火入れする前にN氏が気が付いたので、大事には至らんかったけどw
こんな感じw

MasterCPブラシレスモーターアンプATmega版製作

手前の5ピンのレギュレータ斜めに浮かして、超ハードジャンパwww
これ、結構骨折れたw



チョンボ2
これは、センサレスブラシレスを回すのに、相を判断させるためのフィードバック信号(ゼロクロス)をCPUに取り込むねんけど、それの相結線間違いw
CPUが変な出力しよるw
簡単に言うと、アンポンタンな感じに出力しよんねんwww
ま、なんか、変・・・ってとこで、ややドン詰まった感が漂っててんけど、悩みつつ、未実装基板現物のパターンを眺めつつ、N氏が「うお~~~」って叫んで、無事解決w
これも、抵抗片足上げでジャンパー対処。

必死のパッチで、正味1日、2日程度でざっくり仕上げた基板やし、この程度の凡ミスは、しゃ~無いわ。


で・・・
チョンボ3
・・・ま、俺やねんけど、自信を持ってお届けしますw
N氏のチョンボ2個を上回るチョンボやwww

FET実装でPchFETの下でドレイン-ゲート間パターンが半田ブリッジ(ショート)www
どうなったかつーと、電源投入の火入れで、結構な発煙wwwww

が、テスターチェックで気が付かず、オシロで信号追っかけて、
明らかにFETゲートドライブのTRベースにはCPUからの信号波形が観えるのに、
FETゲートがずっとベタHighのままになっとるしw

なんやこれ?ってルーペ目視でも全く分からず、結局、一個ずつ部品外しながら最後の最後、
もう、ココしかあらへん!つーことでPchFET(結局全部)外してみて改善・・・orz

ん~このショートは場所を特定すんのに、思いがけず時間食うてもた。


言い訳やけど、FETのフットパターンサイズはええねんけど、部品外形のクリアランスがギリ足りなかったので、実装がすんなりいけへんかってんなぁw
部品同士がぶつかってw
N氏には2割増しの雄叫びで改善要望しといたったw


で、やっとこさ、まぁ、これなら、冗談半分でも回るやろ~w
って波形が観れたので、モーターつないで回してみた。
・・・恐る恐るwww





ほらね、CPU版でも、なんとか・・・、やっとこさ回ったw
最初から横着せんと、CPU版で開発進めといたら、もうちょいスムーズやったかもしれんけど・・・
まぁ、モータドライバが使えたら、安っすく作れるし、回路簡単やし・・・って安易な発想が失敗w
急がば回れ・・・やなw


けど、モーターが回った事は回ってんけど、ちょ~っと波形的に気に入らん所があったり、まぁ、その辺に関係して、FETがちょい熱いなぁって感じもあったりで、もうちょい細かなデバッグをせなアカンやろな。

ま、とりあえずは回路の見直しやら定数変更やらの合わせこみとファームの調整が要るかな。


1ch:Pchゲート(LアクティブPWM)/2ch:Nchゲート(HアクティブPWM)
MasterCPブラシレスモーターアンプATmega版製作
ん~、微妙~www


つーとこで、今回の作業はココで終了。
ふぅ~・・・どっかのCMちゃうけど、結構、目から肩・腰にきますわ~www


今回の2.5次試作基板上で、バグ修正をやって妥協できる所になったら、3次試作でもう一回基板起こし直して、実負荷(フライトテスト)やな。
それが試作版製作のラスト。やっと終わりが見えつつあるわ。
てか、まだヤマ場はあるかw

必死のぱっちwww

まぢかw
先週末、とりあえずモーター回した後、さりげなく要求してた作業一式が午前中にN氏から、送られてきたwww

はやっw
やっぱ、ひっしのぱっちでやりゃ出来るんやんw

てことで、昼一の打ち合わせから戻った後、ざざっとチェック後フィルムだけ印刷して、今晩製作する連絡を入れたあと、別件打ち合わせ。


露光~エッチングのプロファイルは出来上がってるから、まぁ、モタモタやっても2時間くらい。

ちゃちゃっと完成~
MasterCPブラシレスアンプNG MasterCPブラシレスアンプNG

MasterCPブラシレスアンプNG MasterCPブラシレスアンプNG MasterCPブラシレスアンプNG MasterCPブラシレスアンプNG

と思ったら・・・

逆に印刷してもてるやんwwwwww
ちょ~どんくさw

今回の基板設計自体は4層なんでレイヤーが4枚あんねんけど、試作では内層を使わずにジャンパーを想定して両面で作る。
TOP VIEWとBOTTOM VIEWやねんけど、CADでは上から透視した状態で書くので、BOTTOMレイヤーを印刷する時はミラーして印刷すんねん。

が、今回ひっしのぱっちで書かれたアートワークはTOPレイヤーとBOTTOMレイヤーが前回の時と入れ変っていたのに気が付かず、そのまま前回と同じと思いこみBOTTOMレイヤーをミラーさしてもたわけやw

・・・にしても、エッチングして部品のっけてみるまで、2人とも全く気がつかんとは、情けないwww

あまりにも、サクサク、生板作れるからルンルンになり過ぎてて、盲点やったわw

つことで、もっかい最初から・・・orz

こっちが正解w
MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版 MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版 MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版 MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版

まぁ、さっきの失敗のおかげで、ATmegaのパッドサイズが手実装では厳しそやな~
ってのがあったので、ちょっと大きめに変更してやりなおし。
MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版


エッチングもまぁまぁ問題なし。
MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版

今回のパターンは前回よりもパターン間のクリアランスを保つために信号ラインは前回0.3mmのところ0.2mmになってる。
結構しびれるサイズやけど、十分きっちり出来とる。
まぁ、良しとしとこ。

あと、今回はFETもPch、Nchそれぞれパラ載せ出来るように設計してる。
400クラスのモーターで無負荷やけど100A品1発で持ちそうな気もしたけど実際の高負荷時はどーなるか分からんし、コストも高くなりそうとか、諸々の理由で2個載せれる仕様にした。
もっと小さいモーターなら1個未実装でさらにコストを多少抑えれるし。

MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版
にしても無駄に作りすぎやわw
上の6枚が逆印刷の没基板(汗
なんや、花札みたいになっとるしw
部品を裏返しにして半田付けできるで~って人にあげよっかな・・・
要らんわなwww


レジスト剥がすとこまでやって、今日は終わり。
MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版
てか、最初の失敗なかったら、多分今頃はスルーホール空けるとこ位までは終わってた思うねんけど(汗
流石に2回目は無駄話もなく淡々と作業だけやったんで賞味1時間位で終わったw

ちなみに、ATmegaを載せるとこんなイメージ
MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版 MasterCPブラシレスアンプ製作ATmega版
なかなか、サイズアップしたパッドがジャストや。

N氏もひっしのぱっちで、俺も逆さま印刷気が付かず、ひっしのぱっちで作り直しw

まぁ、回るわなw

Master CPブラシレスアンプ2次試作失敗!ってことで、あれこれ考えて、
結局は、CPUで動かす方向にしやんとアカンな・・・って事になった訳やねんけど、
まぁ、せっかく作った基板なので、それ以外のトコ、まぁパワー回路部分がとりあえずでも、ほんまに動くか位は試しといてもええやろな、つーことで、こちょこちょと細工して・・・

ほらね、これやったらちゃんと回るねんw




こちょこちょの細工ってのは・・・

こっちじゃなくて・・・
MasterCP ブラシレスアンプ製作ATmega版検討

こっちw
MasterCP ブラシレスアンプ製作ATmega版検討

でた~www
またも、GeniusCPのマイコンくっつけとるやんけ~!

って突っ込まんといてw

いちお、1次試作に比べると、ちょ~コンパクトになっとるしやなぁ~・・・
スッキリしとるしやなぁ~・・・

それに、ただ、くっつけてるだけつーわけでもないんやで~(汗

何せ電源レベルがちゃうし、まぁ、その辺をちょこちょこと辻褄合わせてんねん。
超適当にやけどw

なんつーか、まぁ、FET周りの評価じゃないけど、なんしか久々にモータのきゅい~~んって
音が聞きたかっただけやねんけどw

へ理屈的には、回らなおかしいものなんで、まぁ普通に回っとんねんけど、FETの発熱やら全く評価できるレベルの状態じゃないんで、ほんまにとりあえず回してみただけ。

もともとは40AのFETやってんけど、ちょっと熱いな~って感じやったので、写真のFETは100A品に交換して試した。
スロットルは50%程度しか上げてないけど、全く発熱してへん。
ただ、流石に部品単価がちょっと高いので、次の設計ではFETパラ付けで行く方向に粗方決めた。

あと、DDコン周りの電源リップルを観てみたけど、バインド時や回転時も何かに影響がでると思うほどのノイズは拾ってへんみたい。
ざくっとやけど、5Vラインで80mVPP以下位かな。

ただ、こっちも、N氏にデバイス調べてもらっててんけど、やっぱ単なるドロッパーでやる方が、部品単価が安く上がりそうなので、次回はその方式で行くことに決定。
ガッツリ評価してみな分からんけどDDコン方式も電源としては結構優秀やと思うねんけど・・・。
ロス少ないし高級版とかにはそっちでもええかもな。

マイコンもPICにするとか、他どれにするか結構悩んだりもしたけど、後々作りたいものがあったりもして、とりあえずやっぱATmega88で行くことに決定。
ATmega88は発振子もセラロック動作保障してるっぽいし。


ざざっと方式が決定した所で、今日は終了。

N氏に「てことで、じゃ、決まるもん決まったし、俺は明日用事があるし、即効で部品発注と回路図作成とアートワーク月曜までに宜しくな!」ってごく当たり前のようにさらりと命令っぽくしてみたら、

「アホか!どないしたら、そんなん1日半で出来んねん!方法教えろや!」

って反応が返ってきたので、

どう・・・って・・・、「ひっしのぱっち」でいけるん・・・やん♪
まぁ、シンボルとフットパターンは登録しといたるわ~w

って言ってみたら、今日は、バイバイも言わずに無言で帰って行きはったwww

まぁ、無言ってのは、「やったるわ!」ってことやねんけどなw
多分www

う~~ん、久しぶりに、本物のひっしのぱっちが見てみてぇ~w

MasterCPブラシレスアンプやっぱアカンかw

週明けから、予測通り・・・ちょっと重たい仕事が始まってしまった・・・
仕事的にはウォーミングアップにモタモタ、モタモタw
しながら、MasterCPのブラシレスアンプの初火入れやってみた。

回るか回らんか、50:50やとは思ってたが、
まぁ、結論から言えば、タイトル通り回らんかったw
アカン方に転んだちゅーわけやw

2日前か・・・日が変わってるから3日前やったかな、この所昼夜の区別がつかへんよーになってるしw

例の如く、晩遅くにN氏登場でテスト開始するも・・・

バインド正常~
スロットル以外のスティック操作正常~

いよいよ、スロットルON!・・・つっても、まぢでビビりながら、ちょびっとずつw

・・・・・・・・・・・・

ぱんっ!!

つーのはうそw

ビビ・・・って感じかな、一瞬回りかけるも、それ以上回らんw

2次試作失敗・・・的などんより具合w


ん~
なんでや~
アカンか~

一旦、スロットルを下げて、

ん~~~

特に熱いトコはないな~

もっかい・・・

ビビビ・・・

・・・・

もっかい・・・

ビビビ・・・

と、その時、まぢかw
一瞬発煙wwwwww


全部落として、基板をチェック。

にしても、焦げたとこもないしパターン弾けてるトコもないし、変色もないし、匂いもせん・・・

なんでや~

想定通り測定器も何も無しでのデバッグ突入かぁ~wwww
しびれるのw

とか、言いながら朝方5時頃まで回路図とデータシート見て議論しつつ・・・
デジボルだけでの基板チェックちょ~辛www
てか、無理w


まぁ、発煙つーことは、大概熱が出たつーことやし、やっぱFETにガンガンに流れてるしかあらへんやろなぁ・・・
ショートとかなら、どっかの部品かパターンが飛んでこんなちゅーと半端な感じにはならんと思うねんな。

けど、最初にビビビ・・・って回りかけるつーのは、多分・・・

いや、多分・・・

ん~、多分w

やっぱ、最初の始動が出来てへんのんちゃうけ?・・・的なw

あれこれやって、とりあえず、どの相か、上側なのか、下側なのか・・・くらい、見たい。

どないかして見る方法ねっかな~と、目に飛び込んできたのが机の上にあったフラックスw

これをFETにちょちょんと付けといて、溶ける具合でも見てみっか・・・。
なんとなく、相の切り替わり位イメージつかめるんちゃう?って安易なw
原始的発想w
でも、この程度しかできへんしなぁw

こんな感じ。見えるっていいw
見える・・・ってのは本来こゆことちゃうねんけどなw


エエ感じにトロけるぅ~やなw

煙つーのは、そやな、燃えた訳じゃなく半田付けのフラックスやったんやな。
にしても、瞬間的ココまで発熱するとは、相当流れとんでwww

想像やけど、励磁シーケンスに難有りなんやろうな・・・

RCヘリのブラシレスモータって殆どセンサーレスみたいやねんけど、センサーレスの場合、励磁を切り替えるタイミングは各相でLアクティブでもHアクティブでもない相、つまりゼロクロスしてる所を自動的に見つけて、今どの相におるか判断しよんねんな。

ほんで、それを元に次の励磁に移行していくんやと思てんねんけど・・・
どうも、次の相に順番に切り替われてないんちゃうかな。

そもそも、今回の基板はファームを組むのは面倒やし・・・さらっと作ってまえや!的な感覚やったので、
CPUを使わん方法で、専用のモータドライバICを使う方向で進めとってんなぁ。
要するにハードで簡単的に回したろか~って感じ。

にしても、どう考えても、センサレスで、しかも専用ドライバICやったらブラシレス回るように作ったんねんから、そんなにムズいことないと思ててんけどなぁ・・・

が、現状回らんつーか、FETがちんちんになってんのを考えると、このドライバICが上下のFETをちゃんと必要なタイミングでON/OFF出来てへんのやろな。と。

それか、データシートの規定から外れてて、一発目の始動シーケンスがおかしなってて定常回転に切り替わりきれてへんか・・・

はたまた、ゼロクロスポイントを検出してるFBのレベルは0-12Vの中間を基準にコンパレートした信号をドライバに戻したって、励磁タイミングを制御しとんねんけど、それがおかしいか・・・
疑い出したら全部疑わしいねんな・・・
てか、全部かよ!って感じw

まぁ、何にせよ、デバッグ出来るには程遠い環境やしなぁ・・・と、
N氏、朦朧としつつ、笑顔のまま帰っていきはりましたわw


それから、さらにデータシートを読みまくって、今の現象を考えつつ、メールと電話のやりとりで、次の一手を考えたりした。


1.ドライバICを別のものに置き換える方法
2.結局はCPUを使ってファームでPWMを作る方法


今のドライバはセンサレスの場合の励磁切り替えをするのに、ロータの位置を強制的に既定の位置に持ってくる動作をすんねんけど、一発目のその強制転流のシーケンスが上手くいっていない気がする。

どゆことかというと、MasterCPのレシーバから来るPWMが今回のドライバの入力仕様に合致していないという想定。
その辺に依存しなくていいように、入力がアナログのICにして、レシーバーのPWMを時定数を変えてアナログに変換する方法ってのが1。

2の方は、成功法的にCPUを使ってファームで動かす方法。

この2パターンを並行して検討、設計進めるとして、もうひとつ、
現時点で明らかになっている点と、ここど~なん?って感じでブラックボックス的に、いや、盲目的な判断しか出来てない所があるので、まずは、それをどないかしてちゃんとしたデバッグが出来るようにならんと・・・
でないと、今のがダメなのかダメじゃないのか・・・すら判断が付きにくい。

今日は、仕事そっちのけであれこれやってみる予定w

にしても・・・フラックスの用途間違ってるし、笑えるwww

MasterCP用ブラシレスアンプ基板製作(部品実装)

一山越えたとおもったら、そこにはまた山があったw

つーことで、なかなか、がっつりと時間が取れへんねんけど、牛歩の如くボチボチでも作業を進めようと・・・

とりあえず、残りの部品を実装し始めてみた。

MasterCPブラシレスアンプ部品実装

が、ここで呼び出しをくらい、中断www
戻ってきて、溜息つきながら・・・悪態ぢゃないよ溜息だよw、撮影してみた。

なんとも、ちゅ~と半端な状態w

MasterCP用ブラシレスアンプ基板製作(電源回路デバッグ3)

電源が落ちる・・・の続き。


いきなり、結構、悩んだりした。
つっても1~2日やったけど。


思いつく限り、現象とマッチする要因を考えて、色々出来ることやって調べてみたりしてんけど・・・
結局はカット&トライの泥臭い状況に陥りつつ・・・ってな感じでw


まぁ、CR時定数などをいじくりつつ、石のスイッチング周波数変えてみたり、あれこれして、確かに変化はあるものの、どうも5Vが落ちる・・・つーのを繰り返し・・・

で、大幅に変わったのが、サーマルパッドの処理。
実はこの石、腹にサーマルパッドを持っとんねんなぁ・・・
そう、例の・・・前回記事のカプトンテープを貼ったつー所。

これは両面基板に納めるが為の、パターンレイアウト的に仕方ない所やってんけど、サーマルパッドのGNDとその直下にあるパターンが+11Vラインでそれを絶縁したのが前回工程。


実際にバインド時の負荷と言えば、受信機とサーボ3個が、ジジッ・・ってなる時だけの電力なので、幾ら突入があったとしても、鼻くそみたいな電流しか食って無いハズやのに、DDコンが安定起動しないつーのは・・・
勿論実際に発熱している訳でもない。


で、ふと思い出したのが、14、5年くらい前かな、自作のDOS/V機のマザボの電界コンデンサが4級アミン(105°品)で破裂して(勿論、国産コンデンサじゃなかった)、同型の中古マザボをヤフオクで入手して換装した時の話し・・・

ペンティアム4を載せ換えて、ヒートシンクを付けないまま、段ボールの上で動作チェックしようとした時に
うんともすんとも動かなかった記憶がよみがえってきた訳やw

原因はヒートシンクが乗っかってるかどうかをCPUが起動時にチェックしとったつーわけや。
最近のCPUはどうか知らんけど、特にメカスイッチがある訳でもなく、FAN信号の有無でもなく、なんしかヒートシンクがちゃんと付いてるか否かで、全く動かないか普通に起動するかの違いがあった訳やねんな。
その時は、ペン4のデータシートまでは、調べては無いけど、多分CPUのダイ上で検出してたハズ。



で、今回の石やけど、
このサーマルパッド、本来は、石が発熱した時にGNDに面接触させておき、GNDパターンに熱を逃がして冷やすための物なので、正式な4層基板では勿論そのようなパターン設計にすんねんけど、今回はそうしてなかってんな。
にしても・・・負荷が軽過ぎる方が、濃厚やねんけどな~


という話をN氏としつつ、アカン、一服・・・で、なんでや~なんでや~と、
もっかい、データーシートを隈なく読んでみて、なんともキナ臭い記述がw


めちゃめちゃ、さら~~っと注意書きみたいな感じで、

「サーマルパッドを開放してると、というか規定通りに実装しないと、どう動くか分からんで~!」

的な記述がwww
動くとも、動かんとも書いてへんトコがなかなかシビれるわ、ものすご曖昧www


で、早くもドン詰まりな俺らとしては、わらにもすがる思いで、ものは試しと、石を外して、腹からジャンパー線を引き出して、ショートせーへんように、またカプトンテープはって・・・
もっかい、石を実装。


まじで、そんだけで、上手く動いたw





データシートには、その辺、内部ブロック図にも、な~んにも書いてへんねんな、
これ、結構大事やんw
ちゃんと書いとけw


つーことで、とりあえず、バインドから、テールモーター動作までは、OKを確認。
さ~てと、次は・・・
中途半端にデバッグが出来へんので、残り部品を全部実装やw

上手く行くか、いかないかは50:50

今回は、ぱっと思いついた方式で、CPUを使かわへん方式なので、ファームを組んでへん。
なので、まぁ、回るか、回らんか、どっちかしかないつーことやなw

MasterCP用ブラシレスアンプ基板製作(電源回路デバッグ2)

う~~、月末、期末・・・とりあえず乗り越えたw

なんつーか、今の俺なら、聖徳太子3人くらいと会話できそうなくらい、こなせるでw
何をか分からんけどw
なんしか、なんで今やねん・・・的に、息つく暇もないや~ん位の集中砲火w

この一週間で
書いたドキュメント類・・・800頁
叩いたキー・・・200万個
マウスの右クリック・・・20万回
飲んだコーヒー・・・30L
食べたご飯・・・6食
出した回数・・・2回www
・・・数字は全部適当w

まぁ、そんな事はど~でもええ・・・

バタバタしつつ気になってしゃ~なかったのが・・・電源w
で、一昨日位やったかな、夜中も、深夜にN氏登場w

何したかつーと、頭モウロウとしつつ、電源実装して負荷テストしてみたのだが・・・。
まぢかよっ・・・って感じw


テストつか、測定器も何もないので、とりあえずエイヤー実働さすしかないねんけどw
まぁ、N氏と脱力気味の半笑いしつつ、こんな感じでセッティング。

MasterCPブラシレスアンプ部品実装電源評価 MasterCPブラシレスアンプ部品実装電源評価

前回、電源電圧の測定で、いちお、ちゃんと出とることは確認済みやったので、今日はサクサクっとバインドさせて終了する予定やで・・・とN氏。


でもって、スイッチング電源のコンセントをいつでも抜ける状態にN氏にスタンバらせといてw
・・・電源ON!


おおバインドするやんけっ!

ん?電源落ちるやんwww
なんでやw


レシーバーのLEDは点滅して、プロポの電源いれてバインドしかけた時に、ジジっってサーボやら何やらが動いた時に電源が落ちて再起動・・・の繰り返しw

アカンしw

一応NGやけど動画




さ~てw

N氏「やっぱり、デバッグいるかぁ~」と、ため息w

スイッチング電源やし、それ以外の部品がまだ載ってない状態だと、負荷が軽過ぎるのか・・・
ま、それもあり得る。
が、とりあえず、まともに寝てない頭で意識モウロウだと良からぬことが起こる。
つーことで、そそくさと終了、次回持ち越しで終了~

ま、そんなこんなの、釈然としない記憶がよみがえりつつ・・・
バタバタしとりましたw

とりあえず、乗り切ったんで、明日くらいにはも一度チェックやな・・・と、ぼちぼちとデータシート眺め始めとりますw

MasterCP用ブラシレスアンプ基板製作(電源実装)

休日返上でバタバタとしつつも、アンプ製作も気になってしゃ~ないw

てか、N氏が気になってしゃ~ないみたいで、ケツを叩かれつつ、合間にチマチマと作業w

前回、試作用の基板が一応完成した・・・ハズなんで、部品実装に着手。

とはいっても、現時点、ウチの環境だとロクな設備がないので、なんつ~か、目隠しして手探りで出口の扉を探す、つーの?

リビングへのドアノブみ~っけ!ガチャ・・・トイレかよっ!って匂いで分かるw
みたいなwww
なんか、そんな感じw


設備つ~のは、まぁ、基本オシロが欲しいねんけど、これえ~な~って、ゲッツいのんやったらT-REXが4~50機、アンプやったら4~500個買えてまうw
みたいなw
ん~、趣味の延長的に使うなら4~5万でもソコソコのん、あるみたいやしそれで十分やねんけどな・・・
テクトロのん、新品でもめちゃめちゃ安いの出てるみたいやし・・・
中古でもエエなぁ、真剣に考えよっかなw

あと、めっさ欲しいのが電流制限付きの安定化電源。
こいつもバカ高いw
ハイぺリオンの電源なんかマジおもちゃに見えるくらいやなw
大人のおもちゃやけどw

でも、どっちかあげるっていわれたら迷わずハイぺリオンって言っちゃいそうやけどw
すぐ遊べるしw

まぁ、慢性貧乏暇無しな俺的には、「たられば」をゆーててもしゃ~ないんで、目隠し手さぐりで、N氏のノウハウと経験値を巧みに引き出す方式で決まりやなw


そんなこんなで、まずは電源周りから。

RC用のアンプ(今はヘリ用?しかみてない)って、いろんなヤツを全部開けて調べた訳じゃないねんけど、ピルさん(元はひでさんの?)とかから、調査用に提供してもらったりしてた幾つかのアンプを眺めてて、不思議に思ってたのが電源周りやねんけど、いわゆるBECってやつとか、なんでか、殆どがバッテリーから
必要な電源を生成するのに、単なるドロッパーを使ってるねんな。

今時、DDコン(DCDCコンバータ)なんか、リファレンスも部品もありふれてるやろし、勿論至る所に組み込まれて部品玉数も出回ってコストも実働実績もあるやろうに・・・なんでか、ドロッパー。

回路が簡単になるっちゃ、そやねんけど、熱にして捨ててまうねんから、効率が悪いんちゃうんけ?
特に3セルやら6セルになってくると、電圧が高くなってくるので、受信機、サーボやらの駆動電圧との差が大きくなってくる思うねんけどな・・・

つーわけで、その辺拘るN氏的には、迷いも無くDDコンを積む方向を採用した訳やねん。
組む方の俺は簡単な方がええねんけどw

ただ、なんでDDコンが使われていないか、俺らの知らんRCヘリならではの理由があるのかもしれん・・・
お値段のお高い、国産メーカのアンプでもレギュレーターなんやろか・・・。
ま、技術的背景なのか、政治的背景なのか、その理由は分からんまま先に進めてまうけどw


で、電源周りを載っけると、こんな感じ。

MasterCPブラシレスアンプ部品実装 MasterCPブラシレスアンプ部品実装 MasterCPブラシレスアンプ部品実装

なんつ~か、Lがでっついのw
これ、なんとかし~や~、やなw



で、いよいよ火入れw
静かに電源をつっこんで、煙が出ないか注視しつつ、音にも耳を澄ますw
なんでかって、測定器あらへんからや!www

シ~ン・・・期待有り → 淡々と各部電圧チェックに進む。
プチ・・・・ん!?え~まぢか~!なになに~、今のんなんや~!って騒ぐ。
パンっ・・・ぎゃはははは!と大笑いして、本日終了~とか言いながら、一服しに行くw

大体、そんな感じのどれかになるねんw

安定化電源が無いから、とりあえずスイッチング電源から供給。
一応、12V11A程度のパワーみたいなんで、それ以上の電流は止まってくれるはず。
とはいっても、パターンが焼けるのと電源がシャットダウンするのどっちが早い?つー問題で、結果は見えてるねんけど、何かあっても止め度も無く放電し続けてくれるバッテリーより100倍マシやなw
MasterCPブラシレスアンプ部品実装電源評価

で、火入れ結果は、シ~ン・・・・良かったw
で、しばらく放置・・・シ~ン・・・良かったw

さて、各部の電圧チェック。
今回の手作り基板はスルーホールが限りなく怪しいので、両面の随所にきちんと電源が来ているかをこの状態でチェック。

表面も裏面も各所11V、5Vも全てちゃんと出とる。



「とりあえず、責任果たしたで~w」とN氏。

いやいや、こっからやでw

とりあえずDDコン回りは動いとんな・・・負荷テストはしてへんけどw
負荷変動してちゃんと制御効くかやな。


各ケーブル類接続
MasterCPブラシレスアンプ部品実装電源周り
めっきりアンプらしくなってきた。形だけはw
モーター線はまだまだ先の話しやなぁ。
本当は、部品実装がものすご、やりにくくなるんで、ケーブル類は一番最後がえ~ねんけど、デバッグしもってなんでしゃ~ない。

慎重に慎重を重ねて・・・レシーバーに入るコネクタ端子部分で、もっかい電圧測定。
MasterCPブラシレスアンプ部品実装電源評価

の~ぷろぶれむw


残務やら用事やら、あったりしたので、とりあえず、ここで一段落として、次回持ち越し。

MasterCP用ブラシレスアンプ基板製作(スルーホール加工作業)

さてと、さらさらっと、続き。

今回はスルーホールの処理作業。


このスルーホールは基板の表面と裏面を繋ぐ為の穴。
今回は試作つーことで加工が手作業なのと、信号ラインのスルーホールは0.3mmの穴径なので、
手打ち用のスルーホールピンが無い。

なので、穴に0.28mmの銅線を通して、両面を半田付け。
その後、半田を吸い取って、極力面一の所でカットする。

ただ、問題は、ホンマの面一にしてしまうと、パターンと銅線が切り離れてしまうので、そうならないように1か所筒、現物合わせで、0.1mm程度パターン面より飛び出る感じに製作する。

ただ、スルーホールはメインチップなどのデバイスの下にも存在するので、その部分はもしかすると少しデバイスの腹が浮くイメージとなってしまうが、今回の試作では、放熱だなんだかんだ・・・って所は無視するので、
そのまま実装する予定。

その他、電源、GND回りは、結構な・・・いや、相当な電流が流れるので、スルーホールは0.5mmでN氏に
書き直してもらった。
なので、今は穴を0.5mmで開けてる。
銅線の0.48mmとかを探してんけど、無かったらしく、とりあえず0.45mmの銅線を調達してきたので、それを使って接続作業をやった。


こんな感じ。

MasterCPブラシレスアンプ基板スルーホール処理 MasterCPブラシレスアンプ基板スルーホール処理 MasterCPブラシレスアンプ基板スルーホール処理


う~ん、汚ちゃね~www


にしても、このスルーホール処理、想像以上に、むちゃむちゃシンドかったw

想像ではさくさく、っと終わるはずやってんけど・・・

銅線挿して、両面半田して、半田吸い取って、カットする・・・って作業を

0.3mmが21本
0.5mmが49本

特に0.5mmは線径0.45mmしか無かったので、グスグスで抜け落ちよるしw



それから、N氏が「ここにカプトンテープ貼っといて」と・・・。

「なんやそれwクルトン?いや、カプトンってなんやw」

絶縁用の耐熱テープだとか・・・

「んなもん、あるかっ!セロハンテープでええんちゃうけ?」


要は、パターンレイアウトの際に、2層しかない為に、どうしても配置が出来なかったのがDC12Vラインだったらしい。

で、そのDC12Vのパッドがデバイスの下に配置されとんねんけど、そのデバイスには放熱用に腹にGNDを持っとるねんな・・・。
なので、絶縁せずに実装すると、ショートする訳やw

まぁ、意味は分かった・・・と。

で、その、クルトン・・・カプトンテープかそれに代わるもの・・・レジストを塗っとくか?とか言いつつ。

そもそも、どんなヤツやねん・・・

「黄色のセロハンみたいなやつやねんけど・・・」

「それやったら。ここにあんで~」

MiniCPメインモーターポリイミドカプトンテープ


「おっ、それそれwww」

Mini CPの排部品が役に立つ時が来るとはwww

結局なんやかんやで、あえて深くは触れんが、
テレメトリーは使こてへんし、温度センサーは飾りやし、これ使ことこか・・・みたいなw

あれやな、フレキシブル基板やケーブルに使われとるやっちゃな。

で、こうなった。

MasterCPブラシレスアンプ基板スルーホール処理

本チャン基板では、電源は内層を通るので全く問題ないねんけど、今は手作り試作なんで、
この辺は、しゃ~ないわw



今日のところはこの辺で許しといたろかw
前回と比べ、あんまり進んでなさそうに見えるねんけど、めちゃめちゃ、シンドかったわw

これで、一応、生基板つーか、パターンは形的には完成やな。
にしても・・・汚ね~w

動きゃ、え~ねんwww
気にすんなw

と、言い聞かせつつ、寝るw

電源組んでテスト・・・も頭よぎったが・・・ココに来て、焼けてもたら寝られへんしw
次工程はパターンをテスターチェックしもって、頭さえてる時間帯に火入れと行きましょ。

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mini-Xと出会いRCヘリの世界の扉を開いてしまった精神年齢17歳のオッサン。3Dフライトを目指す備忘録ブログ。
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