Arduinoでモータを動かしてみよう。

パルスモーター（ステッピングモーター）の駆動

故障して廃棄したレーザープリンターを分解したら、パルスモーター (SANYO 103G775-1258)が出てきました。Webで調べると、1.8度ステップのユニポーラータイプのモーターです。このモータにつながったケーブルをたどるとモータ駆動用のＩＣの載った基板にたどりついたので、まとめてそっと取り出しました。

ＩＣにはSMA7029Mという型番が印刷されていたので、さらにWebでこのＩＣについて調べると、うまい具合にフルのマニュアルがみつかりました。このマニュアルに示された標準回路と現物の基板とをにらめっこするとこの基板はほとんど標準どおりにできていることもわかりました。またマニュアルによるとこのＩＣは、オープンコレクタの信号で、通常の２相励磁（1.8度ステップ) とその半分の１－２相励磁（0.9度ステップ）の二つのモードが可能なこと、パワーを切り替えられることなどがわかります。

というわけでこれを使って次のようなものを作りました。

通常は低速（10pps程度）で定常状態で動いている。
コンピュータからのコマンドで指定したパルスだけ高速で回転する。
定常時はパワーダウンモード、高速時はハイパワーモードで回転する。
高速回転に移行する際には徐々に加速し、定常回転にもとるときは　　また徐々に減速する。
Arduinoのボード上のクオーツを頼りに回転数を正確に保つ。

回路はこんな感じ左がArduino、その上がArduinoのTTL信号の中継端子とOpen collectorに変換するトランジスタを載せたブレッドボード、真ん中上がモータコントローラのＩＣ右下がモータ。右端がモーター用のＤＣ電源。ゴチャゴチャしてますが、 Arduinoからは信号５本（INa,INb,tda,tdb,パワーダウン信号）うちINa、INbは直接ＩＣに、tda,tdb,パワー信号はSC1815を通してＩＣにつなぐだけ。モーターとＩＣ間はもともと基板上にあったコネクターを用い、ＤＣ電源は基板に直接接続しました。

低速運転時
高速運転に移行してまた低速に戻る
回転中のモータ。高速時は4kpps。
Arduinoのシリアルモニタから。+1000とすると正回転で 1000パルス-4000とすると負回転で4000パルスまわる。

注意点をいくつか。

パルス間隔を正確に保つため、ボード起動時からの現在までの経過時刻をマイクロ秒単位で得るmicros()関数を用いて時間を管理しました。この関数で得た現在の時刻を元に次のパルスを発生させるまでの残り時間を計算し、 delay()関数その間待ちますが、 delay()関数ではミリ秒単位でしか待ち時間を指定できないので、 delayMicroseconds()関数でマイクロ秒単位で待ちます。ところがdelayMicroseconds()関数は数ミリ秒までしか正確に作動しません。したがってまずdelay()関数で残り時間わずか（１ミリ秒程度）になるまで待って、それからもう一度 delayMicroseconds()関数で目的の時間まで待ちます。ゴルフでたとえるならアイアンでよせてパターで入れるという感じ。
Arduinoのシリアルモニタからコマンドを発行する代わりにＣ言語などで書いたプログラムからコントロールすることもできます。
```
#include 
#include ....
...
if(ard=open("/dev/ttyUSB0".O_RDWR)<0){
  perror("/dev/ttyUSB0");
}
write(ard,"-30000",6);
....
i=read(ard,buf,sizeof(buf);
...
```
とか。そのときは前のページのいろいろも参考に。
加減速を行うためにパルス間隔tは現在のパルス数xを変数として用いて計算式から間隔tを決めます、すなわち、
```
t=max(a/x,a/(p-x),b)
```
という式を用いました。ここで、a,bは定数。pは到達点のパルス数。 tが大きいほどパルス間隔が長くなり回転は遅くなります。加速し始めはmax()の中の第１項が最大となり、これがtになります。1/xに比例するので、xが大きくなるにつれてパルス間隔が小さくなります。ある程度xが大きくなり、第１項が小さくなるとbが最大となりこのとき最高速に達します。さらに目的のパルス数pに近づくと第２項が最大になり、減速を始めます。これで良いかどうかは負荷をかけてみないとわかりませんが。「だんだん加速最高速、だんだん減速」という雰囲気は出てます。