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2005年7月20日 (水)

センサ回路

センサの信頼性について。
去年の大会では、予選で1回誤検出があった。

幸い大事には至らなかったけれど、予選ではゴール区画への進入経路はたいてい1つなので、ゴール直前の区画とかで誤検出すると、もう目も当てられない。

エキスパートクラスに出てくるようなマウスでは、ハードウエアのトラブルや、探査アルゴリズムの不備でゴールできない、なんてことはほとんど無い。
センサの誤検出で無いはずの壁をつくったり、制御で壁にぶつかったりすることがほとんどだと思う。

去年の大会を振り返っても、有力どころのマウスでも、センサに起因すると思われるトラブルが見られた。
ノートラブルだったマウスのほうが少なかったかもしれない。

偉大な先人たちにより、実績のあるセンサ回路が提唱されていて、ほとんどのマウスがそれを採用しているようだけれど、今後さらなる進化が必要なのかも。

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マウスの反射型光センサに求められるものはなんだろう?と考えてみる。

1.再現性
2.高感度
3.ダイナミックレンジ
4.直線性

1.はもう当然必要だと思う。
2.はどうだろう、あまりにも近くしか見えないのでは困るけれど....
3.は、これがタフなセンシングのためには一番重要なのではないかと思っている。
4.は、迷路中心付近で確保できれば上等かも。こだわるところではないような気もする。

03Bで使っている回路は、ベース端子つきのフォトトランジスタを使い、出力を積分してバイアスをかけ、DC成分をキャンセルすることで飽和しにくくした回路を使っている。
最初の02から使っている回路そのまま。

新作回路はダイナミックレンジを稼ぐために、なにはともあれNFBで回路を考えてみる。

050719s

フォトトランジスタにサーボを掛け、制御量自体を出力として取り出す。
定番回路(だと思う...多分)
位相補償をしないといけないような気もするけれど、基本的にはこの方針で試してみようと思う。

うまくいけば、屋外マウスも可能になるかもしれない...

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ルネサスがARMを出荷とのこと。

http://www.jp.arm.com/pressroom/05/050719.html

ARMのディストリビューターにルネサスが名を連ねている以上、いつか出てくるとは思っていたけれど、これも時代なのか...

いっそARM7TDMIコアに、shの周辺をくっつけたワンチップ出ないかな...
割り込みとかDMAが難しいか...

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コメント

漠然とですが、制御量取り出す方法を自分でも何気に妄想していました。
回路に弱いのでこれから勉強かなと思っていたところに、ここに素晴らしいヒントが上がったので参考にさせてもらいたいなあと考えております。
これで閉ループの周波数特性なんかを考慮して設計できるといいのかなと考えたりしてます。

投稿: こうへい | 2005年7月23日 (土) 22時52分

ベースのRは数10k~数Mくらい?エミッタのRは100~数kくらいでしょうか。
エミッタ抵抗はトランジスタの電流特性である程度決まり、それと所望のループゲインでベース抵抗も決まってきます。

真っ暗なところでなければ、ベース電流はトランジスタからの流れ出し(ソース)になります。
ちょっと奇妙な感じですが、この電流と光の入力の合計がベース電流相当となり、エミッタの電圧を2.5Vにするように動作します(してほしい...)

ベース抵抗を小さくすることで、明るい環境下でも出力の飽和を防ぐことができると考えています。

ほんとはフォトトランジスタよりも、もっと鋭い特性のセンサ向けの回路かもしれません。
実際に使うには、まだ直さなければならないと思います。
フィルタ回路やS/Hは入ってないので、このあとに付けるか、ソフトウエアで処理する必要があります。
そこらは各自ということで...

投稿: 綿谷 | 2005年7月24日 (日) 09時58分

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