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@Carter

LEGO 部品を利用した回転型倒立振子のレシピを公開！（第 2 回：電子工作）

Last updated at Posted at 2022-09-29

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YouTube 「かーたー」チャンネル

1. はじめに

　今回は，製作した回転型倒立振子に取り付けられている DC モータとロータリエンコーダを，マイコンシールド "MinSegShield M2V5" に接続する際に用いるケーブルを加工する手順を説明します．

　なお，電子工作は自己責任でお願いしますね．

2. アームが取り付けられたモータの配線

　エンコーダ付きのギヤード DC モータとしては，DFRobot 社の FIT0481 (Micro Metal Geared motor w/Encoder - 6V 530RPM 30:1) を使用しています．

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DFRobot 社のエンコーダ付きのギヤード DC モータ (FIT0481)

　それでは，ケーブルの加工をしていきます．

　秋月電子通商さんからコネクタ付コード 6P (H) (通販コード：C-05719)を，3 本ほど購入してください．2 本はモータ部で，1 本は振子部で利用します．

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秋月電子通商さんから購入した「コネクタ付コード 6P (H)」
(通販コード：C-05719)

また，線を長くするために，1 m 程度の 6 芯の延長用ケーブルも用意してください．絶縁層が厚いものなどは硬くて負荷となってしまいますので，柔らかい素材のものをご使用ください．今回は，研究室にあったフラットケーブル（リボンケーブル）を使用しました．

　つぎに，以下の手順で 2 本のコネクタ付コード 6P (H) を 1 m 程度の 6 芯のケーブルと接合します．

  • 熱収縮チューブ (5mm) を 1 cm 程度の長さに切断します（12 個用意）．
  • コネクタ付コード に切断した熱収縮チューブを入れておきます．

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  • 以下のように，半田で 2 本のコネクタ付コード を延長用ケーブルと接合します．
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  • 半田で接合したら，熱収縮チューブを接合部にずらします．そして，半田ごてをあててチューブを収縮させ，接合部を補強します．
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  • さらに接合部を補強するため，ダイソーさんで購入した結束バンドで締め付けます．
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　以上の作業により，モータ用のケーブルが完成しました．
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最後に，作成したケーブルの両端（オスのコネクタ）を，

  • マイコンシールド "MinSegShield M2V5" のメスのコネクタ M1
  • ギヤード DC モータの後方にあるメスのコネクタ

に挿し込んでください．

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3. 振子が取り付けられたエンコーダの配線

　振子用の角度センサとしては，AUTONICS 社のロータリエンコーダ (E20S2-360-3-V-5-R) を使用しています．

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AUTONICS 社のエンコーダ (E20S2-360-3-V-5-R)

　まず，エンコーダを箱から取り出してください．

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Z 信号は使用しません．また，シールド線は外皮の内部では，網状の金属線となっています．

エンコーダのコードは硬いので，そのまま使用すると，アームを回転させたときに，バネのような反力を生じてしまいます．そこで，ワイヤーストリッパーで断片的（1 cm くらいごとに）に外皮部分を剥がします．

　そのために，コードの先端部分を切り落とします．

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そして，ワイヤーストリッパーの 2.0 mm の部分を利用し，コードの外皮を断片的に剥がしていきます．シールド部分（網状の金属線）は不要ですので，切り取ってください．

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シールドはノイズを遮断する役割があります．しかし，本実験装置のモータは小型であり，アームを回転させたときの負荷になってしまう（バネのような反力を生じてしまう）ので，あえて使用しないことにします．

コードの外皮を半分程度を残し，以下のような感じにします．この段階で忘れずに LEGO 部品にコードを通しておいてください．

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  • 熱収縮チューブ (5mm) を 1 cm 程度の長さに切断します（4 個用意）．
  • コネクタ付コード（コネクタ側の内側 4 つ）に切断した熱収縮チューブを入れておきます．

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  • 以下のように，半田でコネクタ付コード をエンコーダのコードと接合します．
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  • 半田で接合したら，熱収縮チューブを接合部にずらします．そして，半田ごてをあててチューブを収縮させ，接合部を補強します．

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  • さらに接合部を補強するため，ダイソーさんで購入した結束バンドで締め付けます．

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　以上の作業により，エンコーダ用のケーブルが完成しました．

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最後に，ケーブルの先端（オスのコネクタ）を，マイコンシールド "MinSegShield M2V5" のメスのコネクタ M2 に挿し込んでください．

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4. おわりに

　今回は，第 1 回で製作した回転型倒立振子に取り付けられている DC モータとロータリエンコーダとマイコンシールド "MinSegShield M2V5" を接続するために，ケーブルを加工する手順を説明しました．

　次回は，完成した回転型倒立振子のパラメータ同定について説明します．

（終わり）

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