H8/3664 制御で自走模型

自走模型として動かすための部品の説明

反射型光センサー

模型のセンサーとしては、反射型の光センサーを用います。 制御実験用に市販されている WPS-01 は、 赤外線LEDとフォトダイオード[1]を反射光を取り込むように、 隣合わせで配置してあります。(フォトインタラプタ[2])
[1]フォトダイオード
トランジスタのベース電流の代わりに光エネルギーを使うもので、 光が入れば ON になるトランジスタです。
[2]フォトインタラプタ
LEDとフォトカプラの間で、反射光の強さを検出したり、 スリットで光を遮ることでスリットの通過回数を数えて、位置や回転検出に使う。 前者はフォトリフレクタとも呼ばれる。
WPS-01 は、電源に5Vを用い、反射光の量に応じて0〜5[V]の 電圧を出力し、感度はセンサー上の半固定抵抗で調節します。 実験では、ライントレース(走行フィールド上に貼った黒テープに沿って 模型を制御します。)走らせるプログラムに応じてセンサーの固定場所を 考えて下さい。
必要であれば、3個以上のセンサーを使っても良いものとします。 それに応じてプログラムも複雑になりますが、高速走行なども可能に なるでしょう。
下記回路中の100Ωは、実際に使ってみると過電流で発熱で火傷しそう。 ライントレースに影響が無ければ、 330Ω〜1KΩ程度に交換した方が良いと思われる。

モータ制御IC

モータ制御IC TA7291P は、モータの正転・逆転をするための電流方向制御の トランジスタブリッジを内蔵し、 さらに論理回路側にモータノイズの混入を 防ぐための回路を内蔵しています。
モータの速度制御用に Vref 端子がありますが、速度制御をするためには 色々と回路やD/A変換が必要になります。 一般的に、速度制御をしたい場合は、 PWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)[ などの手法により速度を調節して下さい。
この場合、Vref 端子は Vs(モータ電源)に接続すれば、最大速度になります。
上からみた写真 下から見た写真
模型上に配置したもの

モータ状態のハイインピーダンス(フリー)とブレーキの違い

モータは磁石と電磁石の力で電気エネルギーを運動エネルギーに変換するが、 逆に運動エネルギーを電気エネルギーに変換もでき発電器にもなる。 モータを回転していて電気を止めても、しばらくの間は惰性回転する。 この時、モータ端子をショートすればモータで発電された誘導起電力は「運動を妨げる向き」 に流れるため、惰性回転をすぐに止めることができる。(電磁ブレーキ)

TA7291Pでは、(IN1=0,IN2=0)とするとモータ端子は開放され惰性運転を続ける。 (IN1=1,IN2=1)とした場合、モータ端子はショートされ電磁ブレーキにより、 急速停止をすることができる。


ライントレースの考え方

Tohru Saitoh
Last modified: Tue Aug 25 11:28:07 JST 2009