SX1308昇圧DC-DCコンバータを試してみた。

 ESP32とDCモータの電源を一つのバッテリから取るときは、電圧が足りたとしてもESP32側に昇圧DC-DCコンバータを挟むと良いことがわかったのでもっと低い電圧から対応している昇圧コンバータも試してみた。

今回購入してみたのはSX1308というICを搭載したモジュール。2V-24V入力対応らしい。出力は28Vまで。この小ささで2Aまで対応しているとか。データシート的にも行けそうな気はするけど効率は下がりそう。今回はそんなに使わないので効率も良さそうでちょうどいいと思った。MT3608とピンコンパチだしスペックもほぼ一緒じゃないか…

入力と出力のシルクは後ろに入っていた。MT3608搭載モジュールよりも結構小さい。

ちなみに半固定抵抗は反時計周りに回すと電圧が上昇する。大抵の場合は時計回りで電圧が増えていく物が多いので、ここでハマる人多そう。レビューで不良品と書いてある事が多くて不安だったけど、実はみんな時計回りに回しても電圧が上がらないから壊れてると思っていたのかも？
3Vぐらい入れた状態だと結構回さないと電圧がでなかったので、初期状態から10回ぐらい反時計回しにまわしてから電源を接続してテスターで確認しながら調整するといいかも。

とりあえず4.5Vぐらい出るように調整してから、半固定抵抗を外して抵抗値を測定した。小型化のために固定抵抗に置き換えて3.3Vレギュレータも実装してみた。3.3Vレギュレータの両端には1uFつけてる。

1Sリポから常に3.3Vをひねり出すモジュール完成。

前回使ったモジュールと比べると少し小さい。というわけでメカナムラジコンに搭載してテストしてみる。

ラジコン受信機をESP32に置き換えたメカナムラジコンに乗せて走らせてみたところ、ガシガシ走らせてもESP32がリセットして止まることはなかった。ESP32が落ちるまで走らせてみるとバッテリが2.98Vぐらいだった。このバッテリの仕様かも。SX1308モジュールのほうが発熱が少なかったのでESP32を1Sリポで使うときはこの仕様でいいかも。

2Vまで行けるはずなのでNi-MH2本でもこの仕様でいいかもしれない。

ESP32搭載ラジコンのDCモータノイズ対策

 前回ようやくメカナムホイールのラジコンが完成したので仲間内で遊んでいたんだけど、どうしてもESP32が途中でリセットして止まってしまう。電源ラインにDCモータのノイズが乗ってるのかな？バッテリの電圧を測定しても3.9Vある。リポなので3.3Vぐらいまでは使えると思うんだけど…

一応モータのパワーを切り替えられるようにしてテストしてみてたんだけどフルパワーで激しい動きをするとリセットされるので電圧降下しているのか、電源ラインに思いっきりノイズがのっているのか？ESP32はシールドついてるからなのか意外と放射ノイズに強いし、初期のテストではDCモータは付属のリポから電源をっていたけど、ESP32はモバイルバッテリから電源を取っていた。

ということでESP32の電源部分に昇圧回路を入れてみた。モータドライバはこれまで通りリポ直結。これで電圧降下したり大きなノイズが入っても昇圧回路で吸収してくれないかな。
もともとLipoの1セルにESP32用の電源として3.3Vのレギュレータを繋いでる時点でバッテリ電圧が3.3Vを下回るパターンがあるはずだと思っていたのでここらへんはどうしようか悩んでいたんだけど…(3Vぐらいまで使いたい気が)

効率が悪いような気がするけど、とりあえず安定させるために5Vを生成できる昇圧DCコンバータを使用してみることに。これに3.3Vのレギュレータをのっけて、リポから一旦5Vに昇圧して3.3Vを生成する。

8年前ぐらいに180円で購入していたやつで、3～5Vの入力で5V 1A出力のモジュール。一応2.6Vぐらいから動いた。昇圧チップはAL491っていう刻印があるが詳細分からず。
まずはUSB端子とかUSBラインの充電認識用の抵抗とかLEDとかいらないものを取り外した。

そんでもってこの前メイン基板にハンダした3.3Vレギュレータ類を移植。これで4.2Vのリポが2.5Vになっても3.3Vを生成できる。

とりあえずこれをメイン基板に合体させてみた。これで問題ないようだったら基板全体を熱収縮チューブで絶縁してやろうかな。

とりあえずテストなので適当なところにおいてるだけ。

ついでにスケッチもアップデートして、ESP32のADCでバッテリ電圧を測定できるので、PS3のコントローラのLEDをバッテリ残量に応じて光らせるようにしてみた。これでやっぱり走行中はバッテリ電圧下がってることがわかった。消費電力増えてしまうけどWiFiで電圧見れるようにしてみようかな。

早速テストしてみると、激しい動きをしても落ちない！20~30分ぐらいは遊べる感じになった。ちゃんとモータの出力が弱くなって来ても動き続けられるような感じ。これだとESP32が落ちる前にパワーが落ちてきたからバッテリ充電ってな具合。

ESP32が落ちるぐらいまで遊んでから蓋を開けたらDCコンバータはESP32より温かいぐらいだった。そんでもってバッテリ電圧を測定すると1.1V。最低電圧下回ってるじゃん！とおもって電源を切って測ってみると3.05V。ちょうどいいぐらい使い切れた。おそらく昇圧回路の負荷でかなり電圧降下していたんだな…。

ちなみにモータのノイズ対策は純正状態から何も改造していないので104がモータと並列に入ってるだけ。ログも見ていないのでわからないけどESP32用の昇圧回路がない状態では、モータを動かして電圧降下したときにBrownout detectorで落ちていたんだろう。効率あんまり良さげじゃないけどとりあえずこれで対策できたのでいいかなぁ。

もうちょっと昇圧電圧下げても良さそうだけど(差が小さいほど効率がいい気がする)

ESP32で1セルリポを使ってモータを動かすときに安定しないときは一旦昇圧してみるといいかもしれない。
別な種類の昇圧DCコンバータモジュールもポチってみたのでどこまで昇圧する電圧を下げても大丈夫か確認してみたい。多分VinとVoutの差が小さい方が効率が良いだろうし、3.3Vに降圧するLDOもそのほうが効率いいと思うし。5Vまで昇圧しなくてもいいような気がしているんだよなぁ

メカナムホイールのラジコンをPS3コンで動かす

 もう3ヶ月ぐらい立ってしまったけど改造を勧めていたメカナムホイールのラジコンは結局ESP32-WROOM-32Eを載せることに。RoverCみたいにRaspberry Pi Picoとかを使ってI2CスレーブデバイスにすべくテストもしてみたけどESP32をそのまま乗せるのが手っ取り早そうだったので。ポート数も多いし。

というわけで早速基板の改造。もうアナログスティックの操作感を知ってしまったらもとに戻すワケがないので残っていたレシーバーの部品もろとも全て外してしまった。
テスト用に出していたケーブルも一旦撤去。

SOT-23の3.3Vレギュレータとか3.3Vラインのコンデンサとかも全て取り外してMX1616だけにした。LEDの抵抗とコネクタも取り外し。LEDは電源入れたときにずっと光ってるだけだし、後でESP32から制御できるように変更してステータス表示に使おうかな。

ESP32用にSOT-89サイズの3.3Vレギュレータを搭載。LEDの抵抗があったところがちょうどいい感じだった。今回はAP7215なのでESP32でも行けそう。

最初からついていた3.3Vじゃ全然足りないだろうしな…

ESP32-WROOM-32Eは基板に垂直に置くと入りそうだったので使わないところはショートしないようにカプトンテープで保護。

ESP32とモータードライバはポリウレタン銅線を使用して接続。ESP32はGPIO マトリックスがついているので便利だなぁ。

モータドライブICのMX1616が2つ乗ってるのでモータ駆動用に8本(今回は12,13,14,27,16,17,18,19を使用)、あとはバッテリ残量を見るために10kΩ2つでバッテリ電圧を分圧してADCに(33を使用)。ボタンとLEDもつけたいな。

一応書込み端子もつけておいた。(IO0とENも出してある)

隙間にESP32がピッタリ入る感じ。

前に作ったESP-WROOM-02用の自動書込みアダプタをとりあえず装着してスケッチを書き込んで見る。とりあえずは前にESP32をのっけてみたときに作ったXboxコントローラ用のスケッチをPS3用に直して、モータドライバもSlow Decayのほうがコントロール性が良かったのでそちらに変更。あとはPWMの周波数を14kHzぐらいにして低速時でも静かになった。

とりあえずPS3コントローラで動くようになったけどたまにESP32がリセットして接続が切れたりするのでノイズ対策しないとだめかな…

あとはESP32の電源かリセット周りをちょっと見直してみるか…

Xboxコントローラで遊んでいたときはESP32の開発ボードをモバイルバッテリで動かしていたし、ESP32がここまでモータの近くになかったためか、特に問題なく遊べていた。

あとスケッチもまだバグってて、ある特定の動作をすると突然モータの回転が反転して変な動きをする。どっか値がオーバーフローしてそうなのでそこも直さないと。

しかしこのメカナムホイールなラジコン、メカナムロボットキットより安いのにモータドライバとバッテリまでついてコスパ高いなぁ