gainer clone で「かざぐるま」あるいは PWMによるモーターの駆動

Gainerは設定にもよるが 4ないし8本のアナログ出力(PWM)を使うことが出来る。前に作成した power gainer は電源にもよるがトランジスタアレイにより小型のモータを回転させるには十分な電力を供給することができる。そこで、前からやってみたかったアンビエントディスプレイである「かざぐるま」を作ってみた。

これは MITのメディアラボで行われているタンジブルコンピューティングの象徴的なアンビエントデバイスの一つである。(詳しくは Media LabのTangible Media Group を参照。)　

使ったのは前に作成したTD62083をワンボードに組み込んだGainer(Power gainer)とタミヤのプーリー基本キットである。これらをささえる土台となっているのは、100円ショップで買ってきたアクリルのメニュー立てだ。プラスチックのプーリーをゴムベルト（ゴムバンド）で回転させるプーリーキットは回転時に音がほとんどしないので、ギアボックスと違い常時動かしておくアンビエントディスプレイに適している。これに、ケント紙で作った風車を両面テープで貼付けてハードウェアのほうは完成である。



gainerのconfiguration3ならばPWM出力が8ch仕様ということで作成した風車のセットを同時に8つコントロールできるが、今回はサンプルということもあり１つの風車だけで満足しておくこととする。8ch同時で動かすにはUSBに寄生するだけではなくターゲットボードにACアダプタ等の外部電源が必要だろう。

このgainerをコントロールするプログラムはまず、テスト用ということで簡単なものを用意した。マウスカーソルを動かすとそれに従ってアナログ値が変化するものだ。これで、ウインドウ上をマウスを左右に動かすだけで回転を変化させることが出来るので動作確認には十分だろう。このプログラムはPWMで動かすデバイスの試験にいつも使っているものでもある。




以上のように風車は簡単に動くところまではきたのだが、ひとつ大きな問題が残ってしまった。ほとんど動いていないときもピーピーとモーターから音がする。これは Gainerの PWMの周波数が1KHzであるため、 1KHz周期でモータが振動してしまっている音であり、PWMでモータを動かす場合に起きる現象だ。このノイズを解決するためにはモータを駆動するPWMの周期を25KHz以上に上げる方法がよく使われる。こうなると、モーターの振動音が超音波の領域に入るため人間には聞こえなくなるのである。もちろんノイズがなくなるわけではないので、コウモリやイルカには迷惑なのかもしれないが、そこは気にしないことにして、ファームウェアを改造しPWMの周波数を上げる対策をとることとした。

（つづく）

PWMテスターのソースコードは以下のとおり。

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import processing.gainer.*;

Gainer gainer ;


void setup() {
size(500,100) ;
gainer = new Gainer(this) ;
}

void draw() {
int i ;
background(mouseX/4) ;

for ( i = 0; i<500;i+=100) {
stroke(255,0,0) ;
line(i ,0,i,100) ;
}

gainer.analogOutput(1,mouseX/2) ;
stroke(0,0,255);
line(mouseX,0,mouseX,100) ;
println("NOW: " + mouseX/2 + "*" ) ;
}
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