名称 MIRS2402 エレキ詳細設計書
番号 MIRS2402-ELEC-0001

版数 最終更新日 作成 承認 改訂記事
C01 2024. 11.22 鈴木孝汰朗　福室颯人　馬場啓士朗　立山悠世 大沼　巧 ESPに関する回路図等を追加
システム構成の図を変更
加速度センサの位置を変更
C02 2024. 12.20 鈴木孝汰朗　福室颯人　馬場啓士朗　立山悠世 大沼　巧 降圧コンバータの回路にスイッチを追加
全体接続図を変更
ESPピン番号を変更

目次

1.はじめに
2.システム構成
3.回路図
  3-1.緊急停止ボタン、電圧監視回路
  3-2.Aruduino・降圧回路
  3-3.Raspberry Pi
  3-4.Jetson　Nano
  3-5.ESP
4.使用物品

1.はじめに

本ドキュメントはMIRS2402 KBinproject、エレクトロニクスについてのドキュメントである。

2.システム構成

全体のシステム構成を以下に示す。


fig1.全体接続図


3.回路図

以下に、緊急停止スイッチ、電圧監視回路、Aruduino、Raspberry　Pi、Jetson nano、ESPの回路図を示す。

  3-1.緊急停止ボタン、電圧監視回路

    緊急停止ボタンと電圧監視回路の回路図を以下に示す。

fig2.緊急停止回路・電圧監視回路　回路図


走行用バッテリーの電圧を分圧を用いてAruduinoが計測可能な５V以下まで引き下げて電圧を監視する。また、２つのコンデンサによって高周波、低周波どちらのノイズも軽減する。
最大電圧が4.67Vとなる。この電圧を抵抗の分圧式を用いて最大24Vまで戻しRaspberry　Piに送る。
抵抗にかかる電流値は約0.2mAとなっており、発熱に対しては問題ない。

  3-2.Arduino・降圧回路

    Arduinoの回路図を以下に示す。
    また、ピンの接続デバイスをtable.1に示す。

fig3.Arduino・降圧回路 回路図



table.1 Arduino の接続デバイス 　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　
ピン番号 接続デバイス IN/OUT
GND GND
VCC 5V OUT
3 サーボモータ1 PWM OUT
5 サーボモータ2 PWM OUT
6 サーボモータ3 PWM OUT
10 サーボモータ4 PWM OUT
2 超音波センサ1 Trig OUT
7 超音波センサ2 Trig OUT
9 超音波センサ3 Trig OUT
12 超音波センサ４ Trig OUT
4 超音波センサ1 Echo IN
8 超音波センサ2 Echo IN
11 超音波センサ3 Echo IN
13 超音波センサ 4 Echo IN
A1 バッテリー電圧監視 IN
ACM0 Raspberry Pi IN/OUT
Raspberry Piの負荷軽減のため、センサ処理をArduinoにて行う。 降圧のために用いるコンデンサ、コイルの規格はそれぞれ1000μF、150μHである。



  3-3.RaspberryPi

    ピンの接続デバイスをtable.2に示す。
    ソケット通信を用いるため、ピンは使用しない。

table.2 Raspberry Piの接続デバイス 　　
ピン番号/接続方法 接続デバイス IN/OUT
イヤフォンジャック、USB スピーカー OUT
USB type-A Arduino IN/OUT
USB type-A カメラ OUT

  3-4.Jetson Nano

    ピンの接続デバイスをtable.3に示す。
    ソケット通信を用いるため、ピンは使用しない。

table.3 Jetson Nano接続デバイス 　　 　　
ピン番号/接続方法 接続デバイス(ピン番号)
USB type-A LiDAR
USB type-A ESP

  3-5.ESP

    ESPの回路図を以下に示す。
    また、ピンの接続デバイスをtable.4に示す。

fig4.ESP 回路図



table.4 ESPの接続デバイス 　　 　　
ピン番号/接続方法 接続デバイス IN/OUT
5V OUT
3.3V OUT
GND
VN 走行用エンコーダ(左) A相 IN
35 走行用エンコーダ(右) A相 IN
VP 走行用エンコーダ(左) B相 IN
34 走行用エンコーダ(右) B相 IN
25 走行用クローラDIR（右） OUT
32 走行用クローラDIR（左） OUT
26 走行用クローラPWM（右） OUT
33 走行用クローラPWM（左） OUT
13 加速度センサ SCL IN/OUT
16 加速度センサ SDA IN/OUT
Micro USB type-B Raspberry Pi IN/OUT

4.使用物品

使用物品をtable.5に示す。
金額を示している物品を購入する。
table.5 使用物品 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　 　　 　 　 　　　 　　 　 　　　 　　 　 　　　 　　 　 　 　　　　　　 　　 　
物品名 使用数購入数 備考 サイトURL金額 承認
Raspberry Pi 10 配布されたものを使用 -
jetson nano 1 0 鄭先生から借用 -
スピーカー 1 0 ブースの備品を使用モノタロウ-
トグルスイッチ 1 0 ブースの備品を使用-
カメラ 2 0 警備用Webカメラ 備品を使用モノタロウ-
緊急停止ボタン 1 0 ブースの備品を使用-
超音波センサ 4 4 物体との距離測定、LiDARデータの補完秋月電子通商300円購入済み
加速度センサ 1 0 加速度計、ジャイロスコープ、3軸 備品を使用秋月電子750円購入済み
7.2Vバッテリー 1 0 ブースの備品を使用。詳細は表下に記述 -
サーボモータ 4 0 ブースの備品を使用 秋月電子 -
DC-DC 降圧コンバータ 1 2 7.2Vを5Vに降圧する。 秋月電子250円購入済み
コンデンサ 1000μF 2 4 降圧コンバータに用いる。 秋月電子40円購入済み
コイル 150μH 1 5 降圧コンバータに用いる。 秋月電子100円購入済み
ショットキーバリアダイオード 1 2 降圧コンバータに用いる 秋月電子250円購入済み
購入物品の合計金額は3210円となる。
NASTIMA 7.2v ニッケル水素バッテリー 4000mAh
公称容量:4000mAh 公称電圧:7.2V サイズ:137×48×24mm 重量:約405g 充電電流値：800mA（0.2C）充電時間：6時間 充電最大電圧値：8.7V コネクター：タミヤ。

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