1.本ドキュメントについて
2.新規作成部品
3.新規部品・ボード設計
4.改良ボード
5.改良ボード設計
6.部品試験
7.ボード試験内容
8.参考文献

本ドキュメントは、MIRS1602エレキ（エレクトロニクス）班が作成する新規ボードについてまとめた
詳細設計書である。

基盤の構成は以下のとおりである

Fig.1　システム(基盤)構成

図中より、赤褐色のボードは今回新たに作成するボードであり、またうぐいす色のボードは新たに改良を加えるボードである。
今回、競技会に向けて新規に作成する部品をTable.1として以下に示す。

Table1.新規作成部品一覧

部品名	目的	ドキュメントリンク	設計者	試験担当者
超音波センサ信号処理ボード	超音波センサを新たに４個増設するにあたり新規に必要なため（センサは市販のものを使用）	超音波センサ信号処理ボード概要	鍋島	清水
赤外線制御ボード	赤外線センサを新たに搭載するにあたり新規に必要なため（センサ、コンパレータは市販のものを使用）	赤外線センサボード概要	鈴木	鍋島
電子コンパス用ボード	機体の現在地把握に必要なため	電子コンパス用ボード概要	鍋島	清水
i2c用ボード	CPUボードから制御可能なI2C親機をつくることで電子コンパスを動作可能とするため	電子コンパス制御ボード概要	加藤	清水

3.1 超音波センサ信号処理ボード

このボードは今回新たに4個追加搭載する超音波センサのために必要なボードである。
超音波センサに搭載されているPICは、超音波による距離の測定からCPUへの距離データ送信までを行っている。
fig.2の2pinはシリアル通信受信部、3pinはシリアル通信送信部、4pinはコンパレータ入力、12pinが反射波検出部、13pinが超音波発生部、となっている。
超音波センサから出力される距離のデータがpicに入りそのデータがシリアル通信で使えるように変換している。
また、使用する超音波センサは以下のものを使用する。


[超音波センサー　HC-SR04]（秋月電子通商より購入）

また、このボードの回路図をFig.2として以下に示す。

Fig.2　超音波センサ信号処理ボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.3として以下に示す。

Fig.3　超音波センサ信号処理ボードパターン図

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3.2 赤外線制御ボード[3]

このボードは今回新たに怪盗機確保のために追加搭載する赤外線に必要なボードである。コンパレータの基準電圧を設定し、その値で１か０にわけることでアナログ信号をデジタル信号に変換する。
また、使用する主な部品は以下のとおりである。

[ボールセンサー　DSR542]（ダイセン電子工業より購入）

[四回路入コンパレータ　LM339]（秋月電子通商より購入）

また、このボードの回路図をFig.4として以下に示す。

Fig.4　赤外線制御ボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.5として以下に示す。

Fig.5　赤外線制御ボードパターン図



3.3 電子コンパス用ボード


この部品は機体が今いる場所（現在地）を把握し、より効率的な怪盗捕獲のために必要な部品である。電子コンパスを乗せた回路。親機であるI2Cボードと通信を行う。

IC1: PIC16F1938・・・・・I2C親機用PICである。
IC2: AE-UM232R・・・・・USB-RS232C変換デバイスである。
電子コンパスを置くためのボードを作成する。 なおCPUボードからはシリアルポートとして認識される。
(補足: USB通信用のコネクタはIC2:AE-UM232Rに用意されている。)

このボードは他ボードに比べサイズが小さくなると予想される。
また、このボードの回路図をFig.6として以下に示す。

Fig.6　電子コンパス用ボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.7として以下に示す。

Fig.7　電子コンパス用ボードパターン図



3.4 i2c用ボード

このボードはCPUボードから制御可能なI2C親機をつくることで電子コンパスを動作可能とするためのボードである。
pic16f1938はi2c通信ができるのでこのpicを選んだ。
PICで直接USB通信を行うのは難易度が高いためUSBシリアル変換デバイス(IC2:AE-UM232R)によってRS232C信号に変換してからPICと通信するためUSBシリアル変換モジュールを購入した。
また、使用する主な部品は以下のとおりである。

[PICマイコン　PIC16F1938-I/SP]（秋月電子通商より購入）

[USBシリアル変換モジュールキット　FT232RL]（秋月電子通商より購入）

また、このボードの回路図をFig.8として以下に示す。

Fig.8　i2c用ボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.9として以下に示す。

Fig.9　i2c用ボードパターン図

今回、競技会に向けて改良を加えたボードをTable.2として以下に示す。

Table2.改良ボード一覧

部品名	改良点	ドキュメントリンク	設計者
モータ制御ボード	二つあったボードをひとつのボードにまとめた	改良モータボード概要	加藤
電源ボード	入力、出力が分かりにくかったため、入出力の配置を変更	電源ボード概要	加藤
ドータボード	赤外線センサのための入出力の追加	ドータボード概要	鈴木

※以下のボードは新規に作成したものではなく、単に配置を変更したものなどであるが、
　念のため、回路図とパターン図を本ドキュメントに記載する。

5.1 モータ制御ボード

このボードはモータの制御に必要なボードである。
改良点は左右モータ分の二つのボードを一つにまとめたことである。
このボードの回路図をFig.10として以下に示す。

Fig.10　改良モータ制御ボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.11として以下に示す。

Fig.11　改良モータ制御ボードパターン図



5.2 電源ボード

このボードは電源に関するボードである。
改良点は入出力の配置を変更したことである。
また、このボードの回路図をFig.12として以下に示す。

Fig.12　改良電源ボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.13として以下に示す。

Fig.13　改良電源ボードパターン図



5.3 ドータボード

このボードはFPGAとの信号に関するボードである。
改良点は赤外線センサのための入出力を追加したことである。
また、このボードの回路図をFig.13として以下に示す。

Fig.12　ドータボード回路図

また、このボードのパターン図をFig.14として以下に示す。

Fig.13　ドータボードパターン図

エレキで今回新規にボードを作成するにあたり、必要な主な部品をTable.3として以下に示す。

Table3.新規購入部品一覧

ボード名	部品名	入手方法
超音波センサ信号処理ボード	超音波センサ	秋月電子通商より購入
赤外線制御ボード	ボールセンサ	ダイセン電子工業より購入
	四回路入コンパレータ	秋月電子通商より購入
i2c用ボード	PIC16F1938	秋月電子通商より購入
	USBシリアス変換モジュール	秋月電子通商より購入

ボードは導通試験をし、ボード上の回路が短絡、または導通していないなどの場合があれば
はんだやジャンパ線などを用いて回路を導通させる。今回作成したボードの導通試験については
すでに記載済みであるボードの回路図を印刷し、その印刷した図をチェック用紙として導通の
確認できたところには印をつけるなどしていき、導通試験を行う。
導通試験をし、短絡、または導通していないなどの問題が見つからない場合にのみ、そのボードを合格とする。
機能試験についてはそれぞれのボードが設計どおりの動きをするかを試験する。
試験途中に回路が焼ききれたりなどの問題が発生した場合、ジャンパ線やはんだで修復を行い、修復不可の場合は
再度作り直す。

[1]フォトカプラTLP504Aデータシート http://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/datasheet/tlp504a.pdf
[2]74LS04データシート http://ecee.colorado.edu/~mcclurel/sn74ls04rev5.pdf
[3]MIRS1503 信号処理ボード詳細設計書 http://www2.denshi.numazu-ct.ac.jp/mirsdoc2/mirs1503/elec/num0002a/index.html