admin_wp – ページ 46 – Blowing in the wind

2021年12月25日2021年12月27日

FreeRTOS

やはりシングルタスクではアプリ作りづらい（作れない）ので、リアルタイムOSを導入してみようと思う。

使うのはタスクスケジューラーとメッセージ機能ぐらいだろうけど、これが使えれば十分。

プロセッサ系でArduino MKR WiFi 1010もサポート対象のようだから、ライブラリだけインストールしてみた。まずは簡単な機能で動作確認してみることから始めます。

<追記>

サンプル動かそうとするとavr/io.h見つからないとコンパイルエラー、何故かなと思ったらArduino MKR WiFi 1010はCPUがSAMD21系だからライブラリが違う。適切なライブラリをインストールして、不要なライブラリはディレクトリから削除してIDEを再立ち上げすると大丈夫そうです。

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2021年12月24日2021年12月24日

システムの電源電圧

今まで安定化電源で高め(およそ9V)の電圧でデバッグしてますが、DCモーターはPWMで電圧制御できるからまだしも、ステッピングモーターは5V定格だから、Arduinoシステムの電源電圧の決定しないといけない。

① Arduino本体：Vinは6~12V

② DCモーター : 6V

③ ステッピングモーター：5V

④ 超音波距離センサー：3.3V（Arduino本体から供給）

ということで概ね6Vということで良いだろう。単三４本でアルカリもしくはNiH電池直列で作ろうと思ってますが、デバッグ用の安定化電源はmin 9Vしか出ないから、DC-DCで6V以下に落として、かつ可変電圧にしてデバッグするためにDC-DCコンバーター製作。おそらく今後も必要になるだろうからちゃんと作る。

推奨回路図

裏側（センス線だけが未配線、かつこのままだと可変範囲が反対になるから可変抵抗のGND側と電源側を入れ替えてます）

表側（大容量の電解Cap手持ちで470μF一個しかなかったから、出力側にだけ取り付け、発振防止用の0.1μFは両方に）

出力品質確認（無負荷です、本来は負荷変動時も確認必要）

以上で考えたけど、Arduino自体がVinで4.8Vぐらいまで低下するとまともに動かなくなるようだから、変則的だけけれども結局単三のNiHの５直ということになりそう。

admin

2021年12月23日2021年12月23日

超音波レーダーを動かす

URM37の今売られてるのはV4.0、V3系から制御ICも変わっていて使い方も多少異なるようです。

URM37には機能は超音波センサー以外もあるらしいが今使うのは距離センサーでレーダー的に。V4のサンプルプログラムは見つからないのでV5参照、おそらく部品配置同じだから使い方も同じだろうから。

URM37の動作電圧は3.3~5.5VでArduino自身は内部3.3V動作だから、電源はArduinoの3.3V出力から供給して、制御ピンは

// # Pin 3 (Arduino) -> Pin 7 ECHO (URM V5.0)
// # Pin 5 (Arduino) -> Pin 6 COMP/TRIG (URM V5.0)

のように、トリガーはDIOの7、戻りのパルスはDIOの6で受けています。

工場出荷時のデフォルトはTTLになっているのでジャンパー設定は不要、というかジャンパー設定が存在しない。使い方含めて以下のメーカーサイトに記載あります。

https://wiki.dfrobot.com/URM37_V5.0_Ultrasonic_Sensor_SKU_SEN0001_

The factory default settings

Serial TTL level
Measure mode: PWM trigger
Comparison of distance : 0
Automatically measure interval time:25ms
Internal EEPROM Data are all 0x00
the EEPROM address are unavailable: 0x00~0x04, please do not try to modify the data.

一番手間の掛からなそうな、デフォルトのPWM trigger modeで使います。動作確認コードはDIOだけは変更設定して他はほぼそのまま使っています。

// # Editor : roker
// # Date : 05.03.2018

// # Product name: URM V5.0 ultrasonic sensor
// # Product SKU : SEN0001
// # Version : 1.0

// # Description:
// # The Sketch for scanning 180 degree area 2-800cm detecting range
// # The sketch for using the URM37 PWM trigger pin mode from DFRobot
// # and writes the values to the serialport
// # Connection:
// # Vcc (Arduino) -> Pin 1 VCC (URM V5.0)
// # GND (Arduino) -> Pin 2 GND (URM V5.0)
// # Pin 6 (Arduino) -> Pin 4 ECHO (URM V5.0)
// # Pin 7 (Arduino) -> Pin 6 COMP/TRIG (URM V5.0)

// # Working Mode: PWM trigger pin mode.

int URECHO = 6; // PWM Output 0-50000US,Every 50US represent 1cm
int URTRIG = 7; // trigger pin

unsigned int DistanceMeasured = 0;

void setup()
{
//Serial initialization
Serial.begin(9600); // Sets the baud rate to 9600
pinMode(URTRIG, OUTPUT); // A low pull on pin COMP/TRIG
digitalWrite(URTRIG, HIGH); // Set to HIGH
pinMode(URECHO, INPUT); // Sending Enable PWM mode command
delay(500);
Serial.println(“Init the sensor”);

}
void loop()
{
Serial.print(“Distance=”);
digitalWrite(URTRIG, LOW);
digitalWrite(URTRIG, HIGH);

unsigned long LowLevelTime = pulseIn(URECHO, LOW) ;
if (LowLevelTime >= 50000) // the reading is invalid.
{
Serial.println(“Invalid”);
}
else
{
DistanceMeasured = LowLevelTime / 50; // every 50us low level stands for 1cm
Serial.print(DistanceMeasured);
Serial.println(“cm”);
}

delay(100);
}

距離センサーの精度としては、対象物が多少傾いていてもセンターから多少外れてもきちんと距離を出してくれるので使えるセンサーです。

admin

2021年12月22日2021年12月22日

DCモーターを動かす(w/ PWM)

部品も揃ったので、機能ごとの動作確認を行なっていきます。

まずはDCモーターからですが、両輪の回転差を発生させないと直進しかできないので、ただしモーターの特性は不揃いなので曲がりますが、PWMを使って実質DCモーターへの供給電圧をコントロールすることで、直進性あるいは回転を実現します。

PWMに使えるピン　11（D0～D8、D10、A3、A4）
1周期　732Hz

との情報から、D0とD5をPWM制御、D1~D4を回転方向制御に使います。

Arduinoのコードは以下の通り。元のソースではPWMのduty（0~255指定）を可変していますが、電源電圧9.2Vぐらい（デバッグ時は外部の低電圧電源使用）だとdutyが30%以下あたりでモーターは回らなくなるので固定値を使って確認しています。

pinModeのピン番号指定は0から始まります。

————————————————–

// デジタルピンの定義
// pin number start from 0(D0)
const int IN1 = 1;
const int IN2 = 2;
const int IN3 = 3;
const int IN4 = 4;
const int ENA = 0; // PWM制御で使うENAピンをD9に(モーター1のPWM制御ピン)
const int ENB = 5; // PWM制御で使うENBピンをD10に(モーター2のPWM制御ピン)

int i = 0;
int step = 5;

void setup(){

pinMode(IN1, OUTPUT); // デジタルピンを出力に設定
pinMode(IN2, OUTPUT);
pinMode(IN3, OUTPUT);
pinMode(IN4, OUTPUT);
pinMode(ENA, OUTPUT);
pinMode(ENB, OUTPUT);

}

void loop(){

digitalWrite(IN1, HIGH); // HIGH LOWの組み合わせでモーター回転
digitalWrite(IN2, LOW); // 2つのモーターを正回転
digitalWrite(IN3, HIGH);
digitalWrite(IN4, LOW);

for(i=0; i<=255; i=i+step){ // PWM制御のデューティー比を指定してモーター回転速度を変える
analogWrite(ENA, 160);
analogWrite(ENB, 160);
delay(50);
}

delay(1000);

digitalWrite(IN1, LOW); // HIGH LOWの組み合わせでモーター回転
digitalWrite(IN2, HIGH); // 2つのモーターを逆回転(上記とは反対に回転)
digitalWrite(IN3, LOW);
digitalWrite(IN4, HIGH);

for(i=0; i<=255; i=i+step){ // PWM制御のデューティー比を指定してモーター回転速度を変える
analogWrite(ENA, 80);
analogWrite(ENB, 220);
delay(50);
}

delay(1000);

}

————————————————–

参考情報及びソースは以下のサイトから。

https://burariweb.info/electronic-work/arduino-learning/arduino-motor-driver-l298n.html#L298N-2`

動作の状況は以下の動画から、分かりづらいですが（途中でモーターの回転音が一瞬途切れた時）順方向から逆方向に回転しています。

admin

2021年12月21日2021年12月25日

Arduino内蔵のEEPROM

何らかの状態保存しておきたい時に使える不揮発記憶としての使い方。

http://7ujm.net/micro/arduino_eeprom.html

何に使いたいかというと、手元にあったステッピングモーターをサーボモーターの代替えに使いますが、移動量しか知ることができないので次の電源オン時に絶対位置がわからなくなるから電源オフ時に位置情報を保存したかったから。

ステッピングモーター使えばそんなことは考慮不要なのですが。

と思ったらArduino MKR WiFi 1010にはEEPROMないんだ。ということは電源オフ時の処理として、ステッピングモーターの初期化処理（最初の位置に戻す）しないといけない。

admin

2021年12月20日2021年12月27日

Arduino(MKR WiFi 1010)のステッピングモーター制御ライブラリ

ステッピングモーターの制御をどうやってやるのかなと思っていたら、Arduino IDEにはStepper.hというライブラリがあって簡単に制御できるようです。

注意すべき点は、関数の引数の記述でしょうか。

以下のリンクからの引用です。

——————————————————

注意点はStepper(steps,pin1,pin2,pin3,pin4)で使用するピンを選びますすが、

ステッピングの磁励順番ではないので注意です。

記載の順番はSteper(Steps,A,A,B,B)

以下の回路図ならば、

Stepper myStepper(100, 8, 10, 9, 11);

と記述します。

https://electronic.tousekice.com/arduinoでステッピングモーターを回す%E3%80%82/

https://omoroya.com/arduino-lesson28/

<P.S>

動きが変（予定移動量のほぼ半分しか動かないし、脱調しているように正確に刻まない）だなと思っていたら、出力をLowにしてもD11はHighのままであることにドライバ基板上のledでわかった。設定方法が他のビットとは違うのかもしれないけど、D12も同じでD13は制御可能だったから11 -> 13に変更したら思った通りに動作するようになりました。D11/12はI2C用のピンであることと関連があるのかも知れない。

admin

2021年12月19日2021年12月25日