はじめに
本ドキュメントはMIRS1804 GYM員Projectのエレクトロニクス詳細設計のドキュメントである。エレクトロニクス構成
ブロック図をFig.1として以下に示す。
エレクトロニクス構成をまとめた表をTable.1として以下に示す。
| ボード | 使用目的 | 作成方法 |
|---|---|---|
| ArduinoUNO | 駆動系に対する指示を送るため | 既製品を用いる |
| RaspberryPi | センサの検知や、全体的な制御を行うため | 既製品を用いる |
| RaspberryPi用ディスプレイ | アプリケーションを表示するため | 既製品を用いる |
| 電源基板 | 駆動系で使用する模型用バッテリーのON/OFFの管理をするため | 新たにユニバーサル基板上に実装する |
| ArduinoUNOシールド基板 | ArduinoUNOとデバイスとの接続のため | 新たにArduinoUNO用ユニバーサル基板上に実装する |
| RaspberryPiシールド基板 | Rasberry Piとデバイスとの接続のため | 新たにRaspberryPi用ユニバーサル基板上に実装する |
使用する部品の内、基板上に直接取り付けないものとその取り付け位置をまとめた表をTable.2として以下に示す。
| 名称 | 取り付け位置 |
|---|---|
| タクトスイッチ | 石灰ボックス上段 |
| 緊急停止スイッチ | 石灰ボックス上段 |
| 操作用スイッチ(右) | 石灰ボックス上段 |
| 操作用スイッチ(左) | 石灰ボックス上段 |
| 操作用スイッチ(決定) | 石灰ボックス上段 |
| RaspberryPi用ディスプレイ | 石灰ボックス上段 |
各モジュールの接続配線表
ArduinoUNOと各モジュールの接続配線表をTable.3として以下に示す。| PIN | 接続デバイス | 内容 | I/O | 備考 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Digital | D0 | RX | |||
| D1 | TX | ||||
| D2 | 走行用モーター(L) | エンコーダA相 | IN | プルアップ、割り込み(CHANGE) | |
| D3 | 走行用モーター(L) | エンコーダB相 | IN | プルアップ | |
| D4 | 走行用モーター(R) | エンコーダB相 | IN | プルアップ | |
| D5 | 走行用モーター(R) | エンコーダA | IN | プルアップ、割り込み(CHANGE) | |
| D6 | 白線用モーター | PWM | OUT | ||
| D7 | マーカー用モーター | エンコーダB | IN | プルアップ | |
| D8 | マーカー用モーター | エンコーダA | IN | プルアップ、割り込み(CHANGE) | |
| D9 | 走行用モーター(L) | PWM | OUT | ||
| D10 | 走行用モーター(R) | PWM | OUT | ||
| D11 | マーカー用モーター(L) | PWM | OUT | ||
| D12 | |||||
| D13 | |||||
| Analog | A0 (D14) | マーカー用モーター | Direction | OUT | Digital14とする |
| A1 (D15) | 走行用モーター(R) | Direction | OUT | Digital15とする | |
| A2 (D16) | 走行用モーター(L) | Direction | OUT | Digital16とする | |
| A3 | |||||
| A4 | 模型用バッテリA | 電圧計測 | IN | 抵抗分圧により1/2倍値を入力 | |
| A5 | 模型用バッテリB | 電圧計測 | IN | 抵抗分圧により1/2倍値を入力 | |
| 5[V] |
エンコーダ(走行用モーター(R)) エンコーダ(走行用モーター(L)) エンコーダ(白線用モーター) |
||||
| GND |
モーター(走行用モーター(R)) エンコーダ(走行用モーター(R)) モーター(走行用モーター(L)) エンコーダ(走行用モーター(L)) モーター(マーカー用モーター) エンコーダ(マーカー用モーター) モーター(白線用モーター) 模型用バッテリーA 模型用バッテリーB |
計9本 2つのGNDピンに配分 |
| PIN番号 | NAME | 接続デバイス | I/O | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 3.3V | I2Cレベル変換器(3.3V) | OUT | |
| 2 | 5V | I2Cレベル変換器(5V) | OUT | |
| 3 | GPIO02(SDA1) | I2Cレベル変換器(SDA) | ||
| 4 | 5V | GPSモジュール(5V) | OUT | |
| 5 | GPIO03(SCL1) | I2Cレベル変換器(SCL) | ||
| 6 | GND | I2Cレベル変換器(GND) | ||
| 9 | GND | GPSモジュール(GND) | ||
| 8 | GPIO14(TXD0) | GPSモジュール(RXD0) | OUT | |
| 10 | GPIO15(RXD0) | GPSモジュール(TXD0) | IN | |
| 11 | GPIO17 | GPSモジュール(1PPS) | IN | |
| 12 | GPIO18 | パトランプ | OUT | |
| 14 | Ground | パトランプ | ||
| 20 | Ground | 操作用スイッチ(左) | ||
| 22 | GPIO25 | 操作用スイッチ(左) | IN | プルアップ |
| 30 | Ground | 操作用スイッチ(決定) | ||
| 32 | GPIO12 | 操作用スイッチ(決定) | IN | プルアップ |
| 37 | GPIO26 | 操作用スイッチ(右) | IN | プルアップ |
| 39 | Ground | 操作用スイッチ(右) |
購入物品
エレクトロニクスがこれまで購入した物品についてまとめた表をTable.5として以下に示す。| 購入部品 | メーカー | 型番 | 購入店 | 単価 | 個数 | 小計 | URL |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DCギヤードモーター | DFRobot | FIT0521 | mouser | ¥2,318 | 1 | ¥2,318 | リンク |
| DCモータードライバ | Cytron | MD10C | モノタロウ | ¥1,609 | 2 | ¥3,218 | リンク |
| 押しボタンスイッチ | ミヤマ電器 | DS-193-K | モノタロウ | ¥161 | 3 | ¥483 | リンク |
| トグルスイッチ | NKKスイッチズ | S-21A | モノタロウ | ¥495 | 1 | ¥495 | リンク |
| RaspberryPi用ディスプレイ 7インチ | Kuman | SC7B-JP | amazon | ¥5,199 | 1 | ¥5,199 | リンク |
| コンタクトユニット b接点 | マルヤス電業 | HC-B | モノタロウ | ¥247 | 1 | ¥247 | リンク |
| ジャンク部品 | メーカー | 型番 | 個数 | URL | |||
| DCモーター | SAGAMI | ??? | 1 | ||||
| パトランプ | Disco LIGHT | CLV-502 | 1 | ||||
| 非常停止用押しボタンスイッチ | 男前モノタロウ | MVN301NR | 1 | リンク | |||
| 追加購入予定部品 | メーカー | 型番 | 購入店 | 単価 | 個数 | 小計 | URL |
| GPSユニット | マルヤス電業 | K-09991 | 秋月電子通商 | ¥2100 | 1 | ¥2100 | リンク |
| デジタルコンパス | Bosch Sensortec | SEEED-101020492 | SWITCH SCIENCE | ¥982 | 1 | ¥982 | リンク |
各設計書のリンク
作成する基板等のリンクを以下に示す。・電源基板
・ArduinoUNOシールド基板
・RaspberryPiシールド基板
・パトランプ