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2013年10月13日日曜日

消費電流の削減

台湾大会では第5走で残念ながらバッテリ切れフェイルセーフがかかってしまい、全日本大会に向けてハーフマウスのバッテリ切れの対策を考えています。

容量を増やすといのも一案ですが、あまり気乗りがしないので消費電流を減らす方向で考えました。

それで以下のやったことについて紹介します。

①マイコンの動作周波数の半減

②2個のAD変換器のうちの1個を使わない

③走行中に無駄なLED点灯を行わない


①マイコンの動作周波数の半減、について

搭載されているSTMF4の周波数を最大値の168MHzから半分の84MHzにしました。
もともとFPU内蔵などにより演算能力が高く、1ms周期割り込み中のモータ出力決定のための演算も0.1msかかりませんでした。
32×32迷路の探索中の次方向決定演算以外は気にする必要が全く無かったのですが、演算の開始位置を早めることにより問題を解決しました。
もしかしたら更に半分にしてもいいかもしれませんが、いろいろ怖いのでやめておきます。

マイコンの消費電流がおよそ半分になるので30mA程度消費電流が減ってます。


②2個のAD変換器のうちの1個を使わない、について

STM32には2個(または3個)の内蔵AD変換器で同時にサンプリングすることにより、例えばジャイロLY3200の角速度出力信号と参照電圧を同時に読める、あるいは2回のサンプリングを疑似的に1回で行えるので短時間により多くのAD変換ができるというような機能があります。
自分の場合はジャイロMPU9150のデータはI2Cで読みだしており、またAD変換する信号は4つの赤外線センサとバッテリ電源電圧だけで、このような需要はないので上記の機能の使用をやめ、AD変換器を1個しか使わないことにしました。

STMのADCペリフェラルを1個使わず、AD変換の回数を減らしたので2、3mA程度消費電流を減らせます。

③走行中に無駄なLED点灯を行わない
直進のとき以外は壁センサを使わないので、スラロームやその場旋回中は赤外線LEDをOffにします。
探索中に直進とそれ以外が1:1で行われると仮定すると、使用量半分なのでこれも2、3mA程度消費電流を減らせます。

以上、3つの半分(クロック、ADC使用数、センサLED平均点灯時間)により少しは電池が持つようになりました。

しかし、まだ例えば全日本大会で5分くらい探索するのはバッテリ的に厳しいかもしれません。
ほこりで滑るとかまだ他の問題もありますし。

4 件のコメント:

  1. I was planning to have my coming half size mouse runs at 168MHz, seem it won't be durable since you had such a bad experience with this. I might wait for STM32F401 :)

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  2. In fact,running at 168MHz is not so serious.
    In my case, motors consume the biggest current, since two-motors-four-wheels mechanism needs a lot of torque while angular velocity occurs.
    However, motor current consumption can't be decreased easily, so I decrease another current consumption.

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  3. Thanks for your replay :)
    How does Mr Tzong Yong Khiew over come this issue since he also has 4 wheel mouse.
    STM32F401CC is QFN48 package which is not as easy as LQFP, if running at 168MHz isn't a big issue then I will keep using F405RG :D

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  4. According to last year's All Japan Contest technical sheet,
    >>http://www.ntf.or.jp/mouse/micromouse2012/MM2012_TechSheet.pdf
    Mr Khiew uses 100mAh 1cell Lipo-battery.

    Considering my experience of using 70mAh 1cell Lipo-battery, this is enough.
    I think he avoids this trouble increacing battery volume.
    I can't increace volume. 100mAh battery is too big for my mouse.

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