沼津高専 電子制御工学科
MIRS9805エレクトロニクス詳細設計書
MIRS9805-DSGN-0004
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容
A01 1999.5.18 近藤 江本 初版

目次

  1. はじめに
  2. 概要
  3. 構成
    1. 概略ブロック図
    2. 電源系統図
  4. 機能性能
    1. 標準MIRS基板
    2. Power Distributor
  5. インターフェース
    1. VMEバス
    2. CPUボード－MMIボード
    3. IOボード－IPボード（IP Digital48ボード,Rotary encoderボード）
    4. IOボード－Rotary encoder,Touch sensor
    5. IOボード－IOSubボード
    6. IOSubボード－超音波センサ送受信回路
    7. IOSubボード－Motor Power回路
    8. Power Distributor－MMIボード
    9. Power Distributor－VMEラック
    10. Power Distributor－Motor Power回路
    11. Power Distributor－電池
    12. Motor Power回路－Motor
  6. 各部の詳細
    1. 標準MIRS基板
    2. Power Distributor
      1. 外形
      2. 詳細ブロック図
      3. 主用部品
      4. 製造仕様書ツリー
  7. 消費電力
  8. 参考資料

１．はじめに

本ドキュメントは、MIRS98エレクトロニクス部の各回路基板の製造仕様書の作成に必要な事項を述べる。

２．概要

MIRS9805のエレクトロニクス部は、下記の点を除きすべて標準MIRSの回路基板を用いて構成される。標準MIRSでは勝敗判定装置を有していたがこれを廃し、標準MIRSのPower Distributorに停止スイッチを追加する。

３．構成

  1. 概略ブロック図
    図１に概略ブロック図を示す。
    図１．概略ブロック図

  2. 電源系統図
    図２に電源系統図を示す。
    図２．電源系統図

４．機能性能

  1. 標準MIRS基板
    標準MIRS基板の仕様についてはMIRSデータベース（DBMD）を参照のこと。
  2. Power Distributor
    Power Distributorは下記の機能を具備する。
注）CPUはAUTOBOOT用のROMを搭載し、RAMのバッテリーバックアップのジャンパ設定を行うこと。

５．インターフェース

  1. VMEバス
    (1)MMI-VMEバス(MMI_CN1-VMEコネクタ)
    　abc　abc
    No.方向内容内容内容No.方向内容内容内容
    01　未使用未使用未使用17-GND未使用未使用
    02　未使用未使用未使用18　未使用未使用未使用
    03　未使用未使用未使用19-GND未使用未使用
    04　未使用未使用未使用20　未使用未使用未使用
    05　未使用未使用未使用21　未使用未使用未使用
    06　未使用未使用未使用22　未使用未使用未使用
    07　未使用未使用未使用23　未使用未使用未使用
    08　未使用未使用未使用24　未使用未使用未使用
    09-GND未使用GND25　未使用未使用未使用
    10　未使用未使用未使用26　未使用未使用未使用
    11-GND未使用未使用27　未使用未使用未使用
    12　未使用未使用未使用28　未使用未使用未使用
    13　未使用未使用未使用29　未使用未使用未使用
    14　未使用未使用未使用30　未使用未使用未使用
    15-GND未使用未使用31　未使用未使用未使用
    16　未使用未使用未使用32INVccVccVcc

    (2)I/OSubボード-VMEバス(IOS_CN1-VMEコネクタ)
    　abc　abc
    No.方向内容内容内容No.方向内容内容内容
    01　未使用未使用未使用17-GND未使用未使用
    02　未使用未使用未使用18　未使用未使用未使用
    03　未使用未使用未使用19-GND未使用未使用
    04　未使用未使用未使用20　未使用未使用未使用
    05　未使用未使用未使用21　未使用未使用未使用
    06　未使用未使用未使用22　未使用未使用未使用
    07　未使用未使用未使用23　未使用未使用未使用
    08　未使用未使用未使用24　未使用未使用未使用
    09-GND未使用GND25　未使用未使用未使用
    10　未使用未使用未使用26　未使用未使用未使用
    11-GND未使用未使用27　未使用未使用未使用
    12　未使用未使用未使用28　未使用未使用未使用
    13　未使用未使用未使用29　未使用未使用未使用
    14　未使用未使用未使用30　未使用未使用未使用
    15-GND未使用未使用31　未使用未使用未使用
    16　未使用未使用未使用32INVccVccVcc

  2. CPUボード－MMIボード(PI/T-MMI_CN2)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1　　未使用21　　未使用
    2H1OUT　22PB0OUT4ﾋﾞｯﾄﾃﾞｨｯﾌﾟﾛｰﾀﾘｽｲｯﾁ(0)
    3Tin　未使用23　　未使用
    4H2IN　24PB1OUT4ﾋﾞｯﾄﾃﾞｨｯﾌﾟﾛｰﾀﾘｽｲｯﾁ(1)
    5ToutIN　25　　未使用
    6PA0IN7Seg.-LEDdata(0)26PB2OUT4ﾋﾞｯﾄﾃﾞｨｯﾌﾟﾛｰﾀﾘｽｲｯﾁ(2)
    7　　未使用27　　未使用
    8PA1IN7Seg.-LEDdata(1)28PB3OUT4ﾋﾞｯﾄﾃﾞｨｯﾌﾟﾛｰﾀﾘｽｲｯﾁ(3)
    9　　未使用29　　未使用
    10PA2IN7Seg.-LEDdata(2)30PB4INﾃｽﾄ信号入力
    11　　未使用31　　未使用
    12PA3IN7Seg.-LEDdata(3)32PB5OUTﾃｽﾄ信号出力
    13　　未使用33　　未使用
    14PA4IN7Seg.-LED選択(下位)34PB6OUT勝敗判定装置ON/OFF信号
    15　　未使用35　　　未使用
    16PA5IN7Seg.-LED選択(上位)36PB7　未使用
    17　　未使用37　　未使用
    18PA6INRed-LED38H3　未使用
    19　　未使用39　　未使用
    20PA7INGreen-LED40H4OUT　
  3. IOボード－IPボード（IP Digital48ボード,Rotary encoderボード）
    (1)IOボード-IP Digital48ボード
    No.Dig.48Dual PI/T No.Dig.48Dual PI/T
    01PA0PA0 26PA0PA0
    02PA1PA1 27PA1PA1
    03PA2PA2 28PA2PA2
    04PA3PA3 29PA3PA3
    05PA4PA4 30PA4PA4
    06PA5PA5 31PA5PA5
    07PA6PA6 32PA6PA6
    08PA7PA7 33PA7PA7
    09PB0PB0 34PB0PB0
    10PB1PB1 35PB1PB1
    11PB2PB2 36PB2PB2
    12PB3PB3 37PB3PB3
    13PB4PB4 38PB4PB4
    14PB5PB5 39PB5PB5
    15PB6PB6 40PB6PB6
    16PB7PB7 41PB7PB7
    17PC0GND 42PC0GND
    18PC4H1 43PC4H1
    19PC1GND 44PC1GND
    20PC5H2 45PC5H2
    21PC2/TINGND 46PC2/TINGND
    22PC6H3 47PC6H3
    23PC3/TOUTGND 48PC3/TOUTGND
    24PC7H4 49PC7H4
    25GNDGND 50GNDGND
    (2)IOボード-Rotary encoderボード(RE_CN1)
    No.ピン名称方向内容No.ピン名称方向内容
    1GND-ＧＮＤ26GND-ＧＮＤ
    2CLKINクロック(8MHz)27VccIN+5V
    3BRESET*INCPUリセット信号28PWR*INRead,Write Select
    4D00-データ0ビット29IDA*INID PROM Select
    5D01-データ1ビット30H1INhigh level入力
    6D02-データ2ビット31MEMSELA*INMemory R,W Cycle信号
    7D03-データ3ビット32H2INhigh level入力
    8D04-データ4ビット33INTSELA*INInterrupt Cycle信号
    9D05-データ5ビット34H3INhigh level入力
    10D06-データ6ビット35IOSELA*INI/O Cycle信号
    11D07-データ7ビット36H4INhigh level入力
    12D08-未使用37ADDR1INAddress1ビット
    13D09-未使用38H5INhigh level入力
    14D10-未使用39ADDR2INAddress2ビット
    15D11-未使用40H6INhigh level入力
    16D12-未使用41ADDR3INAddress3ビット
    17D13-未使用42IRQA0*OUTInterrupt信号(割込みレベル4)
    18D14-未使用43ADDR4INAddress4ビット
    19D15-未使用44IRQA1*OUTInterrupt信号(割込みレベル5)
    20BS0*INバイトリセット(下位)45ADDR5INAddress5ビット
    21BS1*INバイトリセット(上位)46H7INhigh level入力
    22V-IN-12V47ADDR6INAddress6ビット
    23V+IN+12V48ACKA*OUTAcknowledge
    24VccIN+5V49+5PSTBTIN未使用
    25GND-ＧＮＤ50GND-ＧＮＤ

  4. IOボード－Rotary encoder,Touch sensor(RE_CN2)

    ケーブル図
    No.ピン名称方向内容No.ピン名称方向内容
    01GND-ＧＮＤ26GND-ＧＮＤ
    02GND-ＧＮＤ27RRaIN右ロータリーエンコーダa相信号
    03GND-ＧＮＤ28GND-ＧＮＤ
    04GND-ＧＮＤ29RRbIN右ロータリーエンコーダb相信号
    05GND-ＧＮＤ30GND-ＧＮＤ
    06GND-ＧＮＤ31VccOUTＶｃｃ
    07GND-ＧＮＤ32GND-ＧＮＤ
    08GND-ＧＮＤ33RLaIN左ロータリーエンコーダa相信号
    09GND-ＧＮＤ34GND-ＧＮＤ
    10GND-ＧＮＤ35RLbIN左ロータリーエンコーダb相信号
    11GND-ＧＮＤ36GND-ＧＮＤ
    12GND-ＧＮＤ37VccOUTＶｃｃ
    13GND-ＧＮＤ38GND-ＧＮＤ
    14GND-ＧＮＤ39TRs*IN右タッチセンサON信号
    15GND-ＧＮＤ40GND-ＧＮＤ
    16GND-ＧＮＤ41TRr*IN右タッチセンサOFF信号
    17GND-ＧＮＤ42GND-ＧＮＤ
    18GND-ＧＮＤ43TMs*IN中央タッチセンサON信号
    19GND-ＧＮＤ44GND-ＧＮＤ
    20GND-ＧＮＤ45TMr*IN中央タッチセンサOFF信号
    21GND-ＧＮＤ46GND-ＧＮＤ
    22GND-ＧＮＤ47TLs*IN左タッチセンサON信号
    23GND-ＧＮＤ48GND-ＧＮＤ
    24GND-ＧＮＤ49TLr*IN左タッチセンサOFF信号
    25GND-ＧＮＤ50GND-ＧＮＤ

  5. IOボード－IOSubボード(IOS_CN2)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1PA0IN右PWM方向ﾃﾞｰﾀ26PA0OUT超音波ｾﾝｻ選択信号
    2PA1IN右速度ﾃﾞｰﾀ0ﾋﾞｯﾄ27PA1OUT超音波ｾﾝｻ選択信号
    3PA2IN右速度ﾃﾞｰﾀ1ﾋﾞｯﾄ28PA2INｱﾝﾀﾞｰﾌﾛｰ信号
    4PA3IN右速度ﾃﾞｰﾀ2ﾋﾞｯﾄ29PA3　未使用
    5PA4IN右速度ﾃﾞｰﾀ3ﾋﾞｯﾄ30PA4INｾﾝｻ選択信号
    6PA5IN右速度ﾃﾞｰﾀ4ﾋﾞｯﾄ31PA5INｾﾝｻ選択信号
    7PA6IN右速度ﾃﾞｰﾀ5ﾋﾞｯﾄ32PA6　未使用
    8PA7IN右速度ﾃﾞｰﾀ6ﾋﾞｯﾄ33PA7　未使用
    9PB0IN左PWM方向ﾃﾞｰﾀ34PB0OUT赤外線信号
    10PB1IN左速度ﾃﾞｰﾀ0ﾋﾞｯﾄ35PB1OUT赤外線信号
    11PB2IN左速度ﾃﾞｰﾀ1ﾋﾞｯﾄ36PB2OUT赤外線信号
    12PB3IN左速度ﾃﾞｰﾀ2ﾋﾞｯﾄ37PB3OUT赤外線信号
    13PB4IN左速度ﾃﾞｰﾀ3ﾋﾞｯﾄ38PB4OUT赤外線信号
    14PB5IN左速度ﾃﾞｰﾀ4ﾋﾞｯﾄ39PB5OUT赤外線信号
    15PB6IN左速度ﾃﾞｰﾀ5ﾋﾞｯﾄ40PB6OUT赤外線信号
    16PB7IN左速度ﾃﾞｰﾀ6ﾋﾞｯﾄ41PB7OUT赤外線信号
    17PC0OUT右PWM方向ﾃﾞｰﾀ42GND-ＧＮＤ
    18PC4　未使用43H1OUT超音波割込要求信号
    19PC1OUT左PWM方向ﾃﾞｰﾀ44GND-ＧＮＤ
    20PC5　未使用45H2IN超音波送信ﾄﾘｶﾞ
    21PC2/Tin　未使用46PC2/TinIN超音波ｶｳﾝﾀｽﾀｰﾄ
    22PC5　未使用47H3OUT割込み要求信号
    23PC3/ToutINｶｳﾝﾀのCLK48PC3/ToutOUTｱﾝﾀﾞｰﾌﾛｰ信号
    24PC7　未使用49H4IN割込み許可信号
    25GND-ＧＮＤ50GND-ＧＮＤ

  6. IOSubボード－赤外線センサ周辺回路(IOS_CN5-AC1_1,AC2_1,AC3_1,AC4_1)

    ケーブル図
    No.ピン名称方向内容No.ピン名称方向内容
    1l1OUT赤外線信号9l5OUT赤外線信号
    2VccINVcc10VccINVcc
    3l2OUT赤外線信号11l6OUT赤外線信号
    4GND-GND12GND-GND
    5l3OUT赤外線信号13l7OUT赤外線信号
    6VccINVcc14VccINVcc
    7l4OUT赤外線信号15l8OUT赤外線信号
    8GND-GND16GND-GND


  7. 赤外線センサ周辺回路ーセンサ素子(AC1～4_CN2,3-INF1～8_CN)

    ケーブル図
    No.ピン名称方向内容
    01VoIN赤外線受光信号
    02GND-　
    03VccOUT　


  8. センサ素子-赤外線センサ周辺回路(INF1～8_CN->AC1～4_CN2,3)
    No.ピン名称方向内容
    01VoIN赤外線受光信号
    02GND-　
    03VccOUT　


  9. IOSubボード－超音波センサ送受信回路(IOS_CN4-USS1_CN～USS4_CN)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1VccINＶｃｃ9VccINＶｃｃ
    2S0IN送信信号10S0IN送信信号
    3S1OUT受信信号11S1OUT受信信号
    4GND-ＧＮＤ12GND-ＧＮＤ
    5VccINＶｃｃ13VccINＶｃｃ
    6S0IN送信信号14S0IN送信信号
    7S1OUT受信信号15S1OUT受信信号
    8GND-ＧＮＤ16GND-ＧＮＤ

  10. 超音波送受信回路 - I/Osub(USS1_CN～USS4_CN-IOS_CN4)
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    01VccINＶｃｃ
    02S0IN送信信号
    03S1OUT受信信号
    04GND-ＧＮＤ

  11. IOSubボード－Motor Power回路(IOS_CN3-MPC_CN1)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1VccINＶｃｃ
    2S0OUT右方向信号
    3S1OUT右PWM信号
    4S2OUT左方向信号
    5S3OUT左PWM信号

  12. Power Distributor－MMIボード(PD_CN5-MMI_CN3)
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1OPEN　未使用
    2VsigOUT勝敗判定装置ON/OFF信号
    3GND-

  13. Power Distributor－VMEラック(PD_CN4)
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1V+OUT+12V
    2GND-ＧＮＤ
    3VccOUT+5V
    4V-OUT-12V

  14. Power Distributor－Motor Power回路(PD_CN2-MPC_CN2)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1VoutOUTモータ用+7.2V電源
    2GND-ＧＮＤ

  15. Power Distributor－電池(PD_CN1,PD_CN3)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1VinIN+7.2V電源
    2GND-ＧＮＤ

  16. Motor Power Circuit - I/Oサブボード(MPC_CN1-IOS_CN3)
    No.ピン名称方向内容
    01VccINＶｃｃ
    02S0IN右方向信号
    03S1IN右PWM信号
    04S2IN左方向信号
    05S3IN左PWM信号

  17. Motor Power回路-Power Distributor(MPC_CN2-PD_CN2)
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1VoutOUTモータ用+7.2V電源
    2GND-ＧＮＤ

  18. Motor Power回路－Motor(MPC_CN3,MPC_CN4)

    ケーブル図
    No.ﾋﾟﾝ名称方向内容
    1VoutOUTモータ用+6V電源
    2GND-ＧＮＤ

６．各部の詳細

  1. 標準MIRS基板
    MIRSデータベースDBMDを参照。
  2. Power Distributor
    1. 外形
      図３．Power Distributor外形図

    2. 詳細ブロック図
      図４．Power Distributor詳細ブロック図

      (１)電源ボードの機能概要
      電源ボードは、以下に示す機能を持つ。
      • 各ボードの電源として +5Vの電圧を出力する機能。
      • RS-232Cのための±12Vの電圧を出力する機能。
      • ＭＩＲＳの競技中のみモータと勝敗判定装置を動作させる機能。
      • バッテリによって供給される +7.2Vの電圧を +6Vに落としてモータにかける機能。
      (２)回路構成
      図４に詳細ブロック図を示す。図４の①から③のブロックの機能について説明する。
      ①定電圧電源回路
      この部分は、ＭＩＲＳのすべての回路に電力を供給するための回路である。電源としては、ラジコン用 7.2Vニッカド充電電池を用いる。これはフル充電では 8Vほどまであるが、そのうちに電圧は落ちてくる。通常の定電圧レギュレータICを用いると、+5Vを発生させるためには 7V近く必要となり、これでは電圧が落ちてきたときに安定した電力を供給することができなくなる。そのためこの回路では、定損失のレギュレータ（最低入力電圧 6V）を用いている。また 3Aという大きな電流が必要となり、ここではそれだけの電流を流し出すことができるようにしている。
      ②DC-DCコンバータ
      この部分は、RS-232Cを使用するための電源である。必要な電圧・電流はそれぞれ、±12V，100mAである。
      ③ON-OFF制御部
      この部分は、スタートスイッチが押されたら、モータに電力を供給し、緊急停止スイッチが押されたら、それらを OFFするための回路である。またＭＰＵボードにその ON、OFFの信号を送信する機能も兼ねている。ここは、リレーによる１ビットのデータ保持機能を持つ回路となっている。
    3. 主用部品

      部品番号部品商品名個数
      　片面フェノール基板250*204mm1
      IC1低損失レギュレータSTR9005(サンケン)1
      U1DC-DCコンバータZUW3 0512(COSEL)1
      C1積層セラミック・コンデンサ3341
      C2電解コンデンサ4.7μF/25V1
      C3,C4電解コンデンサ10μF/25V2
      R1抵抗390Ω1
      R2抵抗620Ω1
      R3抵抗330Ω1
      D3,D4ダイオード10D-1相当2
      SW1(D1)スイッチUB-15SKP1M(NKK)1
      SW2(D2)スイッチUB-16SKP1R(NKK)1
      RY1リレーG2VN-237P(オムロン)1
      RY2リレーG6B-1174P-US(オムロン)1
      　スイッチ・ボタンAT-4074C(NKK)2
      　スイッチ・レンズAT-4075M(NKK)1
      　スイッチ・レンズAT-4075R(NKK)1
      　レギュレータ用放熱板T220R41-25(水谷)1
      CN1～CN32ピン・コネクタ53259-0220(MOLEX)3
      CN44ピン・コネクタ53259-0420(MOLEX)1
      CN53ピン・コネクタ5046-03A(MOLEX)1
      P1,P2マイクロスイッチSS-5GLD(オムロン)2

    4. 製造仕様書ツリー
      Power Distributor基板製造仕様書ツリー
      • Power Distributor基板製造仕様書（MIRS9805-PRDT-0001）
        • Power Distributor基板組み立て図（MIRS9805-PRDT-0002）
          • Power Distributor PWD(基板)（MIRS9805-PRDT-0003）
            1. 両面銅箔基板（100x100)（購入品）
            2. CAMデータ（MIRS9805-PRDT-0004）
          • IC、抵抗などの部品
          • 改造仕様書（MIRS9805-PRDT-0005）
            1. Power Distributor外形改造図（MIRS9805-PRDT-0005）
            2. Power Distributor基板パターン切断図（MIRS9805-PRDT-0006）
            3. Power Distributor基板布線表（MIRS9805-PRDT-0007）
        • Power Distributor基板取扱説明書（MIRS9805-DOCS-0001）
          • Power Distributor回路図（MIRS9805-DOCS-0002）
          • Power Distributor基板外形図（MIRS9805-CUIR-0001）
          • Power Distributor基板パターン図（MIRS9805-DOCS-0003）
        • Power Distributor基板試験仕様書（MIRS98SF-TEST-0001）
          • Power Distributor回路図（MIRS9805-DOCS-0004）
          • Power Distributor基板外形図（MIRS9805-CUIR-0002）
          • Power Distributor基板パターン図（MIRS9805-DOCS-0005）

７．消費電力

エレキ部分・・・4[A]以下
モーター駆動部分・・・3542[mA]（最大連続電流時）、3428[mA]（最大出力時）、1076[mA]（最大効率時）
関連文書