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リレー基板

    

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この基板を作るために、オシロスコープまで駆使してモータ制御の解析を行いました。



  • 白黒線は電池直結の電源ライン(タンク増量化項の白黒に接続)
  • 赤黒線は、モータへの給電ライン(モータコネクタへ接続)
  • 桃青線はリレー制御用ライン(Normal基板からのモータ給電ラインへ接続)

【リレー基板 製作記】
リレー回路をごく普通に製作し、さあ試走だ!と思ってFWDボタンを押して見ましたが、リレーがチャタリングを起こし、励磁することが出来ません。ところが、Turboボタンを押すと、きちんと励磁します。
デジマルでFWD時のコイル電圧を測定すると、なんと「2.6V」との表示でした。

何故何故???

オシロ観察したところ、FWD時は7.9mSec周期で8uSecの電圧ドロップが発生していることが分かりました。
トイラジで電力制御(PWM)していたとは・・・!!
TurboONで「フルパワー」、Turbo無しではFWD/REVとも「エコモード」ということだったんです。

<< 詳細 >>
リレー:OMRON  G6B-2114P  Coil電圧:DC5V 接点構成:1a1b
電池:Panasonic Ni-MH 単三(AA) 4本 給電電圧:5.0V(無負荷)


モータ負荷にて・・・
TurboONの場合は連続給電で4.0V、
FWDの場合は電力制御により7.8mSecの間4.0Vが給電され、8uSecはマイナスサージで
-9.6Vまで落ちていました。

リレー負荷とした場合・・・
リレーコイルの影響でサージによるドロップ時間が長めですが、挙動は一緒です。
FWDでは、5.2mSecの間4.0Vが給電されますが、-7.0Vまでドロップした後、ゼロクロスするまで2.7mSecを要していました。

リップルを平滑するために、1000uFの電解コンデンサを追加し、FWD/REV時、コイル端電圧:3.68Vリップル:6%を給電することにより、何とか定格5VDCのリレーを仕様下限で駆動することができるようになりました。
が、この段階では給電電圧がぎりぎりで、ステアを切った状態から走らせようとすると、リレーが励磁しない事がありました。

回路を見直したところ、安全の為にリレーコイルの前後に入れていた逆流防止ダイオードが過剰で、このために電圧降下を起こしていたことが分かりました。そこでこれを撤去することにより、安定稼動を実現することができました。
その後、さらに1000uF電解コンデンサをパラに追加、2000uFとしてリップル率の更なる改善を図っています。

ちなみにREV側は、抵抗で分圧して、FWDよりやや低めの電圧を、モータに給電するようにして有ります。この抵抗があることにより、FWDから走行OFFにする時には、回生制動(ブレーキ)が働きます。

また、リレー接点の溶着に備え、電源ラインには、ガラス管FUSE(3A)を装備しています。




【 結線図 】

1) 基板からのモータ用出力でリレーを駆動する回路


・A:FWD用リレー OMRON G6B-2114P Coil電圧:DC5V 接点構成:1a1b
・B:REV用リレー OMRON G6B-2114P Coil電圧:DC5V 接点構成:1a1b
・D1 D3 : 逆流防止用ダイオード
・D2 D4 : サージ消去用ダイオード
・C1 C2 :平滑用電解コンデンサ 6.3V1000uFx2パラ


2) リレー接点でモータ駆動を制御する回路


・M : DC Motor
・R1:REV速度減速用分圧抵抗 兼 回生制動用抵抗 3.3ohm-1/4w x6パラ

・D5 D6 D7 D8 : 接点保護用ダイオード
・FUSE : 接点短絡保護用ヒューズ  20mmガラス管 3A

注)カスタマックス以外のトイラジに応用する場合・・・
カスタマックスは、上記の様にPWMのリップルがあったため、平滑コンデンサを必要としましたが、他のトイラジに応用する場合には、必要ありません。(たぶん)
リレーのコイル電圧は、カスタマックス(4セル)の場合です。4セル以外のトイラジの場合は、走行時のモータ電圧をテスターで測定した上で、適当なものに置き換えてください。



【 完成写真 】  ※クリックすると拡大します。
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【基板実体配線図】 ※クリックすると拡大します。

kachan?cmd=upload&act=open&pageid=20&file=RyBoard+BotView0.jpg

図面説明

・黒太線は、基板上のブリッジ接続。

・赤/青/桃太線は、リード線にて結線。

・赤/青/桃細線は、外部接続配線。

・桃破線は、部品配置を示す。

※あくまでも上記完成品の事例であり、この通りに部品を配する必要はありません。

※ダイオード(D1/2/3/4)の配置は、表面とすべきですが、作例(写真)ではD2/4を

  裏面に配置しています。

※ダイオード(D5/6/7/8)は、裏面に配置します。

※平滑用電解コンデンサ(C1/2)は、それぞれ1本とする前提で作図しています。

 既存の基板側でPWM解除をしておけば、平滑用コンデンサは不要です。




【 モータ別リレー基板試走会 】

電池 : Ni-MH 単三4セル
リレーチューン基板搭載
ピニオン : 8T

1)TorqueTuneでは、激トルクを発揮し、30度弱程度の登坂ではフロントが浮き気味になり、まともにグリップせず、コントロールすることができません。フロント周りにバラストを積めば良くなるのでしょうが、「ここまでトルクはいらんだろ」といった感じです。

2)PlasmaDash(改)では、適度にトルクダウンしたお蔭で、いい感じで登坂します。速度的にも一気に駆け上がる感じで満足満足・・・。
それよりも圧巻なのは、平地での走りです。硬質タイヤ装着なのでグリップが低めということもあるでしょうが、アスファルト面にも関わらず、コーナリングでテールスライドします。(オーバステア)
試しに、タイル敷きのところでステアを切ったままドライブすると、その場でスピンターンするほどです。
タコメータで測定してみると、18.5km/h程でていました。(無負荷状態)
オンロードに比べ、相当Lowギアードであることを考慮すれば、十分な早さでしょう。感覚的にはNormalの2倍速といった感じです。

リレー基板による電池直結状態のドッカンターボの走りは魅力的です。
モータの選択も、基板のTrによって制限されることもなくなります。
また、いかにも「改造しましたオーラ」が漂い、自己満足の世界に浸れます。


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【 あとがき 】
Tr換装をした今では、ほとんど活躍する事もなくなってしまいましたが、このリレー基板を作り上げるのには、すごーく苦労したんです。。。

リレー基板が完成し、暫くしてから、基板の受信チップ部分(ATS302R)を弄れば、PWMを解除できることが分かりました。
※詳細は コントローラ改造項を参照。

基板無改造で、リレー基板を取り付けることに、こだわっていたため、大分遠回りをしてしまったようです。


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リレー基板+単三4セル+PlasmaDash(ピニオン:8T) の最高速記録です。































































































































































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