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 bCore/bCoreNKD関連情報はこちら⇒bCore/bCoreNKDまとめページ

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

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|
  2. S-4WDS Racing進捗
  3. | コメント:0

Smart 4WDS Racing mk.3

操縦テクニックがないので自動障害物回避を搭載するつもりで
MAシャシーを使ってmk.3の車体を用意していたもの。
IMG_4549.jpg

mk.1, mk.2で、電池がヘタってくるとbCoreにリセットがかかる問題や、130モーターを使うとアナログサーボが誤動作する問題などがあり、たまたま別件で購入していたφ7-20mmのコアレスモーターが丁度130モーターサイズに2個収まることを発見したので、
 130モーターユニット換装型 コアレスツインドライブユニット
を作って搭載しました。

IMG_4608.jpg
 3Dプリンタで出力した130モーターサイズのフレームにφ7-20mmのコアレスモーター2個搭載。
 モジュール0,3のプラスチック製ギア8/32(減速比 4:1)で中央の出力軸を駆動。
 出力軸はユニットの両端でベアリング保持。

 走らせた感じは加速~トップスピードの両面で気持ち改善している(測定してないので)けれど、電池がへたるとするにリセットがかかってしまって実用性が乾電池ではないところ。

 IMG_4609.jpg
 コアレスツインドライブをbCore(モータードライバをMot1, Mot2並列駆動で3A駆動可能にパターンカットして改造したもの)を使って、ほぼ新品の単3電池で車輪に負荷をかけた状態でスロットルを開けた場合の電源電圧波形。
16.7kHzの波形は、bCoreのPWMスイッチング周波数が16.7kHzだから、それが出ているだけ。
3.2V近い電池電圧が、駆動した瞬間2.5Vまでモーター駆動中は落ちている。
bCoreのBLE周りは内部で2.1Vのレギュレータ出力で動いていて、実測で2.4Vくらいの入力電圧がないと動かない。
この辺が乾電池をパワーソースにしたミニ四駆改造でマイコンを扱う場合の肝になりそうなところ。
大電流用の電池を使えば少しは差があるかもしれないが未確認。

IMG_4610.jpg
比較用に、無改造のMAシャシー(両軸130モーター)で同じ種類の電池で負荷をかけた駆動時の電源電圧を測定。
やはり、2.5Vくらいまで一気に落ちる。こちらは常時スイッチONで通電でPWM制御されないのでパルスは乗っていないがチリチリノイズの髭が出ているのはおそらくブラシ起因。これがアナログサーボの誤動作の原因か?(そもそもアナログサーボは3.0V以下での動作は保証されてないので止むを得ないところ)
上の波形とは横軸(時間軸)が違いますのでそこのところはご了承ください。


ということで、結局のところ タダのラジコン にミニ四駆を改造して何が嬉しいのというところに行き着いているw
  1. 2015/11/12(木) 11:32:37|
  2. S-4WDS Racing進捗
  3. | コメント:0

ミニ四駆をスマホから無線操縦で四輪操舵できるように改造する!

ミニ四駆をスマホから無線操縦できるように改造する方法を紹介します。
改造するのにプログラミンや電子回路の知識は不要です。



2回にわけて、
・1回めでスロットルの無線操縦化による前進後退コントロール
・2回めは四輪操舵改造によるステアリングコントロール
を紹介します。

今回は2回目の四輪操舵改造によるステアリングコントロールです。

用意するもの
・前回でbCoreで前進後退できるようになったミニ四駆
・ミニ四駆ステアリングシステムセット 2セット
マイクロサーボ(HK15318B) 2個
 ※スイッチサイエンスで販売しているマイクロサーボHKM-282Aはアナログサーボで乾電池2本で使うと電圧が低くて不安定となり挙動が安定しません。電源をLiPoなどにする場合は利用可能です。
・サーボブラケットなどの3Dプリンタ成形部品
 123Dのデータファイル
 STLデータファイル
 このデータはARシャシー専用です。手持ちの3Dプリンタで成形するか、DMM.makeの出力サービスで作成する。
Molex 1.25mmサーボ延長ケーブル 5本組
M1.4で3mmのタッピングネジ4本 サーボホーンブラケットの固定に使う
M2で5mmのネジ4本 サーボブラケットの本体固定に使う
φ4でM2 7mmの丸オスメススペーサ2本 ステアリングロッドを押すサーボホーンブラケットの突起にする

1.ミニ四駆ステアリングシステムセットを前後輪に取り付ける
 ARシャシーの場合、前輪もそのままでは取り付けられないので、干渉して邪魔になる部分を切り取って接着する。
 VS/TZ/TZ-Xシャシーの場合は前輪は追加工無しで取付可能(と書いてある)。
 ミニ四駆は今回はじめて作ったので、シャシーの種類があるとか知りませんでしたw
 タイロッドはフニフニで使いものにならないので、3Dプリンタで整形したタイロッドを前後に取り付ける(方向注意)

2.サーボホーンにサーボホーンブラケットをネジで固定する
 サーボホーンの穴は系が小さいので無理やりM1.4のネジをねじ込むと割れることがある。
 φ1.5くらいのドリルで広げておくほうが無難。
 φ4のスペーサも、M2のネジをサーボホーンブラケットに切ってからねじ込む

3.マイクロサーボをサーボブラケットに固定して本体に取り付ける
01f39f679091b3897447ab4721ceaf12eca861eae6.jpg
01275e39d098709b6d9e13d914f495ba772814df08.jpg
 組立途中の写真をとってなかったので、フロントとリアは組み立てるとこんな感じです。

4.延長用のケーブルを2本改造して分岐ケーブルを作る
01fa0ec8c74293a5b5cfe41b4a84c94751af1a1daa.jpg
 2本の延長ケーブルを切って、1つのサーボちゃんねるから2つのサーボに分岐配線するケーブルを作る。
 長いと邪魔になるので短めに作る。

5.マイクロサーボ2個を接続する
4wds2.png

これで、完成です。
サーボを繋いだチャンネルのトリムを動かすと、前後の車輪が逆方向にステアリングを切ります。
サーボの可動角は90度位ありますが、ステアリング操作に有効なのは30度くらいの中心部分なので、操作する場合に大きくスライダを動かさないほうが良いです。(サーボに過電流が流れて焼きつきを起こしたり、電圧低下でリセットがかかりやすくなるため)
ステアリングを切っているときは、車軸のメインモーターへの負荷も大きくなっているため、電池の電圧が下がりやすくリセットがかかることがあります。対処方法としては、電池をLiPoなどに変更するなどしか無さそうです。

  1. 2015/10/22(木) 12:21:07|
  2. S-4WDS Racing進捗
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