RCサーボコントローラ

RCサーボモータについてのエントリでは、RCサーボの個体差や機械的制約を吸収できるように、コントローラで調節できるようにするとよいということを書きました。
一例として、以前人力飛行機の操縦システムとして採用していた物を紹介します。実際に使っていたものはPICマイコンを用いたデジタル制御なのですが、今回はOPアンプと555をもちいたアナログ回路としてみました。


以下が回路図です。


001_20081103013228.png


アルゴリズムを式で表すと

[サーボ指示値]=[ゲイン]×([ハンドル]-[ハンドル初期値])+[サーボ初期位置]

となります。
これらの各パラメータと周波数を、それぞれ対応する半固定抵抗つかって調整することができます。

次にLTspiceでのシミュレーションを示します。抵抗のパラメータが少し異なってますが・・・(現実はシミュレーション通りには行かないこともあるということで勘弁してください。)


002_20081103013312.png

003_20081103013335.png



ハンドルのボリュームを変化させたときの各ノードの挙動を見るため、ハンドルを最小から最大まで2.5kΩステップでスイープさせたTran解析を行いました。グラフ中の黄緑で表されたパルス幅が変化しているのが読み取れます。付録としてこのシミュレーションのスケマティックを載せておきました。

今回は、面白がってアナログ回路で組んで見ましたが、半固定抵抗を多用していることもあり、信頼性においてマイコンを使ったデジタル制御のものよりも劣ります。というか普通はマイコンで作りますよね。

○付録
実際に作成した回路の外観です。


004.jpg

005.jpg


本エントリで使用した、LTspiceシミュレーションのスケマティックを載せておきます。

controller.asc
Version 4
SHEET 1 880 900
WIRE -640 -320 -736 -320
WIRE 336 -320 336 -352
WIRE -848 -304 -928 -304
WIRE -800 -304 -848 -304
WIRE -32 -304 -96 -304
WIRE 256 -304 192 -304
WIRE -96 -272 -96 -304
WIRE -32 -240 -96 -240
WIRE 336 -240 192 -240
WIRE -848 -176 -848 -304
WIRE -784 -176 -848 -176
WIRE -640 -176 -640 -320
WIRE -640 -176 -704 -176
WIRE -608 -176 -640 -176
WIRE -480 -176 -528 -176
WIRE -432 -176 -480 -176
WIRE -304 -176 -352 -176
WIRE -32 -176 -128 -176
WIRE 272 -176 192 -176
WIRE 336 -176 336 -240
WIRE 336 -176 272 -176
WIRE 336 -160 336 -176
WIRE -928 -144 -928 -304
WIRE -32 -112 -128 -112
WIRE 272 -112 192 -112
WIRE 336 -48 336 -96
WIRE -480 -32 -480 -176
WIRE -432 -32 -480 -32
WIRE -304 -16 -304 -176
WIRE -304 -16 -368 -16
WIRE 272 -16 272 -112
WIRE 272 -16 -304 -16
WIRE -928 0 -928 -64
WIRE -432 0 -480 0
WIRE -800 112 -848 112
WIRE -640 112 -720 112
WIRE -608 112 -640 112
WIRE -480 112 -480 0
WIRE -480 112 -528 112
WIRE -432 112 -480 112
WIRE -304 112 -352 112
WIRE 368 144 368 112
WIRE -32 176 -160 176
WIRE 272 176 272 112
WIRE 272 176 192 176
WIRE -304 224 -304 112
WIRE -304 224 -480 224
WIRE -160 224 -160 176
WIRE -928 240 -928 80
WIRE -848 240 -848 112
WIRE -848 240 -928 240
WIRE -800 240 -848 240
WIRE -32 240 -112 240
WIRE 368 240 368 224
WIRE 368 240 192 240
WIRE -640 256 -640 112
WIRE -640 256 -736 256
WIRE 368 256 368 240
WIRE -112 272 -112 240
WIRE 272 272 -112 272
WIRE -96 304 -96 -240
WIRE -32 304 -96 304
WIRE 272 304 272 272
WIRE 272 304 192 304
WIRE -480 320 -480 224
WIRE -416 320 -480 320
WIRE -304 336 -304 224
WIRE -304 336 -352 336
WIRE 272 336 272 304
WIRE 368 336 272 336
WIRE 368 352 368 336
WIRE -32 368 -96 368
WIRE 368 448 368 416
WIRE -928 496 -928 464
WIRE -640 496 -640 464
WIRE -368 496 -368 464
WIRE -928 608 -928 576
WIRE -800 608 -928 608
WIRE -640 608 -640 576
WIRE -528 608 -640 608
WIRE -368 608 -368 576
WIRE -240 608 -368 608
WIRE 0 608 0 560
WIRE -928 640 -928 608
WIRE -640 640 -640 608
WIRE -368 640 -368 608
WIRE 0 720 0 688
WIRE -928 752 -928 720
WIRE -640 752 -640 720
WIRE -368 752 -368 720
FLAG 0 720 0
FLAG 0 560 VCC
FLAG 368 112 VCC
FLAG 272 112 VCC
FLAG -96 368 VCC
FLAG 368 448 0
FLAG -160 224 0
FLAG 256 -304 VCC
FLAG -128 -112 VCC
FLAG 336 -352 VCC
FLAG 336 -48 0
FLAG -96 -272 0
FLAG -128 -176 Output
IOPIN -128 -176 Out
FLAG -928 752 0
FLAG -640 752 0
FLAG -368 752 0
FLAG -240 608 PGND
FLAG -416 352 PGND
FLAG -800 608 HANDLE
FLAG -528 608 NEUTRAL
FLAG -800 -336 NEUTRAL
FLAG -800 272 HANDLE
FLAG -928 464 VCC
FLAG -640 464 VCC
FLAG -368 464 VCC
FLAG 272 -112 CTRL
FLAG 272 -176 THRS
SYMBOL Misc\\NE555 80 272 R0
SYMATTR InstName U1
SYMBOL res 352 128 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 277k
SYMBOL res 352 240 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 4.7k
SYMBOL voltage 0 592 R0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value 6V
SYMBOL cap 352 352 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 0.1u
SYMBOL Misc\\NE555 80 -208 R0
SYMATTR InstName U2
SYMBOL res 320 -336 R0
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value 22k
SYMBOL cap 320 -160 R0
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 0.1u
SYMBOL res -336 -192 R90
WINDOW 0 5 56 VBottom 0
WINDOW 3 27 56 VTop 0
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Value 10k
SYMBOL res -512 -192 R90
WINDOW 0 5 56 VBottom 0
WINDOW 3 27 56 VTop 0
SYMATTR InstName R5
SYMATTR Value 22k
SYMBOL res -336 96 R90
WINDOW 0 5 56 VBottom 0
WINDOW 3 27 56 VTop 0
SYMATTR InstName R6
SYMATTR Value 10k
SYMBOL res -512 96 R90
WINDOW 0 5 56 VBottom 0
WINDOW 3 27 56 VTop 0
SYMATTR InstName R7
SYMATTR Value 22k
SYMBOL res -688 -192 R90
WINDOW 0 5 56 VBottom 0
WINDOW 3 27 56 VTop 0
SYMATTR InstName R8
SYMATTR Value 7.5k
SYMBOL res -704 96 R90
WINDOW 0 5 56 VBottom 0
WINDOW 3 27 56 VTop 0
SYMATTR InstName R9
SYMATTR Value 7.5k
SYMBOL res -944 -160 R0
SYMATTR InstName R10
SYMATTR Value 15k
SYMBOL res -944 -16 R0
SYMATTR InstName R11
SYMATTR Value 50k
SYMBOL res -944 624 R0
SYMATTR InstName R12
SYMATTR Value {R}
SYMBOL res -944 480 R0
SYMATTR InstName R13
SYMATTR Value {25k-R}
SYMBOL res -656 624 R0
SYMATTR InstName R14
SYMATTR Value 12.5k
SYMBOL res -656 480 R0
SYMATTR InstName R15
SYMATTR Value 12.5k
SYMBOL res -384 624 R0
SYMATTR InstName R16
SYMATTR Value 11.5k
SYMBOL res -384 480 R0
SYMATTR InstName R17
SYMATTR Value 13.5k
SYMBOL Opamps\\opamp -400 -80 R0
SYMATTR InstName U3
SYMBOL Opamps\\opamp -384 272 R0
SYMATTR InstName U4
SYMBOL Opamps\\opamp -768 -256 M180
SYMATTR InstName U5
SYMBOL Opamps\\opamp -768 192 R0
SYMATTR InstName U6
TEXT 120 544 Left 0 !.tran 0 50ms 15ms
TEXT 120 576 Left 0 !.lib opamp.sub
TEXT 120 608 Left 0 !.step param R list 7.5k 10k 12.5k 15k 17.5k


tag: サーボ LTspice パラメトリック解析 

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LTspiceAkaiKKRmachikaneyamaScilabKKRPSoCOPアンプCPA強磁性PICモンテカルロ解析常微分方程式odeトランジスタecalj状態密度DOSインターフェース定電流スイッチング回路PDS5022半導体シェルスクリプト乱数レベルシフトHP6632A温度解析分散関係I2Cトランジスタ技術R6452A可変抵抗ブレッドボードセミナーバンドギャップ数値積分確率論反強磁性偏微分方程式バンド構造絶縁熱設計非線形方程式ソルバフォトカプラシュミットトリガLEDLM358カオスISO-I2C三端子レギュレータGW近似A/Dコンバータカレントミラーアナログスイッチ数値微分マフィンティン半径TL431発振回路サーボPC817CUSB直流動作点解析74HC4053補間FFTBSch開発環境パラメトリック解析2ちゃんねるチョッパアンプ量子力学bzqlty電子負荷イジング模型LDA標準ロジックアセンブラ基本並進ベクトルブラべ格子単振り子熱伝導位相図TLP621キュリー温度繰り返し状態方程式MaximaVESTAスイッチト・キャパシタ相対論FETランダムウォークスピン軌道相互作用SMP六方最密充填構造抵抗不規則合金ewidthスレーターポーリング曲線GGAラプラス方程式cygwingfortranQSGW失敗談コバルト条件分岐TLP521テスタLM555Writer509TLP552格子比熱マントルデータロガー自動計測詰め回路ガイガー管ダイヤモンドQNAPMCUFXA-7020ZR過渡解析三角波UPSNE555固有値問題熱力学ブラウン運動フェルミ面awk起電力第一原理計算OpenMPfsolveubuntu最大値xcrysden最小値最適化仮想結晶近似VCA差し込みグラフスーパーセル井戸型ポテンシャル平均場近似シュレディンガー方程式FSMフラクタルOPA2277固定スピンモーメント2SC1815全エネルギー合金multiplotgnuplotc/aTeX結晶磁気異方性interp1ウィグナーザイツ胞初期値マンデルブロ集合疎行列面心立方構造fcc不純物問題非線型方程式ソルバフィルタL10構造PGA半金属二相共存SICZnOウルツ鉱構造BaO重積分クーロン散乱磁気モーメント電荷密度三次元CIF岩塩構造CapSenseノコギリ波デバイ模型ハーフメタル正規分布フォノンquantumESPRESSOルチル構造スワップ領域リジッドバンド模型edelt縮退キーボード軸ラベルグラフの分割凡例トラックボールPC不規則局所モーメント片対数グラフトランス両対数グラフCK1026MAS830L直流解析Excel円周率パラメータ・モデルヒストグラム日本語最小二乗法等価回路モデルGimp線種シンボルTS-110TS-112PIC16F785LMC662化学反応文字列specx.f入出力ifortマテリアルデザインヒストグラム確率論Realforce等高線ジバニャン方程式P-10Ubuntuナイキスト線図Crank-Nicolson法陰解法熱拡散方程式HiLAPWAACircuit連立一次方程式負帰還安定性境界条件EAGLEMBE関数フィッティング

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