カテゴリー: CNC

　PWMの基本周波数変換のためのプログラムを諸兄の
　CSSコンパイラー（高い）から、無料のHI-TEC-Cコンパイラー
　に移植しました。
　諸兄は、２００Hz（MCAHの設定)を２００００Hzに変換して
　いますが、私は秋月のPWMコントローラーでも使えるように
　１００Hz（MACHの設定)を１００００Hzに変換するようにしまし
　た。諸兄は、MACHからのPWM信号のサンプリングをTIMER２
　の割込で、５０μｓごとにやってますが、私のプログラムは、
　基本周波数を半分にしたためと思いますが、倍の１００μｓ
　ごとのサンプリングになりました。
　また、諸兄のプログラムでは、AD変換を使って、マニュアル
　でPWM信号を生成できるようにしてありますが、AD変換
　を加えると、プログラムが面倒なので、省略です。
　テスト用の基盤でやってますので、ユニバサール基盤に
　作り直す予定です。作り直してから、外部割り込みのテスト
　をします。
　PWMの信号を段階的に、プログラムから変化させてます。
　実際は、サンプリングによって、変化させます。
　
　参考のために、作成したプログラムを掲載しますが、テスト
　用に、ダミーが沢山入っています。もちろん、動作の保証
　等はありませんので、あしからずです。

　setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8); // 262ms
　の２６２ｍｓは、２６２ｍｓごとに割り込みをかける意味ですが、
　なぜ、２６２ｍｓなのか、意味が分からず、あれこれ調べて
　ました。
　ある本で、
　「PICのクロックを８MHZとすると最長２６２ｍｓのタイマー値を
　得ることができます。」
　の記事を見つけました。
　やっと２６２ｍｓの意味がわかりました。次のように計算します。
　タイマーの基準のとなる時間は、
　　　　　　（1/クロック周波数）×４
　で求められます。私が、プログラムに使っている１６F８８の
　クロックは８MHzなので、
　　　　　　（１／８Mhz）×４＝０．５μｓ
　「１」をカウントするために必要な時間は、０．５μｓですが、
　プリスケラ-（分周）との組みあわせで使います。
　プリスケラ-を８とすると、「１」をカウントするための時間は、
　　　　　　　０．５μｓ×８＝４μｓ
　になります。
　TIMER１には、１６ビットのカウンターを使うので、
　最大、
　　　１６進数でFFFF（一桁を表すのに４ビット使うので、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４桁で１６ビット）
　　　１０進数で６５５３５回
　を数えることができます。
　目一杯数えると、
　　　４μｓ（一回カウントするための時間）×６５５３５回
　　　　　　　　　　　　　　　　＝２６２１４０μｓ
　　　　　　　２６２１４０μｓ＝２６２．１４ｍｓ
　ということで、２６２ｍｓの時間がかかります。
　やっと２６２ｍｓの数値がでてきました。
　これを使うにあたっては、カウンターをセットする必要が
　あります。
　次のように、二つのレジスタを使って設定します。
　が、
　　　　　　　TIMER1H＝０XFF
　　　　　　　TIMER１L＝０XFF
　のように、設定すると最大の０XFFFF（１６進数）の６５５３５
　の設定ができます。
　アップカウンターなので６５５３５を数えるには、
　　　　　　　TIMER1H＝０
　　　　　　　TIMER１L＝０
　　　　　　　
　のようにします。
　それでは、目的の数値を設定するには、
　どうすれはいいのでしょうか。
　TIMER1Hには、４桁の数字の上位の２桁を、TIMER１Lには、
　４桁の数字の下位２桁をセットしますので、上位２桁と
　下位２桁を取り出す必要があります。
　たとえば、１０進数で、８５４６の８５を取り出すには、
　　　　　　　８５４６÷１００
　をやって、小数以下を切り捨ててしまえば、目的の「８５」
　の数値を取り出せます。
　これと同じことを、ビットをずらすという命令を使って実現し
　ます。ビットをずらす命令は、２進数で考えますので、
　４桁の数値を２進数にすると１６桁になります。
　　　○○○○　○○○○　○○○○　○○○○
　赤が目的の数値ですので、右に８こずらすと、
　　　○○○○　○○○○　○○○○　○○○○
　　　
　となり、ずらした後には、０が挿入されますの、これで目的
　の上位２桁を取り出せます。これをするには。
　　　　　　　　　８５４６　＞＞　８
　とします。つまり、８５をTIMER１Hにセットするには、
　　　　　　　TIMER１H＝（８５４６　＞＞　８）
　とすればいいわけです。
　では、下位２桁を取り出すにはどうすればどうすればいいで
　しょうか。
　　　　　　８５４６－８５００
　をすれば、４６の数値がとりだせます。これを実現するのに、
　やはり２進数で考えます。マスクをかけるというような言い方
　をしたりしますが、「and」という演算をします。二つの数値を
　比べて、次のような出力になりますから、
　　　　０と０は０
　　　　１と０は０
　　　　０と１は０
　　　　１と１は１
　
　次のように、１６進数で「OOFF」（２進数で００００００００１１１１１１１１）
　とのAND演算をします。

　
　
　すると上位２桁が０になって目的の下位２桁の数値が取り
　出せます。実際は、次のようにします。
　　　　　TIMER１H＝（８５４６　＆　OX００FF）
　これで、下位２桁の「４６」をセットすることができます。
　８５４６回数えさせるためには、
　　　　TIMER１H＝（８５４６　＞＞　８）
　　　　TIMER１Ｌ＝（８５４６　＆　OX００FF）
　と言うように、２行に分けて、記述します。
　
　難しかったです。ここまで理解するのに、３日ぐらいかかり
　ました。

　諸兄の作ったプログラムを、穴の開くほどながめていました。
　タイマー０、タイマー１、タイマー２、外部割り込みを使ってます。
　一部、数値の意味の分からないところもありますが、同じもの
　が時間をかければできそうな気がしました。
　ちなみに、それぞれの割り込みは、
　　タイマー０・・・・・・MACHからのPWM信号の有無の検出
　　　　　　　　　　　　　出力用PWMの初期設定
　　タイマー１・・・・・・マニュアルでのLCDとLEDの点滅
　　タイマー２・・・・・・MACHからのPWM信号のHとLの時間
　　　　　　　　　　　　　の計測
　　外部割り込み・・・PWMの一周期の検出とDUTY比の計算
　　　　　　　　　　　　　PWM信号の有無の検出（追記）
　をしてるようです。
　分からなかったのが、タイマー２がPWMの信号も生成して
　るはずですが、割り込みにも使われているので、ここがわ
　りませんでした。
　PWMの生成と一緒にタイマー２の割り込みも実行できる
　ようで、やっと、その資料も見つけました。
　ちょっと、離れると、細かい設定の仕方を忘れてしまいます。
　諸兄のCコンパイラーは、CCSのようで、私が使っているのは、
　無料のHI－TECH-Cなので、割り込みや細かい記述（文法）が
　違います。また、いろいろあさりながら、楽しみます。

　ｓａｂｌｅ２０１５のスピンドルに、ブラシレスモーター（模型用）や
　ちょっと前に発売になった専用の２０ＶのＤＣモーターを使った
　りしてます。
　どちらにも一長一短があるのですが、ＤＣモーターの方が静か
　なので、こちらを使おうかと思いました。
　ブラシレスモーターは、既存のインターフェースを使って、速度
　制御したことがあるのですが、ＤＣモーターということで、
　秋月の「ＰＷＭ（スイッチング方式）ＤＣモーター速度可変キット」
　を使って、マニュアル操作とＭＡＣＨからの制御の切り替えができ
　ないかと、思いつきました。
　マニュアルは、簡単に接続すればいいのですが、ＭＡＣＨから
　となると、一工夫が必要なようです。
　ＭＡＣＨからのＰＷＭで直接モーターを制御するには、
　問題があると諸兄のＨＰにはあります。
　「周波数の設定は任意に変えられる。 高くも設定できるのだが、
　階調が低下するので実用的ではない。
　例えば、カーネル周波数が35KHzの場合にPWM周波数を1KHzに
　すると階調は35段階だ。
　殆んどの人が聞こえない15KHzを選ぶと階調は2.3段階になって
　しまう。」
　この意味がなんとなく分かりました。秋月の「ＰＷＭ（スイッチング方式）
　ＤＣモーター速度可変キット」は、ＰＷＭの基本周波数は、１０ＫＨｚ
　と記載があります。
　詳しいことは分かりませんが、搭載してあるパワーＭＯＳＦＥＴを制御
　するにあたって、この周波数が最適なんでしょうね。
　とすると、諸兄が言っているように、ＭＡＣＨで、基本周波数を高く
　すると、階調の問題が・・・・・・・・・・・・・・・。
　カーネルの周波数を２５０００Ｈｚとして、ＭＡＣＨの設定を、
　「ＰＷＭ（スイッチング方式）ＤＣモーター速度可変キット」と同じ
　１０ｋＨｚにすると、おおよそ、低・中・高の３段階ぐらいの切り替え
　しかできないことになってしまうようです。
　階調のことを考えると、ＭＡＣＨの基本周波数を低めにして、
　コンバートの回路でもつくる必要があるんでしょうね。
　一つまた、勉強しました。

　ＭＡＣＨ３からのＰＷＭ信号をパラレルポートで確認しました。
　Ｄｓｕｂ２５ピンから信号を取り出すのに、秋月の
　　　　ＲＳ２３２　ＧＥＮＤＥＲ　ＣＨＡＮＧＥＲ
　を使いました。Ｄｓｕｂ２５コネクターを二つ組み合わせて、
　ストレートの結線を作ってももよかったのですが、細かい作業
　になるので、やめました。

　これの１ピン（出力）、１４ピン（出力）、２５ピン（ＧＮＤ）にブレッド
　ボード用の線をハンダ付けし、ケースの隙間から引き出して、
　ケースをとじました。

　これで、ショート等の事故が少なくなります。
　SmoothStepperと同じで設定で、回転数１０００～１００００まで、
　確認してみました。ポート１の１４ピンに出力してます。
　回転数に応じて、きれいにパルスの幅が倍増していくの
　が確認できました。
　１０００回転の設定で、パルス幅は、約１ｍｓです。

　５０００回転の設定で、パルス幅は、約５ｍｓです。

　上限に設定した、10000回転で、約１０ｍｓです。

　今回は、コントロ－ルボードを通さないで、パラレルポートから直接
　とりだしました。応答もよく、きれいな波形でした。
　実際のコントロールに使うには、いろいろ工夫がいるんだろうな
　と思いました。
　便利な道具も販売されているようで、MACHのPWM信号を
　電圧に変換するボードもあるようです。

　SmoothStepperはやはり、優れものでした。あれこれ、悩み
　ましたが、きちんと、PWMの信号が出ていました。
　あの大きさで、ポート２．５個分ぐらいのインターフェースを
　もっているのですから、しょうしょう高めでも納得です。
　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
　でも、パラレルポートって、どうなんでしょうか。もう、そろそろ
　時代の遺物の仲間入りでしょうか。もともとは、プリンター等
　のインターフェースですし、今では、プリンターは、USBで、
　パラレルポートは、使いませんから、パラレルポートの用途は
　特殊なものになりつつあるような気がします。ネットで検索
　すると、まだあるようですが、需要は、あるのでしょうか。
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　結局、SmoothStepperからのPWMの信号を確認できなかった
　のは、初歩的なMACHの操作ミスでした。
　今回も諸兄のHPをみながら、設定をしました。私の設定は、

　で、出力をSmoothStepperのポート２の１７ピンに割り当てました。

　PWMを選択して、PWMBaseFreqを　１００にしました。
　PullySelectionを、

　のように設定し、SmoothStepperのUSB SmoothStepper Configを、

　のようにしました。Base　Hzがここにもあるので、SpindleSetup
　の数値と一応そろえました。
　この設定で、MACHのエラーもでなくなりました。
　PWMの信号が確認できなかったは、出力するための、
　Spindle Speedに希望の回転数を入力しないで、操作したから
　でした。ここで、はまったようです。
　設定を済ませた後、Spindle Speedをクリック、数値を入力リターン、
　F5（Spindle　CW　F5をクリック）で、あっけなくパルスが確認
　できました。
　たくさん参考になるHPを諸兄が作ってあります。

　ここや、ここ（１１ページ～１３ページ）、
　を参考にしました。
　全部のピンを確認した訳では、ありませんが、Ports　ａｎｄ　Ｐｉｎ
　
　の設定で、ＰＷＭの設定をするのに、ポート１を選んで、Ｓｔｅｐ
　だけの設定をして、Ｄｉｒの設定を０のままにしておっくと、ＭＡＣＨ
　に設定をしてくださいと怒られてしまいます。ポート２だと、そのま
　ま通ってしまいますので、もしかして、SmoothStepperは、Spindle
　の設定で、ポート１は考えてないのかな、と思いました。
　
　基本周波数の設定やらプーリーの設定やら、意味が分からず
　に設定しました。システムに見合った設定できるように、また、
　勉強です。