プーリー駆動の付け替えで、24V 時 10000rpm と 4300rpm を切り替えられるということになっている。自分の環境ではこの加え、PWM コントローラによる電圧可変である程度回転数を変えられる (M3 S5000 みたいな) ようにしている。

pru_generic の pwm_period

BeagleBoneBlack + Machinekit で動かしていて、PWM 出力は pru_generic のものを使っている (ハードウェアPWMではない)。PRU の実行サイクルは 100kHz (10000ns) ごとなため、あまり高い周波数で PWM 出力ができない。

使っている PWM コントローラの入力周波数は1kHz〜10kHz 周期でいうと 1000000ns-100000ns なので、1kHz のPWM周波数でやれば分解能が最も高くなる。が、PWM 周波数が可聴域の高感度な周波数だとうるさいので悩ましいところ。

なんとなくやる気が沸いたのでプーリーの設定を machinekit 側 GUI で切り替えできるように作りこんだ。回転数計もそのうち(再び)組込みたい。

実測

pwm_period を変えたケースでも試してグラフ化してみた。オープンループ・フィードバックなし負荷なしでただ回しているだけなのでここにさらに切削抵抗が加わると減速する。

  • 使っているコントローラのせいか、最大電圧が22Vぐらいなので本来はもうすこしスピードが出ると思われる
  • あまりリニアに変化していない
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HS2234 という名前のレーザー式タコメーターをAliexpressで買った (1300円弱)。2.5rpm〜99999rpm まで測れるという触れこみ。電源が単4電池なので(この手のありがちなのは9V電池)ちょっと優しい。

接触で測ることはできず、非接触のみ。

  • 対象までの距離 50mm〜500mm
  • 精度 ± 0.05% rdg + 1 digital

特に使いかたで難しいところはない。説明書 (中国語と英語) がついてくる。おそらくあまり複雑なことはせずパルスをカウントしているだけなので、再帰反射テープはつけないとダメっぽい (付属する)。

あんまり近付けると受光部にレーザー光が入らないので気をつける必要がある。

カウント精度チェック

シグナルジェネレータで duty cycle 10% のパルスを発生させ、LED を光らせて HS2234 の受光部にあてる。

rpm は周波数に60を乗じるので、100Hz のとき 6000rpm になる。

  • 1666Hz (99960rpm) → 表示 99954
  • 1500Hz (90000rpm) → 表示 89995
  • 1000Hz (60000rpm) → 表示 59997
  • 167Hz (10020rpm) → 表示 10019rpm
  • 100Hz (6000rpm) → 表示 5999rpm
  • 1Hz (60rpm) → 表示 59.9rpm
  • 0.5Hz (30rpm) → 表示 29.9rpm
  • 0.1Hz (6rpm) → 表示 5.9rpm

パルスが理想的なら十分な精度そう。なんかどうも必ず-1カウント低い値が出ているような気もするが……

表示が安定するまで若干時間がかかる。0.5s ごとに表示を更新するみたいだけど5秒〜30秒ぐらいやらないと安定しない。

回転計のアルゴリズムの考察

この回転計はおそらく単純にパルスをカウントして演算しているだけなので、周波数カウンタと同様の原理といえる。

理想をいえば反射材からのパルスではなく波形の繰り返し成分から周波数成分を見つけてほしい。FFT して成分解析すればできそう、だけど言うほど簡単ではないのだろうなあ。

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Beagle Bone Black + Machinekit での CNC 制御 (Sable-2015)で機械仕様から各軸のSCALEを求めていたが、(いまさら) テストインジケータを買ったのであらためて計測して誤差を修正することにした。

元々の SCALE は

200 * 8 * (1/1.5) #=> 1066.6666666666665

X=-1066.667
Y=1066.667
Z=1066.667

Z軸

誤差±0.01/0.4mm

修正不要と判断してそのまま

X軸

誤差-0.01mm/0.4mm (2.5%)
バックラッシュは0.005mmぐらい

SCALE =  -1093.333333

Y軸

誤差-0.01mm/0.4mm (2.5%)
バックラッシュが0.01mmある

SCALE =  1093.333333


そもそもXとYの直交が出てるのかとかも測定して調整しなおしてみたいけどやってない

Sable-2015 は全体的にアルミなので、マグネットベースをとりつけられるところがモーターぐらいしかなく結構やりにくい。

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