名称	MIRS2205エレクトロニクス詳細設計
番号	MIRS2205-ELEC-0001

版数	最終更新日	作成	承認	改訂記事
A01	2022.11.11	安間丈紘、眞野未央	大沼先生	第1版
A02	2022.12.05	安間丈紘、眞野未央	大沼先生	第2版

2.担当メンバー

MIRS2205のエレクトロニクス担当メンバーを以下に示す。
・安間丈紘
・眞野未央

fig.1 システム構成図
標準機をベースに構成する。
標準機からの変更点
・Arduinoにフォトリフレクタを追加(走行用フォトリフレクタの予備を含め5つ取り付けるが、バックアップ機能は持たない。システム開発の段階でフォトリフレクタの反応が異常になった場合、開発者が素子を変えることを円滑に行うための予備として取り付ける。)
・Raspberry PiにICカードリーダ、ディスプレイ、赤外線センサ、タッチセンサを追加
・電源制御基板に緊急停止スイッチを追加

標準機から変更しない点
・タッチセンサ、カメラ、超音波センサの使用
・USBバッテリの使用
・ロータリエンコーダの使用
・モータドライバ、移動用モータの使用
・電源ボード、模型用バッテリの使用

4.回路図

今回使用する基盤回路図を以下に示す。

4-1.電源制御基板

電源制御基板の回路図をfig.2に示す。

fig.2 電源制御基板の回路図

4-2.Arduino

Arduino Unoの回路図をfig.3に示す。
Arduino Unoのピン・信号仕様をtable.1に示す。

fig.3 Arduino Unoの回路図

table.1　Arduino Unoのピン・信号仕様

ピン番号	接続デバイス	I/O
2	左エンコーダA相	IN
3	右エンコーダA相	IN
4	左エンコーダB相	IN
7	右エンコーダB相	IN
8	右モータドライバ(DIR)	OUT
9	右モータドライバ(PWM)	OUT
11	左モータドライバ(PWM)	OUT
12	左モータドライバ(DIR)	OUT
A0	停止用フォトリフレクタ	IN
A1	走行用フォトリフレクタ1	IN
A2	走行用フォトリフレクタ2	IN
A3	走行用フォトリフレクタ3	IN
A4	走行用フォトリフレクタ4	IN
A5	駆動用バッテリ電圧	IN

4-3.Raspberry Pi

Raspberry Piの回路図をfig.4に示す。
Raspberry Piのピン・信号仕様をtable.2に示す。

fig.4 Raspberry Piの回路図
　

table.2　Raspberry Piのピン・信号仕様

ピン番号	接続デバイス	I/O
GPIO2	I2Cレベル変換器(SDA)	OUT
GPIO3	I2Cレベル変換器(SCL)	OUT
GPIO2	赤外線センサ(SDA)	OUT
GPIO3	赤外線センサ(SCL)	OUT
GPIO5	タッチセンサ	IN

　 I2Cレベル変換器のSDAとSCLには、超音波センサ3つを接続する。
またICカードリーダとカメラはUSB接続、ディスプレイはHDMI接続である。

4-4.フォトリフレクタの基盤

フォトリフレクタの回路図をfig.5にフォトリフレクタの配線図をfig.6に示す。

fig.5フォトリフレクタの回路図

フォトリフレクタの仕様
LEDから放出された光を床と反射させて、黒色のフォトトランジスタで受光する。その受光値によって出力電圧が0～5Vの範囲で変化する。
黒のライン上では、出力電圧が小さくなる。
白い床上では、出力電圧が大きくなる。

5.使用部品

使用する物品をtable.3に示す。また、購入予定の物品はリンクと価格も示す。
table.3 購入予定部品

物品名	型番	サイトＵＲＬ	単価(税込)(円)	個数	価格(円)	備考
RaspberryPiUNO				1		標準機から使用
Arduino				1		標準機から使用
駆動用バッテリ HYPER 3900				1		標準機から使用
超音波センサ	SRF02			2		標準機から使用
タッチセンサ	SS-5GLD			4		標準機から使用
フォトリフレクタ	P-04500	リンク	50	3	150
ICカードリーダ	SONY-RC-S380S	リンク	4308	1	4308
ディスプレイ		リンク		1
赤外線センサ	SSCI-033954	リンク	4950	1	4950