ArduinoでDCモーターの角度制御

質問

arduinoでDCモーターの角度のフィードバック制御をしたく思っており、エンコーダーで角度を計測しながら、一定時間毎(10ms)にモーターに制御入力を入れたいです。エンコーダーで角度を計測するには外部割り込みが必要で、一定時間ごとにモーターへの電圧を変化させるにはタイマー割り込みが必要だと思います。この場合どのようなプログラム構成にすれば良いのでしょうか？void setup( )の中に、

attachInterrupt(interrupt, function, mode) ;
MsTimer2::set(unsigned long ms, void (*f)()) ;
MsTimer2::start();

を書けば良いのでしょうか？この場合、タイマー割り込みで実行される関数 void (*f)()の処理中に、外部割り込みのイベントが発生した場合、functionを実行してくれるのでしょうか？また、functionの実行中にタイマー割り込みが入ることもあり得るのでしょうか？この場合、エンコーダによる角度計測がきちんと行われないことになると思うので、どうすれば良いでしょうか？

ご教授のほどどうぞよろしくお願い致します。

回答No.2

lumiheart · ベストアンサー

ＤＣモータの仕様書をよく読みましょうね
いにしえの名機 FA-130は本家では既に絶滅危惧種なんだけれど
https://www.monotaro.com/p/0526/3956/?utm_source=Overture&utm_medium=cpc&utm_campaign=880162_6493296903&utm_content=80894682914&utm_term=b_381658354020_x_dsa-1212116371400&yclid=YSS.1000403920.EAIaIQobChMIv7fB043i7wIVCWoqCh0eJwQREAAYAiAAEgLz1fD_BwE&gclid=CI-fgNiN4u8CFQUSvAodSXQPLg&gclsrc=ds
1.5V 8600rpm
https://product.mabuchi-motor.co.jp/detail.html?id=11

8600rpmとは1秒間で１４３回転する！
１ミリセカンドで５１度回る

もちろん速度制御無しでの全速回転ですけど
では、PWMで電圧落としたら１ｒｐｍで回せるか？
答え：回せません
単純計算で１／８６００Ｖ＝０．１６ミリボルト
圧倒的にトルク不足でベアリング抵抗にすら勝てず回らない

じゃあと１６０ミリボルトくらいに挙げるとイキナリ１００ｒｐｍくらいで回ってしまう
答え：不感帯
https://www.m-system.co.jp/mstoday/backnum/2012/04/mame/index.html
それを回避するために、高速応答は必須

どーゆー事か？
１００ミリボルトを０．1ミリセカンドくらいの短時間印加して
２度回転しちゃって行き過ぎたのでマイナス８０ミリボルトで逆転させて、、、
ってゆーよーに正転逆転を高速で繰り返して極低速運転が可能になる

よーするにゆっくり回すのはとっても困難

安価なオープンループドライバで速度制御できるのは１／１００くらいの速度まで
つまり、１００ｒｐｍ以下で回すのは不可能レベル

タミヤ ギアボックス
https://www.tamiya.com/japan/products/70167/index.html
https://www.tamiya.com/japan/products/72007/index.html

産業ロボット向けサーボモータは０．１ｒｐｍでも安定的に回せる
https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/pmerit/index.html
https://www.e-mechatronics.com/product/servo/sgmx/motors/sgmxj/index.html
https://www.renesas.com/jp/ja/application/industrial/48v-position-control-solution
但し、高価！
高価なれどコスパ最高なので、お値打ちとも謂える

お礼

ありがとうございます！大変勉強になりました。なるほどDCモーターは不感帯があるので、低速回転は難しいのですね。ありがとうございました！

回答No.1

lumiheart

問答無用でモータドライバのエンコーダフィードバック付きのやつ
https://www.switch-science.com/catalog/3169/
安価なモータドライバにはエンコーダフィードバックが憑いて無い
https://www.switch-science.com/catalog/3935/

＞一定時間毎(10ms)にモーターに制御入力を入れたいです
そんな低速じゃあ無理だって何度も書いてるんだけど無視されてる
https://www.switch-science.com/catalog/3459/
「ソフトウェアの特徴」
「位置/速度制御を行う加速度メジャーループ（制御周期200 us）と電流マイナーループ（制御周期50 us）」

お礼

ご回答ありがとうございます。なるほどモータドライバのエンコーダフィードバック付きのやつというものがあるのですね。とても助かります。サンプル時間については、別の質問サイトで1msでDCモーターをフィードバック制御したいと書いたら、

「>一定時間毎(1ms)にモーターに制御入力を入れたいです
この時点で破綻していると思います。モーターの反応速度はそんなに速くありません。時定数を適切に設定しないと、制御系はまともに動きません。
まぁ、そもそも
>DCモーターの角度のフィードバック制御
という話自体「無茶」な感じがありますが。どれだけの減速比のギアをいれるのでしょう?」

と言われました。。。でもやはり、回答者様の言う通り、1msの方が良いのでしょうか？