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スマホコントロール 四輪駆動四輪操舵 ミニ四駆 Smart 4WDS Racing mk.2

※使用部品のリンク先を間違えていたので修正しました。(2016/01/30)

bCoreモジュールを使って、ミニ四駆をスマホコントロールできる 四輪駆動四輪操舵のラジコンにする改造。
mk.1ではステアリング機構が上に載っている関係でカウルがつけられなかったので、
ステアリング機構をボディ下面に押し込んで、カウルが無改造で取り付けられるmk.2を作成しました。



現象として細かく解析できていませんが、
・bCoreモジュールは可能な限り モーターや電池から離す。数mmで全然変わります。
 (接続が切れやすくなるため、電池が減ってくると切れやすさが格段に上がります)
・マブチの130/140モーターを繋いだ場合、デジタルサーボでないアナログサーボ(ホビキンのHK-282Aなど)
 は電源ノイズ?で誤動作する。
という問題があるので、真似する場合は注意が必要です。

この改造に使用した材料と入手方法一覧
bCoreモジュール
bCore用2ピンコネクタASSY 4本セット
ステアリングシステムセット 15258
マイクロサーボ HK-5330
改造に使用した3Dプリント部品のデータ(前後輪セット)
 商用での2次利用は禁止します。手持ちの3Dプリンタ、3Dプリントサービスを利用して実体化できます。
 →この部品をDMM.makeで出力して購入する
M2 5mmのネジ
M2丸スペーサ(φ4) 3.5mm ←リンク先を間違えていたので修正しました。(2016/01/30)
  1. 2016/01/30(土) 00:37:45|
  2.  S-4WDS Racing進捗
  3. | コメント:2

15分で無限軌道車体を組み立てる



Zumoシャシーキット 2581円
bCoreモジュール 6800円
bCore用2ピンコネクタASSY 4本セット 500円
DCギヤドモーター(1:50) 2個 800円✕2
合計11,481円で、スマホコントロールの無限軌道台車を作りました。
シャシーキットを組み立てて、配線をハンダ付けしてbCoreを両面テープで固定してコネクタを差すだけ。15分あれば完成します。
電源は、NiH電池4本。
  1. 2016/01/28(木) 16:57:51|
  2.  bCore製作事例集
  3. | コメント:0

bCoreとは?

※モータードライバICに関する誤記を訂正しました。(2016/01/25)
※Android版操作アプリ bCore Dirver for Android について追記しました。(2015/12/18)
※bCoreの接続可能なラジコンサーボ/bCoreの接続可能なモーター に修正・追記しました。(2015/09/28)


bCoreってなに?

uLCX2 BLEの開発を経て開発された、汎用多目的超小型リモコンロボットコアユニットが bCore です。
技適対応のBLEモジュール(BLE113 )と周辺回路を組み込んだ超小型基板にファームウェアを焼きこんだ bCore と、iOS上で動くアプリケーションソフト bDriver を用いることで、誰もが簡単にiPhoneなどからコントロールできる超小型ロボットを製作できることを目的としています。
Android端末からもbCore Dirver for Android(開発・提供 @shohaga様)から操作できるなりました。(2015/18追記)
ファームは既に焼かれているので、ユーザーはラジコンサーボとモーターと電池をbCoreに繋ぎ、スチロール素材や木材、3Dプリンタなど、好みの方法でロボットのガワを制作するだけで自由に自分のロボットを開発できます。
技適、FCC、CE対応のBLEモジュールをしようしているため、日本、アメリカ、EU各国での使用が可能です。



bCoreで何ができるの?


・4つのラジコンサーボをiPhoneなどから操作することで、ロボットの関節をコントロール
・2つのモーターの速度を疑似的にiPhoneなどから操作することで、ロボットの車輪をコントロール
・1つのポートのオン/オフをiPhoneなどから操作することで、ロボットに取り付けたLEDの点灯/消灯をコントロール
・ロボットの電池電圧をiPhoneなどから確認

 ⇒ bCoreを使った作成事例集






bCoreはどこで買えるの?

株式会社スイッチサイエンスの販売サイトでの販売を開始しました!(2015/09/08)

bCoreの仕様

外形サイズ:27.0mm x 18.6mm x 6.3mm(コネクタ部)
電源入力電圧:3.0V~5.5V
内部ロジック電圧:2.1V
PortOut:1ch
ラジコンサーボ:4ch
DCモーター:2ch

bCoreのコネクタ配置とピン配置

CON1:電源
 ①電源+入力(3.0~5.5V)
 ②電源-入力(GND)
CON2:出力ポートch1
 ①出力ポートch0(H:2.1V/L:0.0V)
 ②GND
CON3:モーターch1
 ①モーターch1+
 ②モーターch1 -
CON4:モーターch2
 ①モーターch2+
 ②モーターch2 -
CON5:ラジコンサーボch01
 ①制御信号線(H:3.0~5.5V/L:0.0V)
 ②電源+(3.0~5.5V)
 ③GND
CON6:ラジコンサーボch2
 ①制御信号線(H:3.0~5.5V/L:0.0V)
 ②電源+(3.0~5.5V)
 ③GND
CON7:ラジコンサーボch3
 ①制御信号線(H:3.0~5.5V/L:0.0V)
 ②電源+(3.0~5.5V)
 ③GND
CON8:ラジコンサーボch4
 ①制御信号線(H:3.0~5.5V/L:0.0V)
 ②電源+(3.0~5.5V)
 ③GND



bCoreをiOSデバイスから操作するアプリ bDriver

 App Storeで bDriver をダウンロード(無料)すると、iOSデバイス(iPhone, iPod touch, iPadなど)からbCoreをコントロールできます。
詳しくは ⇒bDriverとは? を参照のこと。

bCoreの起動と接続時/非接続時の状態について

bCoreモジュールは、電源投入後約0.5秒でファームウェアが起動します。
正常に起動した場合、待機モードとなりモジュール上のLED(赤)が毎秒1回点滅をします。この状態では、出力ポートはLレベル固定、ラジコンサーボは原点位置ホールド、モーターは停止状態になります。
bDriverなど、BLEセントラルデバイスから接続された場合、モジュール上のLED(赤)は高速に点滅します。この状態では、出力ポート、ラジコンサーボ、モーターの各機能はBLEセントラルデバイスからの指示に従って制御されます。通信が遮断した場合、待機モードに強制的に復帰します。

bCoreの電源

bCoreの電源接続コネクタは、1.25mmピッチの2ピンコネクタ(Molex Pico Blade)で、入力可能な最大電圧は5.5Vとなっています。
アルカリ乾電池3本直列(4.5V)、LiPo電池1セル直列(3.6V)、LiFe電池1セル直列(3.3V)、カメラ用リチウム電池1本直列(3.0V)などが利用できます。ラジコンサーボやモーター駆動をするため、ある程度電流放出能力のある電池が必要になります。そのためボタン電池は使うことはできません。
なお、ラジコンサーボやモーターを繋がない場合は2.3V程度の電源での使用が可能です。

bCoreに接続可能なラジコンサーボ

bCoreのラジコンサーボ接続コネクタは、1.25mmピッチの3ピンコネクタ(Molex Pico Blade)です。
ホビーキング製ラジコンサーボ
 HK-282A Ultra-Micro Servo 2g / 0.2kg / 0.08sec
 HK-5330 Ultra-Micro Digital Servo 1.9g / 0.04sec / 0.17kg
 HK15318B Low Voltage Micro Servo 2.2g/11kg/.08sec
などが、電源電圧3Vで利用でき、コネクタを直接接続できます。
一般的な2.54mmピッチのラジコンサーボは、変換コネクタを使うことで接続可能となります。ただし、一般的なラジコンサーボの場合は電源電圧が5V程度必要なため接続する電源に注意が必要です。5.5Vを超える電源電圧を必要とするラジコンサーボは使用することができません。
※HK-282Aは電源ノイズに敏感で、接続されるDCモーターによってはブラシで発生する電源ノイズで動作が不安定になることがあります。具体的には、RE-130RA/RE-140RA(適正電圧1.5V)を、アルカリ電池3本直列(4.5V)やリチウム電池C123A1本(3.0V)で使用した場合などです。RE-260RA(適正電圧3.0V)では問題なく動作します。HK-5330、HK-15318Bではこの問題は起こりませんが、低電圧仕様のコアドモータを使用する場合はサーボの選定に注意が必要です。(201/09/28追記)

bCoreに接続可能なモーター

bCoreのモーター接続コネクタは、1.25mmピッチの2ピンコネクタ(Molex Pico Blade)です。コネクタの許容電流は1.0Aとなっています。bCoreに使用されているモータードライバはTI製のDRV8838で、1.8Aまでの電流駆動を許容しています。
TI製のDRV8835で、1.5Aまでの電流駆動を許容しています。(2016/01/25誤記訂正)

従って、マブチモーターなどの小型DCモーターを使用できます。工作用で一般的なマブチモータ(RE-130RA/RE-140A/RE-260RA/RE-280RA)は、定格電圧範囲が1.5~3.0VとbCoreの電源電圧推奨範囲に比べて低くなっており使用には注意が必要です。(2015/09/28 訂正・追記)ミニ四駆に使用される、ハイパーダッシュモーターなどは電流の許容範囲を大幅に超えるため絶対に使用しないでください。


bCoreに接続可能なLED

bCoreのポート出力接続コネクタは、1.25mmピッチの2ピンコネクタ(Molex Pico Blade)です。bCoreの内部ロジック電源はVcc=2.1Vとなっており、ポート出力の電圧レベルも、2.1V(On)/0.0V(Off)となります。また、ポートの許容電流は20mAとなっています。そのため、LEDを直結して点灯する場合には電圧降下(Vf)の小さなLEDを選択し、適切な電流制限抵抗を選択して電流値を20mA以下にする必要があります。Vfの大きな白色LEDや青LEDを使用する場合、電流量の多い超高輝度LEDを使用する場合には、外部FETを用いて駆動する必要があります。

bCoreのロゴ

bLogo.png
Bluetoothロゴを羽根と触角に、Coreの頭文字の"c"を隊幹部に見立てた 青い蜂 ルリモンハナバチ がモチーフになっています。
ルリモンハナバチは、珍しい青い蜂で、自身では巣を作らず、他の蜂の巣に労働寄生するという特徴をもっています。
bCoreのシステムも、BLEデバイスと、iOSアプリケーションという生態系に寄生することで存在できています。



bCoreの回路図

⇒bCore(Ver. 1.00)の回路図

bCoreのファームウェアバージョン

F1.01 (2015/08/21) マイクロサーボの発振対策
F1.00 (2015/07/25) 初期リリース
※ファームウェアバージョンは、BLEのテストアプリケーション(LightBlueなど)で、Dee Information ServiceのFmware Reision Stringを読み出すことで確認可能です。

bCoreのBLEペリフェラル仕様

⇒bCoreをBLE端末で認識、操作するための技術情報

bCoreに独自のファームを書き込む方法

⇒bCoreのファームウェアを独自のものに書き換える方法
  1. 2016/01/25(月) 01:06:53|
  2.  bCoreとは?
  3. | コメント:2

モーター負荷によるリセット対策 その2

IMG_4855.jpg
スマホコントロール 四輪操舵 四輪駆動 ミニ四駆 Smart 4WDS Racing で、モーター始動時、特にステアを切った状態での始動で電池電圧降下によりbCoreにリセットがかかってしまう問題。
XCL101C331BR-Gを使った場合、電池3本での使用ができなくなるためミニ四駆以外での使用に制限が出ることから、MicrochipのMCP1253-33x50に載せ替えてみました。
MCP1253-33x50は、出力電圧は3.3V/5.0Vをピン入力で選択すると、入力電源電圧2.0~5.5Vの範囲で電源状態に応じて自動的に昇圧/降圧を切り替えて出力をしてくれる超便利電源です。出力は120mA程度ですが、低電力マイコンやBLEなどの用途で使うには十分です。ニッケル水素電池2本でも試しましたが、駆動輪に負荷をかけた状態でもリセットがかからず安定しています。なお、使用しているマイクロサーボは仕様では電源2.8V~ですが、ニッケル水素電池2本 2.4Vでも問題なく動作しました。
ロジック電源が2.1V⇒3.3Vになったことで、青色LEDや白色LEDもモノによっては点灯させることが可能になります。
問題としては、0.65mmピッチの8ピンのパッケージのみしか提供されておらず、チャージポンプ用のコンデンサがひとつ必要になるなど、フットプリントがかなり大きくなてしまいます。

  1. 2016/01/17(日) 21:51:33|
  2.  S-4WDS Racing進捗
  3. | コメント:4

モーター負荷によるリセット対策

IMG_4852.jpg
スマホコントロール 四輪操舵 四輪駆動 ミニ四駆 Smart 4WDS Racing で、モーター始動時、特にステアを切った状態での始動で電池電圧降下によりbCoreにリセットがかかってしまう問題。
電池をLiPo1セルにすれば問題解決しますが、ミニ四駆としては 単三乾電池2本 もしくは 単三ニッケル水素電池2本 の使用しか許されていないことを考えると、邪道!ということで、秋月電子で売られているXCL101C331BR-Gを試してみました。
ちなみに、ニッケル水素電池二本にした場合、2.4Vしか電圧がないためbCoreは起動しません。
bCoreは、オンボード上のレギュレーターで2.1Vを作り出して、BLE113を駆動しています。入力電圧は2.5Vを切ると、レギュレーターの出力が不安定になり、BLE113にリセットがかかり、通信が遮断します。XCL101C331BR-Gは、昇圧型のDC-DCで、入力電圧が1Vを着るような状態でも、3.3Vの出力を維持できますので、レギュレーターを殺して、代わりにそこにXCL-101C331BR-Gをバイパス接続します。



IMG_4853.jpg
bCoreのレギュレーターは、三つ並んだ半導体の真中のU3。コレを取り外すか、難しければ5番ピン(2.1V out)を物理的にカットします。
秋月のXCL101C331BR-Gに配線して(CEはVbatに接続)、Vout、Vbat、VssをbCore上のC2、C3のコンデンサに繋いぎます。
接続は、C2、C3の向かい合った端子がGNDなのでVssと接続、C2の外側が元2.1VなのでVoutと接続、C3の外側が電池からの入力なのでVbatを接続します。XCL101C331BR-Gの秋月基板は裏面にもパターンが出てるので、不用意にBLE113の上に置くとショートするので絶縁処理をカプトンテープなどで行います。ブラブラしていると振動で断線するので両面テープなどで固定します。



効果としては、ステアリングを切った状態で動かしてもリセットがかからなくなる。
乾電池の場合、新品のエボルタを使っても状況によりリセットがかかってしまうので、リセット対策の効果としては抜群です。
副作用としては、bCoreの電源電圧が変わってしまったために、読みだす電圧がx0.7でbDriver上に表示されます。
また、XCL101C331BR-Gは、3.3Vを超える入力では入力電圧がそのまま出力側に出てしまうため、この改造をしたbCoreに乾電池3本を繋いでしまうと、BLE113は~3.6Vという仕様のため壊れます。つまり、乾電池1本か2本ないし、リCR123Aとかのリチウム電池1本、LiFe1セルなどでしか使えなくなります。(乾電池1本だとサーボが動きませんが)


  1. 2016/01/15(金) 14:07:41|
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