はじめに
本ドキュメントは新モータ制御ボードのモータ制御に対応したFPGAの回路の変更内容を詳細に示したドキュメントである。
変更内容
FPGA回路を変更する内容は以下である。
- モータ制御を2pinで制御していたことを4pinでの制御に変更。
- PWMキャリア周波数を約8[kHz]から約1.1[kHz]に変更。
FPGA回路の変更方法
FPGA回路の変更方法は以下のドキュメントを参考にしてください。
FPGA回路更新取扱説明書
FPGA回路の変更
2pinから4pinに変更
真理値表は以下である。
昨年まで使用されていた、TA7267BPは2つの入力信号から次のような制御を行っていた。
Table.1 TA7267BP真理値表 IN1 IN2 OUT1 OUT2 モード 1 1 L L ブレーキ 0 1 L H 正/逆転 1 0 H L 逆/正転 0 0 ハイインピーダンス ストップ
TA7267BPの製品の仕様上、上の表のような制御であることがデータシートに記載されている。
TA7267BP データシート
しかし、今回作成するモーター制御ボードでは、IN1,IN2の2つの信号をQ1~Q4の4つの信号にし、下記の表のような制御を行う。
Table.1の表とはIN1、IN2の"0"、"1"の対応は異なるが、今回の新たな制御方法としてストップは両方"0"、ブレーキは両方"1"とする。
因みに、ストップは両方のタイヤには何も指令を与えていない状態で、自然に止まるイメージで、ブレーキは下段のnチャネルのFETのみONにして、ぴったり止まるイメージである。
回路図はFig.1に示す。
Table.2 新モーター制御ボード真理値表 IN1 IN2 Q1 Q2 Q3 Q4 モード 0 0 1 0 1 0 ストップ 0 1 0 0 1 1 正/逆転 1 0 1 1 0 0 逆/正転 1 1 1 1 1 1 ブレーキ
モーターの回転が固定される状態をブレーキ、モータの回転が固定されず動作が止まっている状態をストップとしている。
Table.1の真理値表とは違うので注意してください。Table.1はデータシートの内容です。私たちはより直感的なイメージを現すためあえてこのような表記にしました。
Fig.1 新モーター制御ボード
よって、Table.2の真理値表を参考にして簡単化し、回路を作成する。
そうすると、以下のような回路図が出来る。
Fig.2 2pinから4pinに変更する回路
Fig.3 Fig.2をシンボル化
作成した回路を標準のFPGAの回路の2pinの出力端子に取り付けたものがFig.4である。
Fig.4 FPGA回路
PWMのキャリア周波数の変更
変更前は約8[kHz]の周波数でクロックが動いていた。そこで目標の周波数1.1[kHz]まで下げることを目標にする。
クロック自体の周期を遅くするためFPGAのクロックの部分にTFFを指し込みPWMのキャリア周波数を遅くしている。変更した回路図をFig.5に示す。
Fig.5 クロック
変更後のFPGA回路のダウンロード
下記から変更したFPGA回路をダウンロードできる。
FPGA_MG3G_ver5.0.zip
ここでダウンロードした回路をFPGAに入れるだけである。