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V850でライントレースーカー(部品編)

日記にも書きましたが、ライントレースカーがほぼ完成しました。一応、ラインをトレースして走っており、回路的には大きな問題はないみたいなので、回路図や使用した部品などを紹介しようと思います。

ライントレースカーの構成

ライントレースカーは大きく3つの部分からなっています。メイン回路、フォトセンサー回路、駆動系モータです。
メイン回路はV850基板、モータIC回路、電源回路からできています。モータICはTA7291P(東芝製)を使用しています。ラインの検出やモータ回転の確認用に発光ダイオードも5個付けました。茶色のユニバーサル基板は140x90 mmの基板を切り取って作りました。

フォトセンサー回路は3個のフォトインタラプタRPR-220(ローム製)にしました。2個でも何とかなるみたいですが、3個の方が細かい制御ができると思ったからです。ユニバーサル基板はメイン回路用基板を切り取った余りで作りました。

駆動系はタミヤのツインモーターやタイヤを使いました。ノイズ対策用に0.01μFのコンデンサーを取り付けています。前輪はなく、ボールキャスターになっています。ボールキャスタもタミヤ製です。
試作後、ライントレースーカーの速度を上げるために、モーター用電池を1個を後付けしました。後付された電池は右写真のように、車体の裏側に付けました。

ライントレースカーの回路図

回路図はBSch3Vで作成し、下図のようにしました。2007年9月30日の日記で書いた回路図とは違っていますが、実装中に幾つか変えた箇所があります。特に、V850基板との入出力ポートを変えました。半田付け実装のしやすさから、フォトインタラプタからの入力ポートや発光ダイオードへの出力ポートをピンヘッダー(20ピン2列)の左右に振り分けました。これに伴い、40ピンのピンヘッダーは、図の中では太い20ピン2列の図形(左下と真ん中下)になっています。かっこ悪いですが、こちらの方が実装時、間違えることが少ないと思ったからです。

それ以外にも、日記に書いた時点では、Nチャンネル・オープンドレイン用のプルアップ抵抗などを書き忘れていましたが、きちんと書き加えました。実際、完成したライントレースカーは上図の通りになっています。
当初、モーター側の電池を3Vにしていましたが、速度が遅いと感じ、モーターにかかる電圧(モーターIC回路からの出力電圧)を測定しました。少し電池が弱っていたため、電池電圧は2.6Vでしたが、モータにかかる電圧は0.78Vぐらいとかなり小さくなっていました。これはモータIC TA7291Pの特性からそうなってしまうことに気づきました。そのため、モータ側の電池を4.5Vに変更しました。

メイン回路の部品

BSch3Vで回路を作成すると、部品リストも作成してくれるので、それを元に部品リストを書いてみました。まずメイン回路の部品です。

記号 部品 値・型名 個数
R1 抵抗 150Ω 1個
R2 抵抗 1KΩ 1個
R3 抵抗 10KΩ 1個
RA1 抵抗アレイ 150Ω 4素子 1個
RA2 抵抗アレイ 1KΩ 4素子 1個
C1 セラミックコンデンサー 0.47μF 1個
C2 電解コンデンサー 33μF 1個
C4,C5,C6,C7 電解コンデンサー 47μF 4個
C8,C9 セラミックコンデンサー 0.1μF 2個
CN1 コネクタ ケーブル用コネクタ2Pメス 1個
CN2 コネクタ 基盤用コネクタ2Pオス 1個
CN3,CN6 コネクタ 基盤用ピンヘッダ20x2P 2個
CN5,CN7 コネクタ 基盤用コネクタ6Pオス 2個
D1,D2 発光ダイオード(黄) TLYH20TP 2個
D3,D4 発光ダイオード(赤) TLSH20TP 2個
D5 発光ダイオード(純黄) TLPYE23TP 1個
Q1 NチャンネルMOSFET 2SK2231 1個
U2,U3 モータIC TA7291P 2個
SW1 スイッチ 基盤用トグルスイッチ3P 1個
U1 3端子レギュレータ LM2940T-5.0 1個
V1 9V電源 6P型9V電池 1個
ユニバーサル基板 片面紙フェノール 2.54mmピッチ 1個
V850基板 雑誌Interfaceの付録 1個

フォトセンサー回路の部品

フォトセンサー回路は車体の下にあります。3個のフォトインタラプタを使用しています。

記号 部品 値・型名 個数
R4,R6,R8 抵抗 180Ω 3個
R5,R7,R9 抵抗 1KΩ 3個
VR1,VR2,VR3 半固定抵抗 10KΩ 3個
C3 電解コンデンサー 33μF 1個
CN4 コネクタ ケーブル用コネクタ6Pメス 1個
PC1,PC2,PC3 フォトインタラプタ RPR-220 3個
ユニバーサル基板 片面紙フェノール 2.54mmピッチ 1個

駆動系の部品

駆動系の部品は以下の通りです。駆動系ではないですが、車体本体の部品もここに載せました。

記号 部品 値・型名 個数
C10,C11 セラミックコンデンサー 0.01μF 2個
CN8 コネクタ ケーブル用コネクタ6Pメス 1個
V2 4.5V電源 単3型電池 3個
電池ボックス 単3型電池 2本用 1個
電池ボックス 単3型電池 1本用 1個
U4,U5 モータ TAMIYA ツインモーターギヤーボックス 1個
タイヤ TAMIYA スポーツタイヤセット 1個
ボールキャスタ TAMIYA ボールキャスタ 1個
シャーシ TAMIYA ユニバーサルプレート 1個

上記部品は、道具を買ったときと同様、秋月電子通商やシリコンハウス共立で購入しました。電車賃を考えると、ネットで購入する方が安いのですが、日本橋に行けば複数のお店があり、一店だけで部品が揃わない場合には、電気街に行った方が安いし、その日に手に入るメリットもあります。うまく使い分けれるといいですね。


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