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ラズパイにて、ラジコンカーを自作する-その1

はじめに

ラズベリーパイにて、自作のラジコンカーをつくったので紹介します。

001.jpg

ラジコンカー関連の記事

紹介する内容

  • モータードライバについて
  • ラジコンの組み立て方法について

※今回は、ハードウェアのみ。制御の話は次の記事で記載します。

最終的な目標

スマートフォンやPCを介して、ラジコンを制御したいと思います。

rajikon-qiita1.png

本記事の記載範囲は、ラジコンの組み立てが中心です。

モータドライバ TA7291P

今回のラジコンカーには、DCブラシモータを使用します。
一般的なDCブラシモータは、乾電池などの電源につなぐと一定方向に回転します。
逆に回転させる場合は、電源の極性を逆するにする必要があります。
この切り替え動作を行うための回路が必要となります。
そこで、今回は、モータドライバ TA7291Pを使用します。

TA7291Pは、2つの入力信号によって、
正転(前進)/逆転(バック)/ストップ/ブレーキを制御することができます。
また、PWM制御によって、回転数を調整できます。
各ピンの役割は、以下のようになります。

PIN 端子番号 端子説明
1 GND ラズパイと電池のGNDと共有
2 OUT1 モータに接続する
3 接続しません
4 Vref モーター側出力制御用。ラズパイのGPIO(PWM制御)に接続する
5 IN1 入力端子。ラズパイGPIO(OUT)に接続する
6 IN2 入力端子。ラズパイGPIO(OUT)に接続する
7 Vcc 制御回路用電源端子。ラズパイの5vに接続する
8 Vs モーター側電源(電池)の+する
9 接続しません
10 OUT2 モーターに接続する

今回作るラジコンカーは、前進およびバックさせます。
ラズパイ側からの制御は、以下のような感じです。

IN1 IN2 OUT1 OUT2 モータ動作
0 0 ストップ
1 0 H L 正方向(前進)
0 1 L H 逆方向(バック)
1 1 L L ブレーキ

作業環境

  • ラズベリーパイ3
    • Raspbian Buster with desktop and recommended software
      • Version:February 2020
      • Release date:2020-02-13
      • Kernel version:4.19
      • Python3.7

機材

※型名が購入先のリンクになっています。

項目 数量 備考
ラズベリーパイ3 指定なし
モータドライバTA7291P 4個 -
モータ+シャーシタイヤキット 1セット 4WDロボットシャーシキット
ピンソケット2x20(40P) 1セット 背の高いラズパイ用スタッキングコネクタをつかうのもの手です
JST-XHコネクタ 5セット IZOKEE JST-XHコネクタキットを使用しました
電池ケース単3x6本 1セット 単3x4本でもいいかもしれません
ユニバーサル基板(26x31) 1セット -
コード 必要に応じて -

作業手順

モータ+シャーシタイヤキットを組み立てる

付属されている取説に沿って、組み立てを行います。
組み立て自体に詰まることはありませんが、
モーターとコードをはんだ付けする必要があります。

モーターとはんだ付け

002.PNG

ラズベリーパイおよび電池ケースの固定

付属されたシャーシには、固定するためのネジ穴があります。
(無理やりですが、)ラズベリーパイと電池ケースを固定しました。

item top view bottom view
ラズパイの固定 005.PNG 006.PNG
電池ケースの固定 003.PNG 004.PNG

ラズパイ用のハットを作成する

以下のようなハットを作成しました。

007.PNG

参考

side view bottom view
007_2.PNG 007_3.PNG

各デバイス間の接続は、以下のようにしました。

008.PNG

組み立てると、↓のようになります。

001.jpg

動作を確認する

※本記事では、簡単な確認のみ行います。
 次回の記事で、もう少し掘ろうと思います。

下記のコードで、左前のタイヤが動作します。

import time
import RPi.GPIO as GPIO

FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A = 17
FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B = 4
FRONT_LEFT_WHEEL_PWMPIN = 27

# FRONT_RIGHT_WHEEL_PIN_A = 18
# FRONT_RIGHT_WHEEL_PIN_B = 23
# FRONT_RIGHT_WHEEL_PWMPIN = 24

# REAR_LEFT_WHEEL_PIN_A = 6
# REAR_LEFT_WHEEL_PIN_B = 13
# REAR_LEFT_WHEEL_PWMPIN = 19

# REAR_RIGHT_WHEEL_PIN_A = 20
# REAR_RIGHT_WHEEL_PIN_B = 12
# REAR_RIGHT_WHEEL_PWMPIN = 21



GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setup(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A, GPIO.OUT)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A, GPIO.LOW)

GPIO.setup(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B, GPIO.OUT)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B, GPIO.LOW)

GPIO.setup(FRONT_LEFT_WHEEL_PWMPIN, GPIO.OUT)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PWMPIN, GPIO.LOW)

pwm = GPIO.PWM(FRONT_LEFT_WHEEL_PWMPIN, 100)

print("go")
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A, GPIO.HIGH)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B, GPIO.LOW)
time.sleep(3)

# spped down
pwm.start(80)
time.sleep(3)

print("brake")
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A, GPIO.HIGH)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B, GPIO.HIGH)
time.sleep(3)

print("back")
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A, GPIO.LOW)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B, GPIO.HIGH)
time.sleep(3)

print("stop")
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_A, GPIO.LOW)
GPIO.output(FRONT_LEFT_WHEEL_PIN_B, GPIO.LOW)
time.sleep(3)

さいごに

次の記事で、操作しやすいように制御を追加したいと思います。

参考

  • -
kotaproj
普段は、組込み関連のエンジニアをしています。 趣味で、電子工作をしています。 FreeRTOSやESP32関連の記事を書きたいと思います。 時折、ラズパイやJetson関連の記事も書きます。
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