2014-04-23

兩種EV3馬達「Power Level設定」與「輸出轉速」之間的關聯測試

EV3馬達的Power Level是一個重要的控制參數,如果參考EV3軟體的Help File,在Large Motor與Medium Motor Action Blocks的說明文件中,都提到馬達轉速大致與設定的Power Level值成正比:
"The rotation speed of a motor will be roughly proportional to the power level specified, although rotation speed is also affected by how much load is put on the motor."

而Danny在哨兵機器人(SENTIN3L)的專題中,更進一步的說明EV3馬達每一單位Power Level值對應的馬達轉速等於:每0.1秒1度 或 每秒10度,所以當Power Level=10,對應的馬達轉速也就是100 度/秒。

對於Danny所提供的參考數據,雖然大部分的專題很少有機會會直接使用到馬達的轉速值,通常只要能理解「Power Level值越大,馬達就會轉得越快」這樣的觀念就足夠了,
不過剛好手上有一個HiTechnic的角度感應器(Angle Sensor),可以用來測量不同Power Level下馬達RPM值的變化,而再將RPM值轉換成每秒旋轉度數,這樣就可以實際觀測到Danny所提到的比例關係。同時,測試數據也可以當作EV3馬達的特性記錄,用來佐證EV3 Help File的說明。

測試過程摘要

  • 測試的方式很直覺,就是以十字軸連接EV3馬達與HiTechnic的角度感應器,同時因應兩種馬達特性的差異,所以也分開進行測試。

  • 測試時,先由Power Level=10設定開始,每次增加10,直到Power Level=100止,共分成10個階段測量馬達的RPM值。
  • 測量同時並立即將RPM值換算成每秒旋轉速度:
    RPM值 * 360度 / 60秒  = RPM值 * 6
    這樣可能會放大角度感應器的誤差,不過如果只是作為觀察變化趨勢與關聯性,實際並不致於對結果有顯著的影響。
  • 使用NXC的Screen Capture記錄測試過程,
    由EV3 LCD顯示:Power Value(%)、RPM以及轉速(Degrees / Second)三項資訊。
  • 記錄影片

EV3 大型馬達(Large Motor)測試紀錄

  • 對於EV3 Large Motor測試的結果,由影片觀察,就如同Danny所敘述的一樣,
    當Power Level在10到80之間時,轉速會依據每單位每秒10度的比例,由100提升到800,一旦Power Level到達90' 100時,轉速就維持在142 RPM或850度/秒,
    我推測應該是因為電池電壓限制的關係,因為如果參考Philo的EV3馬達測試資料
    當使用9 V的外部電源時,EV3 Large Motor的轉速是可以到170 RPM以上。

EV3 中型馬達(Medium Motor)測試紀錄

  • 觀察Philo對於EV3 Large與Medium Motor的測試,可以至少知道:如果輸入相同的電壓,中型馬達的轉速會比大型馬達快,
    所以,Power Level對應馬達轉速的比例,理論上,中型馬達也應該高於大型馬達,
    經過這一次的測試,會發現確實如此,比例看起來像是:每單位Power Level = 轉速為每秒16度,這是 Danny在他的書中沒有提到的
    參考上面的紀錄影片:當Power Level由10到80,轉速會由 160度/秒 提升到 1280度/秒;
    同樣,一旦超過90之後,就到達極限,這也應該是電池電壓的限制。

EV3程式碼:



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