沼津高専 電子制御工学科

MIRS0503エレキ詳細設計書

MIRS0503-ELEC−0001

改訂記録

版数

作成日

作成者

承認

改訂内容

A01

10.21

  斉藤、鈴木、原

蛭ヶ谷

初版


 

1.はじめに

本ドキュメントは製造仕様書の作成に必要な事項を述べる。

2.概要

 

o        o        超音波測距センサ

シャーシ上段に 設置する。前面に2つ、両側面に1つずつ。計4つ使用する。

滑らかな平面および直径30cmの円筒側壁と正対した状態での性能を以下に示す。

 

超音波センサの性能

測定範囲

5[cm]170[cm]

測定誤差

5[cm]以内

 

o        o        赤外光検出センサ

上段シャーシに前に1つ、左に1つ。計2つ使う。

マシン全部のバンパの蝶番間をくりぬき、ポストが発光する赤外線がセンサの正面40cm以内に接近したとき、感知できるように設置される。詳細を以下に示す。

最大定格(Ta=25℃)

項目

記号

定格

単位

直流順電流

100

mA

直流電流低減率(Ta>25℃)

Δ/℃

−1.33

mA/℃

パルス順電流

FP(注)

直流逆電圧

許容損失

KB

150

mW

動作温度

opr

−20〜75

保存温度

stg

−30〜100

(注)パルス幅≦100μm,繰り返し周波数=100Hz



電気的特性(Ta=25℃)

項目

記号

測定条件

最小

標準

最大

単位

順電圧

=100mA

−−−

.35

.

逆電流

=5V

−−−

−−−

10

μ

放射強度

=50mA

12

20

−−−

mW/sr

光出力

=50mA

−−−

11

−−−

mW

端子間容量

=0,f=1MHz

−−−

20

−−−

p

ピーク発光波長

λ

=50mA

−−−

950

−−−

nm

スペクトル半値幅

Δλ

=50mA

−−−

50

−−−

nm

半値角

θ(1/2)

=50mA

−−−

±23.

−−−

°

o        o          タッチセンサ

シャーシフレームの前面に3つ使用する。

すべてのバンパ型タッチセンサはパーソナルコンピュータのキーボードを押下する程度の圧力で接触を感知できることとする。

 

 

o        o        電源系

電源ボードをラック上部に取り付け、7.2Vバッテリーと出力端子、任意で非常停止スイッチを接続する。

 

o        o        駆動系

                                                                       駆動系はシャーシフレーム部にあるモータとタイヤ(×2)で構成される。モータは減速ギヤとロータリエンコーダが一体になったMAXONRE025-055-34EBA201Aを使用する。          

  

o        o        白線センサ

    白線センサは六角形型の下段シャーシの各辺に1つずつで6個使用する。

o        。DCDCコンバータ

 カメラモジュールの電源にDC12V120mA必要なためMIRSが搭載しているバッテリーが約8vのものなのでDCDCコンバータで実現する。

65mm

 

45mm

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

o        o        CCDカメラ

    ラック部に設けるカメラ専用のラックに取り付ける。前面に1つ使用する。

   今回標準機に追加する形になるカメラの取り付けに関してここで詳しく述べる

大まかなカメラ接続までの流れ

       (a)カメラ → (b)ローパスフィルタ → (c)ADコンバータ → (d)FPGA → CPUボード

          関連文書より、カメラから出力されるのはNTSC信号であるためローパスフィルタによる積分とADコンバータによるデジタル信号化が必要になる。 ローパスフィルタとADコンバータはひとつのボードにまとめる。

 カメラモジュールはNTSC信号をもちいて画像のデータを出力する。その信号の特性を理解し、信号をデジタル信号化してプログラム上で扱えるようにする。今回はラインの数を見分けられればよいので変換するデジタル信号は8ビットの物を用い、5本のラインを見分けるために5つのパターンに値を区別してライン数を判断できるようにする。値の区分は実際にカメラを搭載して測定を行い設定する。NTSC信号とAD変換に関する参考資料はここに示す。

 *考察に用いた資料*

 

 

 

(a)  カメラモジュール

 

  市販されているものを用いる。

   

   モノクロCCDカメラモジュール                           
画角 80°
有効画素 512H×492V
最低被写体照度 1.5Lux以下F3.5
水平解像度 300TV
オート電子シャッター 1/601/10000秒自動制御
映像出力 NTSC準拠コンポジットビデオ出力1.0Vp-p/750
電源 DC12V120mA
外形寸法 CCD35×40mm、電源部35×40mm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)ローパスフィルタ

 

RLCの回路により実現する。

NTSC信号の特性より理想のカットオフ周波数を定め設計する。

フィルタをつけることにより信号の波形を滑らかにしてAD変換機で処理できるようにする目的もある。

水平同期信号間をうまく平均化できるように設計する。

 

入力信号:カメラからのNTSC信号

出力信号:NTSC信号の1フレーム分を平均化した信号

 

用いる基盤 (図1)

 

 

(c)ADコンバータ

 

ADコンバータ搭載PICをもちいて実現する。

      使うPICは8ビットのものにする予定

 

    入力信号:フィルタにより平均化した信号

    出力信号:8ビットのデジタル信号

   

    用いる基盤 (図1)

 

 

 

 

ローパスフィルタ

 

PIC

 

50mm

 

70mm

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   (図1) ローパスフィルタとPICは同じ基盤に搭載する

 
                                               

 

 

 

d)FPGA

 

番地によるアクセスでプログラム側がデータを引き出せるようにする。

PIC側とR/Wの信号による同期を図れるようにする。

液晶ディスプレーようのポートをあけてそこにADコンバータからの8ビットのデータとR/Wの信号のあわせて10ビットのデータをやり取りできるようにする

 

入力信号:ADコンバータからの8ビットデジタル信号、W信号

出力信号:8ビットデジタルデータ、R信号

 

FPGAのポート等に関する情報

 

 

 用いる基盤 FPGAボードなのでここで寸法等は別紙参照。

   

 

 

FPGA

 

CPUボードの方からデータ取得ようの番地でアクセスされたときに8ビットデータを引き出せるようにする。

R.W信号を設けてデータ取得の際にデジタル信号の値が変わることを防ぐ。

 

 

カメラ

モジュール

 
 

ADコンバータ

 

なめらかにしたNTSC信号を読み込み8ビットのデジタル信号に変換する。

ADコンバータ搭載PIC使用

 

ローパスフィルタ

 

RLCにより構成された簡単なフィルタ。NTSC信号を滑らかにする

 
 

8ビット信号

 
                            

                            

なめらかにしたNTSC信号

 

R信号

 

W信号

 
 

NTSC信号

 

 
 

 

DCDCコンバータ

 

 

 
 

 

 

カメラの動作に必要な12Vを得るためにDCDCコンバータを用いる。

 
 

                        

 

 

CPUボード

 

 

番地でアクセス。

8ビットのデータよりラインの数を判断する。

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

M3

 

M3

 

ローパスフィルタとADコンバータ

 

58mm

 

 
テキスト ボックス: 38mm

63mm

 
テキスト ボックス: 46mm

65mm

 
テキスト ボックス: 45mmテキスト ボックス: 50mm

70mm

 
     

 

DCDCコンバータ