こちら と こちら でラズパイタンク(ラジコン)の製作記を上げていました。
今回はラジコン2号機の製作メモを上げます。
まず完成形はこちら↓
1. 材料
| No | 品名 | 型番 | 価格 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | raspberry pi zero wh | - | 2,200円 | - |
| 2 | タミヤ楽しい工作シリーズ ユニバーサルプレートセット | - | 500円 | - |
| 3 | タミヤ楽しい工作シリーズ ツインモーターギヤボックス | - | 600円 | - |
| 4 | タミヤ楽しい工作シリーズ スポーツタイヤ | - | 400円 | - |
| 5 | モータードライバモジュール | L298N | 400円 | 2個セットで800円 |
| 6 | 六角スペーサー | - | 780円 | 180個入りセット |
| 7 | セリアの自在キャスター | - | 100円 | - |
| 8 | コネクタ,配線材料,はんだ等 | - | - | - |
| 9 | モバイルバッテリ | - | 2,000円くらい | スマホぐらいの大きさのやつがいいかも |
★補足
No.3_ツインモーターギヤボックス
タミヤ楽しい工作シリーズでは、ツインモーターギヤボックスとダブルギヤボックスという似たような製品がありますが、ツインのほうが使いやすいと思います。
以下のリンク先のツイートに端的にまとまっていますが、この二つは寸法が微妙に違っていて、ツインのほうはユニバーサルプレートに加工なしでそのままビス留めできますが、ダブルのほうは若干プレートの加工が必要です。加工自体はちょっとニッパーで切るぐらいで簡単ですが、一度切っちゃうと使いまわししにくくなっちゃうので。
あと違いとしては選択できるギヤ比が違うので、その辺も検討してみてください。
https://twitter.com/akibadenshi/status/843659569314242560
No.5_モータードライバL298N
今回は納期優先で2個入り800円くらいのを買いましたが、3週間くらい待てるなら1個200円くらいでAmazonで買えます。
使い方は調べれば結構出てきます。こちらのサイトなどを参考にさせてもらいました。
https://analogicintelligence.blogspot.com/2016/09/l298n-dual-h-bridge-motor-controller.html
買ってみて思ったのは意外と大きかったこと。
2Aまで流せるということでそれなりにパワーがあるんでしょうね。
私の用途からするとオーバースペックだったかもしれません。
あと、正転・逆転の制御に信号線を2本使います。左右のモーターで4本、PWMで速度制御もするならあと1,2本使うので、計5,6本使うことになります。
正転・逆転切り替えは信号線1本のHigh/Lowでできる製品もあると思うので、そこは要検討ですね。
No.6_六角スペーサー
私が買ったのはAmazonのこれです。
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B07XQRY6RK/ref=ppx_yo_dt_b_asin_image_o00_s00?ie=UTF8&psc=1
タミヤのユニバーサルプレートを多用するなら、あると便利だと思います。
No.7_セリアの自在キャスター
ラジコン2号機を作ってみようと思った一番のモチベーションがこれを見つけたことだったりする。
タミヤのボールキャスターを使ってる例は結構見るけど、これも同じような用途に使えるんじゃない？と思ったわけです。
2. 車体組み立て
作製過程の写真を細かく残してないですが、ポイントは下の写真で矢印をつけた自在キャスターのビス留め。
ビス留め用の穴は四つあるけど、ユニバーサルプレートとピッチが合わないので、斜めにして合うところで二か所だけ留めてます。
あとはちょっとわかりにくいですが、ビスとナットは背が低いやつで留めています。
そうしないと、キャスターがナットに引っかかって自在に回ってくれません。
樹脂製のビス・ナットを使えば、削ることでも対応できると思います。
あとは特に付け加えることはなく、写真の通りという感じです。
モータードライバも穴ピッチが合わないので二か所しか留めていません。
ラズパイに関しては、どこも固定してないです。これは良くないですね。
ちゃんとケースに入れて、ケースごとプレートに固定するのがいいと思います。
私の例では、ケーブル類のおかげでその場に留まってくれているだけです。
プレートを2枚使っていますが、この間にモバイルバッテリをセットします。
スマホぐらいの大きさだと、ちょうどプレートの大きさに収まってくれます。
3. 配線
①ラズパイ-モータードライバ間
L298Nの制御ピンは以下のようになっています。
最初、ENABLE A,B端子にはジャンパがついてますが、これをとって、ここにPWM信号を入れることでモーターの速度制御ができます。
INPUT1,2がENABLEAの正転・逆転制御、INPUT3,4がENABLEBの制御ピンです。
INPUT1=High, INPUT2=Low で正転、逆にしたら逆転て感じです。
ラズパイのピン配は以下のようになっています。
私は以下のように配線しました。
| L298N | ラズパイGPIO No |
|---|---|
| ENABLE A | 13 |
| INPUT1 | 6 |
| INPUT2 | 16 |
| INPUT3 | 20 |
| INPUT4 | 21 |
| ENABLE B | 12 |
GPIO 12,13はハードウェアPWMが使えます。
AとBに異なるPWM信号を入れれるように配線しましたが、左右のモーターで速度を変えたりしないなら、PWMは一本を分岐してABに入れてもいいと思います。
あとからそれでもよかったなと思いました。
実態配線図は、描いてもごちゃごちゃすると思うので、描きません…
②電源
ラズパイの電源は、マイクロUSBから入れるのが通常です。
そうしても全然問題ないのですが、コネクタに挿したUSBケーブルが出っ張って邪魔になるイメージがあったので、今回はピンから電源供給してみました。
全然難しくなくて、下の5VとGND間に電圧をかければいいだけでした。
L298Nの電源端子は以下のようになっています。
VSがモーターのコイルに供給するための電源。
VSSがL298NのICを動かすためのロジック電源(5V)です。
矢印のジャンパをつけておけば、VSの電圧からレギュレータで5Vを作ってくれるようです。
なので一旦ジャンパをつけて、VS-GND間のみに電圧供給するように結線しました。
が、この場合動きませんでした。
テスターあてて調べてわかりましたが、VS-GND間に入れてる電圧もモバイルバッテリからの5Vなので、レギュレータが5Vを取り出せず、ICが動いてないようでした。
なので、結果的にはジャンパを外して、VSとVSSの両方に5Vを印加しました。
するとL298N上の赤LED(けっこうまぶしい)が光って、無事動きました。
電源系の簡易配線図は下記。
4. ソフト
ソフトは、こちら のラズパイタンク・ソフトウェア編のコードをちょっといじればいいだけです。
配線に応じてGPIOの設定を変更してください。
5. 完成
完成して動かしているところの動画です。
ラジコン1号機も出しています。1号機はサーボで簡易的なアームもつけています。
pic.twitter.com/B4WJJyIdhR August 29, 2020
セリアの自在キャスターも手作りラジコンの材料になることがわかりましたが、走行性・操作性的にはあまりよろしくないですね。
キャスターが固まる時があって、そうなるとまっすぐ進んでくれません。これはこれで味があって楽しいですが、子供に遊ばせるには厳しいです。
あと2台をコラボさせた電子工作もやりたいんですが、その場合もこの操作性の悪さが問題になります。なので、結局はタミヤのボールキャスターを使うことになりそうです。
とは言っても、今回の構成だと材料費は計7,000円くらいで済んでるので、安いほうだと思います。ラジコン2台あれば家の中でマ○オカートライブ的なことができてそこそこ遊べます。
以上