うしこlog
公開: 2014/03/18

ライントレーサ回路の作成

今回の内容

 ライントレーサの回路を作成していきます。作製する回路は、センサ部、制御部、駆動部の3つに分けて説明してきます。センサ部にはフォトリフレクタ、制御部にはマイコンとモータドライバ、駆動部にはツインモータギアを使用します。

前回と次回の内容は?

 前回までに、ライントレーサ車体部の作成と、ライン検知用のフォトリフレクタおよびモータ制御用のモータドライバの使い方を説明しました。
次回は、ライントレーサのプログラムを作成していきます。

 また、ライントレーサで使用するAVRの使い方がわからない方は、合わせてAVRの環境構築と使い方をご覧ください。

ライントレーサに関する記事

  1. ライントレーサ車体部
  2. モータドライバーの使い方
  3. フォトリフレクタの使い方
  4. この記事
  5. ライントレーサプログラム部

使用する部品と回路図

使用する部品

 ライントレーサの回路に使う部品は以下の通りです。

部品名個数
抵抗 1Ω 2
抵抗 1kΩ 3
抵抗 10Ω 5
抵抗 47kΩ 1
半固定抵抗 30kΩ 3
コンデンサ 0.1uF 4
フォトリフレクタ (LBR-127HLD) 3
モータドライバ (TA7291P) 2
AVR (ATMega168p) 1

 今回は、抵抗、ノイズ対策のためのコンデンサ、ライン検知をするためのフォトリフレクタ、モータ制御を行うモータドライバ、そしてAVRマイコンを使用します。

 他には、AVRとモータドライバ駆動用電源5V、モータ駆動用電源3Vの2つ電源を用意します。
なお電源5Vは過去に作ったものを、電源3Vは電池ボックスを使用します。

ライントレーサ回路図

 ライントレーサの回路図は以下の通りです。

ライントレーサ回路図
ライントレーサ回路図

 図が小さくて見づらいときは、図をクリックすると拡大した回路図を見ることができます。ラインを検知するセンサ部分、進行方向を制御する制御部分、車体を動かす駆動部分について順に話を進めていきます。

センサ部の作成

 ラインを検知するためのセンサとして、今回はフォトリフレクタを3つ使います。3つ使うことにより、ライン検知して進行方向を制御するプログラムを簡単に書くことができます。
センサの回路は、図1の回路図中のフォトリフレクタを使用したセンサ部分を作成します(図2)。

ライン検知センサ
ライン検知センサ

 作成したセンサの端子は5つあり、左からGND、センサ1の信号、センサ2の信号、センサ3の信号、電源5Vとなっています。

制御部の作成

 センサ部を作成したら、次は制御部を作成します。回路図にそってAVR、モータドライバ等を配置し、回路を作成していきます。プログラムを書き込めるようにAVRの「Vcc、MISO、MOSI、SCK、GND、RES」端子にメス端子を付けておきましょう。他には、センサに繋ぐための5つのメス端子、左モータに電源を供給する2つのメス端子、右モータに電源を供給する2つのメス端子をつけておきます。LEDは、センサの動作を確認するためのものなので、なくても構いません(なので回路図には書いていないです)。
LEDを付ける方は、avrのPD0~PD2にそれぞれ左、中、右センサの状態を表示するLEDを付けてください。

制御部の回路
制御部の回路

 この図を撮影したとき3V用の電源端子を付けるのを忘れていたので、3V用の電源端子はついていませんが、モータ駆動するのに必要なため3V電源は付けてくださいね。

駆動部の作成

 駆動部分は、タミヤのツインモータギアボックスを用います。ここですることは、モータ端子にリード線およびコンデンサを付けます(コンデンサはノイズ除去のため)。右用と左用のモータ2つに付けてくださいね。

モータにコンデンサを付ける
モータにコンデンサを付ける

 駆動部分は、以下のようになると思います。

駆動部分
駆動部分

各部の合体

回路全体

 センサ部、制御部、駆動部をそれぞれ作成したら、制御部にセンサ部、駆動部、電源を繋げていきます。
図3で3V用の電源端子を付け忘れていたので付けました。また、ラジコンとしても機能するように赤外線受信モジュールも設置しました。

回路全体
回路全体図
回路図拡大
回路図拡大

ライントレーサ外観

 作成した回路を車体に載せていきます。この画像も、3V電源を付け忘れていたときに撮影したので、3V電源はついていません。

ライントレーサ外観_表
ライントレーサ外観_表
ライントレーサ外観_裏
ライントレーサ外観_裏

 センサ部と電源を輪ゴムで留める不格好さは気にしないでください。。。

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