motorBench® Development Suiteを使ってみよう[ハードウェア接続編]

前回の「セットアップ編」では、開発環境のインストール手順についてご紹介しました。

今回は、実際のモーター動作に向けた準備として、Microchip社推奨の評価ボード「MCLV-2 ボード」を例に、ハードウェアの接続手順、各種ジャンパー設定、および接続時の注意点について解説します。

今回の例として紹介している開発ボードや Plug-In Module、リファレンスモーターに限らず、他にもサポート対象になる機材は多種あります。その他の機材情報に関しては、motorBench® Development Suiteを使ってみよう[概要編] でも紹介していますので、合わせてご参照ください。

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使用機材

Microchip社推奨のリファレンス環境を構築します。

motorBench® Development Suite によるモーターパラメータ自動測定（セルフコミッショニング）および FOC（磁界指向制御）による精密なモーター回転駆動デモを行うためのハードウェアセットアップを行います。

使用機材について

	dsPICDEM™ MCLV-2 Development Board（DM330021-2）（外部リンク）低電圧（最大48V/15A）のブラシレスDC（BLDC）および永久磁石同期モーター（PMSM）制御開発に対応したMicrochip社の標準評価ボードです。電流検出用オペアンプや保護回路を備え、PIMを差し替えることで様々な 16ビット dsPIC® や、　32ビットマイコンの評価が可能です。このボードには、dsPIC33EP256MC506 外部オペアンプモーター制御 PIM（MA330031-2）と、外部オペアンプ構成マトリックスボード（EXTERNAL OP_AMP）が同梱されています。
	dsPIC33EP256MC506 External Opamp Motor Control PIM（MA330031-2）（外部リンク）高速・高性能なモーター制御用DSC「dsPIC33EP256MC506」を搭載したプラグインモジュールです。基板上の外部オペアンプ回路を使用して高精度な電流フィードバックを行う構成で、motorBench® Development Suite が標準サポートしている推奨PIMです。
	24V 3-PHASE BRUSHLESS DC MOTOR WITH ENCODER（AC300022）（外部リンク）エンコーダ付き24V仕様の3相PMSM/BLDCリファレンスモーター（Hurst社製）です。motorBench® Development Suite 上に標準でパラメータ定義ファイル（.xml）が用意されているため、FOC制御の評価・実験に最適です。
	MPLAB® ICD 4 In-Circuit Debugger（DV164045）高速なプログラム書き込みとリアルタイムデバッグに対応したMicrochip純正インサーキットデバッガです。 ※ 今回の例では、ICD 4 を使用していますが、現在のデバッガの推奨製品は以下になります。 MPLAB® ICD 5 In-Circuit Debugger/Programmer（DV164055）
	24V Power Supply（AC002013） 24V / 2.2A センタープラスのACアダプタです。MCLV-2ボードおよびモーター駆動用の安定したロジック/パワー電源として使用します。
	USB to Serial Converter PC と MCLV-2 ボード間でUART通信を行うためのシリアル変換ケーブルです。motorBench® Development Suite 上でのセルフコミッショニング（パラメータデータ通信）およびモニタリングに使用します。

ハードウェアセットアップ

ハードウェア接続例

・MCLV-2 ボードに同梱されている、dsPIC33EP256MC506 外部オペアンプモーター制御 PIM（MA330031-2）と、外部オペアンプ構成マトリックスボード（EXTERNAL OP_AMP）が、正しく接続されていることを確認します。
※この PIM（Plug-In Module）は、Microchip社の motorBench ® Development Suite （外部リンク）のページに記載されているサポート対象の PIM と交換できます。

・J14 コネクタに装着されているオペアンプ構成マトリックスボードが、使用する PIM の仕様（外部オペアンプ／内蔵オペアンプ）と一致しているか確認してください。外部オペアンプモーター制御 PIM には外部マトリックスボードが必要であり、内部オペアンプモーター制御 PIM には内部マトリックスボードが必要です。
例えば、
　dsPIC33EP256MC506 外部オペアンプ モーター制御 PIM（MA330031-2）の場合は、EXTERNAL OP_AMP

　dsPIC33EP256MC506 内部オペアンプ モーター制御 PIM（MA330031）の場合は、INTERNAL OP_AMP

の組み合わせで使用します。
※ 本記事では、dsPIC33EP256MC506 外部オペアンプモーター制御 PIM と、EXTERNAL OP_AMP の組み合わせを対象に説明しています。

・MCLV-2 ボードの、ジャンパー JP1、JP2、JP3 は、モーター制御アルゴリズムに必要なフィードバック信号を選択します。ここでは「Curr」の位置に設定してください。
・ジャンパー JP4、JP5 は、送受信ピン用の通信バスを選択します。ここでは「UART」の位置に設定してください。

モーターのコネクタ接続

・24V BLDCモーターの [黒、赤、白] の信号線を、MCLV-2 ボード上の J7 コネクタの [M1、M2、M3]端子に接続します。
　緑色の線は J7 コネクタの G端子、もしくは未接続でも構いません。
　　　黒 = M1
　　　赤 = M2
　　　白 = M3
　　　緑 = G（もしくは未接続）

電源とデバッガの接続

・最初に、24V 電源のバレルコネクタを MCLV-2 ボードの J2 に接続して電源をつなぎます。
注）必ず、デバッガおよび USB to Serial Converter よりも先に MCLV-2 の電源を接続してください。
・ICD 4 のデバッガを使用する場合は、MCLV-2 ボードの J11 に接続し、USB Type-A側をPCに接続します。
（PICkit™4 のデバッガを使用する場合は、MCLV-2 ボードの J12 に接続します。）
・最後に、USB to Serial Converter を MCLV-2 ボードの J10 に接続し、USB Type-A側をPCに接続します。