はじめに
本ドキュメントはMIRSを製作するにあたり必要なモジュールをまとめたものである。
各モジュール同士の配線を図にまとめ、ケーブルの作成方法や各センサの注意点について記載する。
また、各モジュールについて検討する。
各モジュールの接続配線図
以下に各モジュールの接続配線図を示す。
各モジュールについて
3.01 バッテリー
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以下の写真のバッテリーを2つ使用する。
充電式の電池ではあるが端子の部分の接触不良により充電が安定しないものや、7.2Vを出力しないものも存在する。
使用する前にテスタで確認すると良い。
また、以下の写真にあるケーブルで電源ボードと接続する。
3.02 電源ボード
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電源ボードはMG3Sで使用していた電源ボードを流用することにする。電源ボードについてのリンクを以下に示す。
電源ボード回路概要
また、試作機として製作していた牛丸研の電源ボードの写真を以下に示す。
写真上部に見える4つの端子にCPUのINPUT,OUTPUT,モータ駆動部のINPUT,OUTPUTを接続する。
INPUTは2つともバッテリーから入力する。
CPUのOUTPUTは以下の写真のケーブルを接続する。
以下の写真の端子はCPUへつなぐ。
以下の写真の端子は超音波センサへつなぐ。
モーター駆動部のOUTPUTは以下の写真のケーブルを接続する。
このケーブルは以下の写真のように二股に分かれている。その2つに分かれている端子をそれぞれモーター制御ボードへつなぐことになる。
3.03 CPUボード
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CPUはMIRSの脳みそにあたる部分である。主に情報はここで処理される。以下に写真を示す。
裏面は下の写真のようになっており,下の部分に見える8GBがメモリである。
CPUにはUSB,シリアル通信,D-subを差し込める端子がある。以下の写真にて説明する。
1はD-sub端子でありディスプレイに接続する。端子は以下の写真のようになっている。
2はシリアル通信であり、超音波センサに接続する。端子は以下の写真のようになっている。
3は電源ボードからの端子である。3.02 電源ボードに記されているCPUのOUTPUTからCPUへつなぐ端子はここに繋ぐ。
4はUSB端子である。以下の写真のようになっている。
3.04 FPGAボード
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FPGAはCPU処理を肩代わりしてくれるものである。FPGAは論理演算を用いて処理を行うことができ、FPGA内の論理回路は自由に変更することができる。論理回路の変更方法等については以下のリンクに示す。
MIRSMG3G FPGA回路概要
以下にFPGAの写真を示す。
J3の端子部分を拡大したものを以下に示す。
写真に示すようにピンが配置されており、ソケットが差し込まれている部分が偶数番号となるためFPGAのピンはすべて偶数となっている。各モジュール接続配線図に記載されているA6,8~26というのはこのFPGAのAの列（写真だと上の列）の6~26の偶数番号のピンから信号を繋いでいるということである。
FPGAは下の写真のようにCPUに端子を上から差して使用する。電源はCPUから供給される。
3.05 11pinケーブル
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FPGAとドータボードを繋ぐために11pinケーブルを作成する。11pinケーブルは以下の写真のようにFPGAに差し込んで使用する。(写真は12pinケーブルである)
以下の写真は12pinケーブルである。以下の写真を参考に半田付けをする。また、導線部分はボンド等で絶縁しておくとよい。
写真は12pinだが必要な信号線は11本なので11pinでかまわない。
3.06 ドーターボード
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ドーターボードとはFPGAからの信号を整理し、メンテナンス性を高めてくれるものである。しかし、FPGAからの信号線を把握していないとショートを起こしてしまう等の問題が発生する。ドーターボードの設計、製作に関しては以下のリンクを参照すること。
MIRSMG3G ドータボード回路概要
3.07 タッチセンサ
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ドーターボードから繋ぐセンサーの1つである。以下に写真を示す。
また、以下にタッチセンサに関してのリンクを繋ぐ。
MIRSMG3G タッチセンサ回路概要
タッチセンサの写真を見ると下図のようなものがかいてある。(Vcc,GND,信号線は記載されていません)
このタッチセンサの配置を間違えるとFPGAが壊れる恐れがある。VccとGNDが誤ってつながるとFPGA上で点灯していたランプが消灯するのでこの状態になったら配置を間違えているので直ちにタッチセンサをはずすこと。
また、FPGA内部の論理回路を見ればすぐわかるのだが、このタッチセンサは信号線に"1"がはいると反転し、プログラム上で"0"になるようになっている。ここでいう信号線は各モジュールの接続配線図よりA6,A8,A10であり、記載はされていないが全く同じ動作をするB6,B8,B10のことである。
3.08 モータ制御ボード/4pinケーブル/6pinケーブル
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モーター制御ボードはMG3Sと同様のものではなく新しいものを作成する。モーター制御ボードを変更するにあたり、FPGAもMG3Sのときとは変更しなければいけない。FPGAとモーター制御ボードについては以下のリンクに示す。
MIRSMG3G FPGA回路概要
MIRSMG3G モーター制御ボード概要
ドーターボードからモーター制御ボードに信号を伝えるために以下の写真のような4pinケーブルと6pinケーブルを作成しておく必要がある。6pinケーブルは部品がなく作成できなかったため3pinを2つ繋いである。
3.09 モータ/2pin
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モーターはMG3Sから使用していたタミヤギヤードモーターを流用する。ギア比は1:75である。以下に写真を示す。
モーターについて以下にリンクを示す。
MIRSMG3G モータ概要
下の写真のような太目の2pinケーブルを用いてモーター制御ボードに接続する。
3.10 エンコーダ/4pin
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エンコーダは距離を測定するためのものである。以下に写真を示す。
エンコーダは下の写真のように4pinとなっており、これをモーター制御ボードへ接続する。
以下にエンコーダについてのリンクを繋ぐ
MIRSMG3G エンコーダ概要
3.11 WEBカメラ/USB
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MIRSで画像処理を行うためのカメラである。CPUにUSB接続して使用する。MG3Sのものを流用している。以下に写真を示す。
このWEBカメラについては以下のリンクを参照すること。
MIRSMG3G Webカメラ概要
3.12 超音波センサ/シリアル通信ケーブル/4pinケーブル
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超音波センサの親機、子機、シリアル通信ケーブル、全体図の写真を記載する。
超音波センサについては以下にリンクを示す。
MIRSMG3G 超音波センサ概要
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シリアル通信ケーブルとCPUは以下の写真のように繋ぐ。
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3.13 ディスプレイ/D-subコネクタ
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メンテナンスやプログラムを実行するときに画面出力するために使用する。CPUとD-subを繋げば使用できる。3.03 CPUボード参照。
3.14 キーボード/USB
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MIRSはキーボードで操作する。主に無線のキーボードでUSB端子にさして使用するが、USBの子機とキーボードが対応していない場合があるので、そのときは演習室のPC等で設定しなおすこと。
完成品
モジュールを全て組み合わせ完成したものを以下のリンクに示す。
MIRSMG3G エレクトロニクス完成報告書