2017年2月9日 ステッピングモーターでカメラ監視

今回、ステッピングモータを使って、カメラユニットをレール沿いに移動させ、狙った場所を監視できるようなロボットを開発してみようと思います。

 まず、ステッピングモータとは何かということですが、ステッピングモータとは電気パルスをステップ動作に変換する装置です。

パルス信号が与えられると、モータ軸は与えられたパルスに応じて少しずつ回転する角度を増します。

 ステッピングモータの特徴は、モータの回転角度がパルス信号に比例するというもので、制御側は出力パルス数から、モータ軸がどの角度にいるかがわかります。また、パルス送信間隔で速度制御が簡単にできます。

通常のDCモータは、エンコーダーなどでフィードバックしなければ、正確な位置制御、速度制御ができないのです。

制御ステップの種類としてフルステップ、ハーフステップ、マイクロステップがあり、角度に対する分解能が違います。

 短所としては高速度での運用は苦手です。また、負荷がモータトルクを上回ると脱調して制御が不可能になってしまいます。

精密な回転が出来る為、位置決めといった用途に使用できます。

それゆえ、1920年代の軍艦(イギリス海軍)で魚雷の発射方向を指示するアクチュエータとして採用されたことがあります。

現在では、産業用装置やデジタルカメラのレンズ移動など、産業・民生用と幅広い用途に使われています。

さて、今回使用するモータですが、
Plemxmotion 社製 CSA-UP42D1 になります。
http://www.plexmotion.com/products/detail.php?q=CSA-UP42D1
(これのモータ+コントローラ&コンバータセット)

ドライバ&ステッピングモータ&USB~RS485コンバータ

今回は電源24Vで制御はPCからRS485に変換して送信します。
1/16ステップで制御します。

solidworksを使って、レールを移動するステッピングモーター部を設計したり、カメラ固定部、配線周りを設計しました。

Figure 1 ステッピングモータ

Figure 2

映像
(配線処理はまだしておりません。お見苦しい点、お詫び申し上げます)

参考文献
新日本無線 ステッピングモータの基本
http://www.njr.co.jp/products/semicon/PDF/application_notes/Stepper_Motor_Basics_APP_J.pdf
(2017年2月6日閲覧)
日本電産株式会社 1-3-5 ステッピングモータ
http://www.nidec.com/ja-JP/technology/motor/basic/00008/
(2017年2月6日)
株式会社ジェーイーエル ステッピングモータとサーボモータについて
http://www.jel-robot.co.jp/term/term003.html
(2017年2月6日)

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