ロボットとセンサの設計
大阪市立都島工業高校

仕様をきめる

ロボットのシャシ

シャシ

PICマイコンボードやArduinoを載せるためのシャシを設計します。

ここではmindstormsのトライ・ボットを参考にして、どこでも入手可能な部品で組み立てました。タミヤの「ツインモータギアBOX」を利用しています。ユニバーサルプレートを利用することで、穴あけの手間を省くとともに、部品の再利用を可能にしています。


センサの仕様

ロボット<=>センサ間の仕様を決め、それに沿って設計を行うことでセンサの共通化を目指します。以下のように決めました。

センサ各種

上の仕様に従って設計を行いました。

温度センサ

いきなりルール違反ですが、アナログ出力です。Arduino専用になります。回路図というほどでもないですけど、参考まで

回路図写真

音センサ

音センサは二つの部分に分かれています。ひとつは入力された音の信号を増幅する部分、もうひとつは音をキャッチしたことを一定時間キープする部分です。

「一定時間キープ」にはタイマIC555を使いました。入力が約2Vを下回ると約0.5秒間「1」が出力されます。ですので、無信号のときに2v以上が入力されている必要があります。

増幅回路はオペアンプ型とトランジスタ型の2種類を作ってみました。それぞれ教科書どおりの動作ですので、勉強してみてください。以下に簡単に解説をしておきます。

オペアンプは増幅度5倍の反転増幅回路です。非反転入力側に抵抗で分圧した2.5vを加えてバイアスにしています。

トランジスタ回路はあえて固定バイアス回路です。無信号で3vの電圧を出力するためにはVRLは2vになりますので、Icは0.5mA 、それのhFE分の1倍のベース電流が流れるようにRbを計算しています。この回路はトランジスタのhFEのばらつきによって回路定数を計算しなおす必要があります。

soundsensorオペアンプ版回路図
sound2トランジスタ版回路図

光(あかるさ)センサ

光(あかるさ)センサはフォトトランジスタの出力で、スイッチング用FETをコントロールしています。

明るさセンサ

フォトトランジスタには赤外光にしか反応しないものもあります。ここでは普通の明るさに反応するタイプを使用しています。それからトランジスタは電流を流してやらないと動作しませんので、(FETは電圧動作なのでゲートには電流が流れない)それも注意してください。

回路図回路図