= BBBでGPIOを用いたリレー制御 =

この記事は、以前cERLでLaserOscillatorの微小温度制御用ヒーターを作った時のものです。[[br]]
まだ、EPICS環境が少し古い状態のまま作成していますが、やっていることは同じなので、作成例として転載します。[[br]]


== Laser Oscillator用ヒーター制御 ==

Laserで使用しているoscillatorは、出力するレーザー周波数を加速器の周波数に同期させるためにpiezoを使って調整しているが、piezoの調整範囲を超えるとリセットがかかり、再度同期するまで周波数が不定になる。burstではさほど問題ではないがCWでは問題になるので、piezoの調整範囲(35～65)を超えそうになった場合には、一旦ビームを止めて手動でリセットしていた。[[br]]
偶に測定中に勝手にリセットがかかり、測定が中断することがあったので、この問題をある程度解決するために、oscillatorの下にヒータを入れて温度制御してやることにした。

== 機器 ==

ヒーターをPWM制御することで、温度調整を行うようにした。[[br]]
回路としては、ヒーター電源をリレーでON/OFFすることでDUTYを調整する。

=== ヒーター ===

ヒーター本体は、ユニバーサル基板に1w10Ω抵抗を4つ直列に接続したものを6列並列接続したものを作成。

=== 電源 ===

ヒーター用の電源は18V汎用直流電源を使用。

=== 制御部 ===

制御部は、!BeagleBone Black(以下、BBB)に専用ユニバーサル基盤を載せて、リレー回路を実装したものを作成。[[br]]
リレーの回路図は以下のようにした。

[[Image(relay_schematic.png,300)]]

このリレー回路のON/OFFは、BBBのP8-11(GPIO45)pinに接続した。[[br]]
このピンを使用したのは、起動時に特別は設定を行わなくてもGPIOとしてLOW状態のまま使用可能なため。起動時にHIGHになっているピンもある。[[br]]
詳細は[http://www.si-linux.co.jp/techinfo/index.php?BeagleBoneBlack#led4e8ec このページ]を参照。

== IOC ==

BBBのOSはDebian7.0で、開発環境はBBBのローカルに構築して今の所はNFSは使用していない。[[br]]
BBB用のepics環境は、{{{/opt/epics}}}に構築するように設定している。ファイルは他のBBBで以前構築したものをコピーして使用。[[br]]
{{{/cerl/epics/embed/BeagleBoneBlack/debian/epics_bbb_debian.tar.gz}}}にコピーしておく。[[br]]

=== device support ===

今回は、GPIOしか使用しないため、[https://github.com/ffeldbauer/epics-devgpio epics-devgpio]を使用してみた。[[br]]
以下のようにしてインストール。ファイルはgit-hubからダウンロードしたものをコピー。

{{{
root@beaglebone:~# cd /opt/epics/R314.12.4/modules/soft
root@beaglebone:/opt/epics/R314.12.4/modules/soft# mkdir devgpio
root@beaglebone:/opt/epics/R314.12.4/modules/soft/devgpio# unzip epics-devgpio-master.zip
root@beaglebone:/opt/epics/R314.12.4/modules/soft/devgpio# mv epics-devgpio-master 1.0
root@beaglebone:/opt/epics/R314.12.4/modules/soft/devgpio/1.0# emacs -nw configure/RELEASE

EPICS_BASE=/opt/epics/R314.12.4/base

root@beaglebone:/opt/epics/R314.12.4/modules/soft/devgpio/1.0# make
}}}

=== app ===

appはrootのホームディレクトリに作成。

{{{
root@beaglebone:~# mkdir -p epics/dio/
root@beaglebone:~# cd epics/dio/
root@beaglebone:~/epics/dio# makeBaseApp.pl -t example dio
root@beaglebone:~/epics/dio# makeBaseApp.pl -i -t example dio
root@beaglebone:~/epics/dio# emacs -nw configure/RELEASE

SNCSEQ=$(EPICS_BASE)/../modules/soft/seq/2.2.4
DEVGPIO=$(EPICS_BASE)/../modules/soft/devgpio/1.0

EPICS_BASE=/opt/epics/R314.12.4/base

}}}

始めはGPIOをON/OFFするためのレコードを[https://github.com/ffeldbauer/epics-devgpio/blob/master/documentation/devgpio.pdf マニュアル]を参照して作成。

{{{
record(bo, "$(user):bbb:GPIO:45:OUT")
{
    field(DESC, "BBB GPIO_45(P8_11) OUT")
    field(DTYP, "devgpio")
    field(OUT,  "@P8_11 H")
    field(ZNAM, "L")
    field(ONAM, "H")
}

}}}

コンパイル時には、{{{dioApp/src/Makefile}}}にdevgpioの設定を追加。

{{{
dio_DBD += devgpio.dbd
dio_LIBS += devgpio
}}}


ブレッドボード上にLEDをつけて、起動時にOFF状態でレコードからON/OFFできることは確認した。[[br]]
リレーのON/OFF時間をPWM制御する部分はsequencerで作成。10秒を1サイクルとしてON/OFFするようにした。[[br]]

=== PI制御 ===

始めは手動でdutyを変えていたが、キチンと制御するために、以前iBNCTで作成した冷却水温度のPI制御シーケンスを使用することにした。[[br]]
sequencerは、duty制御用とは別に作成し、piezoの値変化から、dutyを制御するように作成した。[[br]]
以下のようになって、一応制御できているようだ。

[[Image(oscilator_ctrl.png, 300)]]


但し、現状では0%や100%になった場合には、手の出しようがないのでそのまま任せておくしかない。[[br]]
これを解決するには、電源電圧を上げるか、抵抗を増やして発熱量を上げるか、外部からの温度変化が少なくなるように工夫するしかない。