ドキュメント内目次

  1. はじめに
  2. 作成箇所
  3. システム構成
  4. 機体内配線
  5. 模型用バッテリー系統回路図
  6. 電源ボードパターン図
  7. Arduino
  8. Raspberry Pi
  9. 購入物品
  10. 各パートへのリンク

  1. はじめに

    2. 本ドキュメントは，UV-Cプログラムのエレクトロニクスの詳細設計について記述したものである。

  2. 作成箇所

    3. 作成・改造する箇所を以下に示す。

    昇降機構は開発しないこととなったため、ピンは配置したが使用しなくなった。

    RaspberyyPiと超音波センサ間のI2C通信用ピンはシールド上にすでに7箇所存在しているので追加しない。

    作成・改造箇所 機能 作業内容
    電源ボード 模型用バッテリ系統電源の集約 緊急停止スイッチ接続端子の追加
    昇降機構用モータ電源接続端子の追加
    (昇降機構用モータ電源端子は使用しないことになった)
    arduinoシールド 昇降機構用モータの制御 5,6番,GNDピンを追加する
    (昇降機構用モータは使用しないことになった)
    緊急停止スイッチ 非常時の駆動停止 新規追加
    可視光テープLED 消毒のデモ arduinoシールドに通信端子追加(10番ピン使用)
    arduinoシールドに電源ピン追加(5V,GNDピン使用)
    延長線 基板部から各モータへの信号・電源の伝送 新規作成する

  3. システム構成

    4. システム構成を以下に示す。

    エレキシステム構成

    超音波センサ2個はLEDボードに下向きに取り付ける。

    残りの超音波センサ2個は機体に前向きに取り付ける。

    消毒デモ用テープLEDの電源はarduinoの5V電源ピン(4番ピン)を用いる

  4. 機体内配線

    5. 機体内配線の機体正面から見た概図を以下に示す。

    機体内配線概図

    メインボード上の配線の写真を以下に示す。

    写真下側(カメラが付いている側)が正面である

    メインボード配線写真

    LEDボードのパターン図を以下に示す。

    昇降板パターン図

    モータードライバは機体上部のメインボードに設置する。

    テープLEDはボンドによってLEDボードに固定する。

    機体内配線の固定にはケーブルカバーを使用し、これをフレームに固定する。

    結線部は熱収縮チューブを用いて保護する。

    LEDボード上の配線の分岐はモレックスピンを用いて分岐・結線する

    モレックスピンを用いた部分の絶縁処理はホットボンドをまとわせることで行う。

    LEDボード上の配線はボードに穴を開けてそこにインシュロック(タイラップ)で固定する。

    機体内配線のおおよその長さを以下の表に示す。

    接続線 数量 長さ[mm] 備考
    模型用バッテリー+側 1 733
    模型用バッテリー-側 1 643
    緊急停止スイッチ-電源ボード線 1 120
    モーターAB線(2本組) 2 713
    ロータリーエンコーダ信号線(4本組) 2 713
    超音波センサ信号線(4本組) 2 383 障害物検知超音波センサ用
    ラズパイ-LEDボード線(4本組) 1 200 LEDボード超音波センサ用
    arduino-LEDボード線(3本組) 1 200 LEDボードテープLED用
    LEDボード線A(4本組) 1 675 LEDボード超音波センサ用
    LEDボード線B(3本組) 3 270 LEDボードテープLED用
    LEDボード線C(3本組) 1 350 LEDボードテープLED用

  5. 模型用バッテリー系統回路図

    6. 模型用バッテリー系統回路図を以下に示す。

    電源系統図

  6. 電源ボードパターン図

    7. 電源ボードのパターン図を以下に示す。

    電源ボード上にモーターAB線取付口を標準機から一口増やしたが昇降機構を作らないことになり3台目のモーターを使わないことになったため、この3口から2口を使うこととする。

    電源ボード上のピン配置図

  7. Arduino

    8. Arduinoの回路図を以下に示す。

    Arduino系統回路図

    Arduinoのシールドのパターン図を以下に示す。

    昇降機構用モーターのモータードライバー用にピンを追加したが昇降機構を作らないことになり3台目のモーターを使わないことになったため、このモータードライバー用のピンは使用しない。

    Arduino系統パターン図

    Arduinoの接続デバイスと接続ピンをまとめた表を以下に示す。

    ピン番号 接続デバイス IN/OUT 備考
    2 エンコーダ(左)A相 IN プルアップ
    割り込み(CHANGECHANGE)
    3 エンコーダ(右)A相 IN プルアップ
    割り込み(CHANGECHANGE)
    4 エンコーダ(左)B相 IN プルアップ
    5 モータードライバ(昇降機構)PWM OUT PWM信号
    6 モータードライバ(昇降機構)DIR OUT 方向信号
    7 エンコーダ(右)B相 IN プルアップ
    8 モータードライバ(右)DIR OUT 方向信号
    9 モータードライバ(右)PWM OUT PWM信号
    10 テープLED特殊信号 OUT
    11 モータードライバ(左)PWM OUT PWM信号
    12 モータードライバ(左)DIR OUT 方向信号
    A5 バッテリー電圧 IN 1kΩの抵抗により1/2に分圧
    5V ロータリーエンコーダへの電源供給
    消毒デモ用テープLEDへの電源供給     		OUT 5V端子の最大電流はUSB給電で約400mA
    GND モータードライバのGND
    ロータリーエンコーダのGND
    消毒デモ用テープLEDのGND     		IN

  8. Raspberry Pi

    9. Raspberry Piの回路図を以下に示す。

    Raspberry Pi回路図

    Raspberry Piシールドのパターン図を以下に示す。

    Raspberry Piパターン図

    Raspberry Piの接続デバイスと接続ピンをまとめた表を以下に示す。

    ピン番号 接続デバイス IN/OUT
    GPIO2 I2Cレベル変換機(超音波センサ)SDA OUT
    GPIO3 I2Cレベル変換機(超音波センサ)SCL OUT

  9. 購入物品

    10. 購入物品名 注文コード 型番 数量 単価(円) 小計(円) 備考
    USB TypeA-TypeC1mケーブル 53389578 1 659 659 モバイルバッテリーの配置変更により新規購入
    購入先
  10. メカ
  11. ソフト