マイコンカーを作ってみよう

私は今、RSのインターンをさせてもらっています。その中での仕事の一つとしてRenesasマイコンカーラリーについての研究があります。

目的は、マイコンカーキットの組み立て手順を簡素化することです。この記事ではマイコンカーを簡単に組み立てる方法を書いていきます。

最初に、Designspark MechanicalとDesignspark PCBをインストールします。これらは無料で使え、研究や試作用にとても最適です。2つのソフトウェアの知識とスキルで、私は車の組み立てを簡単にするために、カーキットを改造しました。

概要

Renesasマイコンカーラリーとはルネサスマイコンを使ってライントレースをし、時間を競うコンテストです。Renesas社はマイコンカーラリーを行うためのキットを製造し、販売しています。

キットには次のものが入っています。

- サーボ1個

- DCモータ2個

-ユニバーサルプレート1枚

-タイヤ4つ

- センサ基板

- モータドライバ基板

- Renesas RX62Tマイコン

マイコンカーの簡略回路図

センサ

光検出にはおもに2つの方法があります。 一つは可視光を使う方法です。もう一つは赤外線を使う方法です。どちらも同じ原理で動いています。光が物体や壁の表面に当たって反射し、それをフォトセンサを用いて電気的信号に変換しています。反射される光または赤外線の量は、表面の色に依存します。より暗い表面はより反射しなく、逆により明るい表面はより反射します。

このキットでは赤外線センサが使用されています。赤外線は可視光と比べ応答速度が早いです。コースによって反射強度が異なるため、コースの選定や変更はセンシングよりも優先順位が高くなります。コースは黒と白の表面だけで作られているので、反射光の量は2つの色の間に大きな違いが出て、赤外線センサで容易に区別できます。センサボードのBOMリストは、記事の一番下にあります。

ドライバ

カーキットのドライバボードは、マイコンからの命令でモータを制御したり動力を供給するために必要です。 マイコンは、モータを動作させるのに必要な電流を供給することができないので、ドライバボードは、それらを動作させるために電力を供給することが役割になります。 これは、マイコンのモータ構成信号から受信されます。

 DCモータの速度は、パルス幅変調でマイコンによって制御され、デューティ比が高いほどモータは高速に回ります。 DCモータが動作する回路は、4つの電界効果トランジスタ（FET）Hブリッジが使用されています。 FETはスイッチのように動作し、2つのPチャネルと2つのNチャネルFETを使用してHブリッジ回路で構成することにより、モータを流れる電流を制御することができます。 Hブリッジを使用することにより、DCモータは、正転、逆転、フリーおよびブレーキの4つの異なるモードで動作することができます。 これは、4つのFETの異なるスイッチング構成によって構成されます。

サーボモータには、DCモータに比べて追加のピンがあります。 これは、サーボ角度を設定するためのマイコンからのPWM信号用です。 サーボのデューティ比は角度を決めるために使用し。今回はマイコンカーの操舵をするために使用します。

ドライバボードには、3つのLEDと1つのプッシュボタンが装備されています。 LEDおよびプッシュボタンのうちの2つはマイクロコントローラによってプログラム可能であり、残りのLEDはドライバボードの電力表示です。

ドライバボードBOMリストは、記事の一番下にあります。

MCU

本キットのマイコンボードには、ルネサスマイコンカー専用に開発されたルネサスRMC-RX62Tを使用しています。 マイクロコントローラボードはシステムの頭脳です。 センサボードとドライバボードの両方に接続され、システムを制御するようにプログラムされています。マイコンは ボードから信号を送受信します。 センサボードから受信した情報を使用して、マイクロコントローラは、ドライバボードにコマンド信号を送信することで応答するようにモータを構成します。 マイクロコントローラを構成およびプログラムするには、マイクロコントローラのプログラムコードをビルドするためのRenesas Integrated Development Environmentと、マイクロコントローラにプログラムコードをアップロードするFlash Development Toolkitが必要です。

使用されているルネサスマイクロコントローラの開発キットは、ここで見つけることができます。

車体構造

組立キットに見られるユニバーサルプレートおよび構造脚部は、オリジナルな車体を作成するためにユニバーサルプレートを複数回カットしたり、ドリルで穴をあける必要があります。慣れていないユーザーにとっては、このプロセスに時間がかかることがあります。 機器の使い方を誤ってけがをしてしまうことがあるので気を付けてください。 次の数週間で、ユニバーサルプレートのソーイングと穴あけの代わりに3Dプリンタを使用して印刷できるテンプレートを作成します。

最後に、これがフルカーキットを組み立てた後の外観になります。 車を組み立てて回路を接続するのに3日間かかりました。 さまざまな車のプレートを作成するために切削や掘削に多くの時間が費やされました。 私は、DS Mechanicalを使ってさまざまな車のプレートのテンプレートを作成し、次の記事に掲載します。更新情報をお待ちください。