ジャイロ問題再考？はたして真犯人は…

ちょこっとCoron：ねずー製作記

通勤電車の中でつり革につかまりながら、今回のトラブルを考え直してみたところ、次の事実に思い当たりました。

１・衝突検出の加速度センサがすぐ反応してしまうんでハンドラをコメントアウトしたっけ
２・そういえば最近ねずーを充電してなかったなあ

そうですね。モーターが本気で回るようになって電池の電圧降下が顕著化、それがセンサやADコンバータの電源である安定化した3.3Vにも影響を与えているのでは？

帰宅後、早速シンクロで電圧をモニタしてみました。シンクロは久しぶりの登場で画面が猫の毛だらけですが。
左が3.3Vのライン、右がモーター電源のモニターです。電圧軸は1V/div、時間軸は100ms/divです。

　　

本来変動してはイケナイ左側の3.3Vのラインが、モーター回転と同時に2.5Vくらいまで落ち込んでいます。
ただし、写真はありませんがジャイロセンサや加速度センサの出力には何も影響は見られませんでした。これらのセンサの動作下限が2.7Vなので、これくらい下がっても正常に動作しているようです。

となると、どうでしょう。ADコンバータの基準電圧も3.3Vから取っているので、これが下がるとセンサの電圧が上がったように見えるはずです。加速度センサの場合で考えると、衝突時の加速度で電圧上昇するように取り付けられているので、

モーター起動→ADコンバータの基準電圧降下→相対的に加速度センサの電圧上昇→衝突加速度と誤認識

と、いう現象のようです。ジャイロも同じ理屈で方向が狂うようです。

前にも書きましたがCoronの電源回路にはUSB、DCジャック、バッテリいずれからの給電にも対応できるよう、電流合成のダイオードが入っています。これが0.8Vくらいの準方向電圧降下を引き起こしており、ねずーのように電源が4.8Vと比較的低い場合は問題になります。
前の写真右側を見てもらうと、ダイオードを通ってきているモーター電源は無負荷でも4Vくらいしか出ていません。ダイオードの準方向電圧降下が影響しています。

ということで、ダイオードをショートすることにしました。ねずーはDCジャックから給電しているので、そこのダイオードをショートします。条件によってはバッテリーにいくらか電流が流れ込む可能性もありますが、トリクル充電程度なので問題はないでしょう。

これをすることにより、電圧波形はこうなりました。ダイオードをショートしたのでモーター電源=バッテリーです。無負荷で4.8V、最低でも3Vくらいの感じです。測定時はバッテリーが大分へたった状態ですが、電源コンデンサの効果もあり3.3Vラインには影響は出なくなりました。右側の写真はショート改造の様子です。

　　

その後、走行テストをしたところ、きちんと直進するようになりました。すぐにバッテリーを充電してしばらく走行させましたが、問題は見られませんでした。

ジャイロではなく、電源が真犯人だったのですね。通勤電車も役に立つものです。
ただし、まだ十分な電圧マージンがあるとは言えないので、もう少し検討が必要のようです。