No.2014-M01 モータシールド Arudui NINJAno V1.0 取り扱い説明書 ご注意 : 本書の内容をご確認の上正しくお使いください 2014 年 8 月 第 1.1 版 ミューテック 1 はじめに--------------------------------------------------------------------------------------------2 2 梱包物一覧 ----------------------------------------------------------------------------------------2 3 概要 --------------------------------------------------------------------------------------------------3 4 特長 --------------------------------------------------------------------------------------------------3 5 NINJAno の説明 --------------------------------------------------------------------------------4 6 使用例 -----------------------------------------------------------------------------------------------5 7 製作 --------------------------------------------------------------------------------------------------7 8 ジャンパーの設定 -------------------------------------------------------------------------------8 9 Arduinoコネクタ部 -----------------------------------------------------------------10 10 ポート割り付け -------------------------------------------------------------------------------- 11 11 ハードウェアその他 --------------------------------------------------------------------------13 12 スケッチ例 --------------------------------------------------------------------------------------15 13 回路図 ---------------------------------------------------------------------------------------------16 14 主要部品一覧 -----------------------------------------------------------------------------------16 15 関連資料 ------------------------------------------------------------------------------------------16 16 取り扱い上の注意その他 -----------------------------------------------------------------17 17 NINJAno について ----------------------------------------------------------------------17 18 問い合わせ --------------------------------------------------------------------------------------17 1
No.2014-M01 1 はじめに Ardui NINJAno は Arduino のモータシールドです ArduinoUNO の CPU(ATMEGA328P) を搭載することで CPU ボードにもなります ( 本製品は シールドですので CPU は付属しませんのでご了承ください ) 本書は 標準仕様 ( シールドタイプ ) と ライントレーサタイプ の 2 種類について記載しますので 御注文内容に合わせて本資料を参照ください 2 梱包物一覧 下記梱包物リストと納品物のご確認をお願いします ( ご注文の形態で一部異なる場合があります ) 1) 基本構成部品 1 NINJAno 基板 1 枚 ( 本シールドに必要な部品実装済み ) 2 LED 3 個 3 タミヤボールキャスター 1 セット (2 個 ) 4 タミヤギヤボックス 1 個 5 タミヤタイヤ 1 セット (2 個 ) 6 説明資料 ( 本書 ) 2) ライントレーサ用 ( 基本構成部品以外 ) 1 ショートピン 4 個 ( 予備 1 個含む ) 2 フォトセンサー 3 個 2
No.2014-M01 3 概要本シールドは モータドライバ 2 個を搭載し タミヤのギヤボックスも搭載したモータシールドです 乾電池搭載で 単独で走行可能なシールドです また CPU を搭載することで 各種シールドや各種センサー類を追加可能です モータ制御の学習やライントレーサ等に使用可能な製品です 4 特長 タミヤのギアボックス タイヤ ボールキャスターを組立実装するのみで完成するキットです Arduino のシールドとして動作します CPU ボードは Arduino UNO 及び互換機 (GR-SAKURA 等 ) を接続可能です ( 電源電圧 5V 3.3V 品の CPU ボードをサポート ) Arduino MEGA も搭載可能です フルブリッジモータドライバ DRV8830 を 2 個搭載し DC モータ 2 個を制御できます DRV8830 採用での特長 I2C インターフェースで コマンドレベルで PWM 制御可能 コマンド発行でのモータ動作中は CPU は別の処理が可能 過電流 過熱等のシャットダウン及び I2C ステータス通知可能 シールドにタミヤのギヤボックスを搭載する対応で ボードをシャーシーとして利用可能にしました ATMEGA328P ソケット搭載で CPU 挿入で動作可能です 書き込みは Arduino UNO(CPU 無し ) 又は ISP コネクタから書き込み可能です (ISP コネクタ及び I/F ボードは 別途準備願います ) Arduino の各種シールドを実装可能です ( 注 :IO ポートの重複が無いように確認が必要です ) SparkFun 超小型ブレッドボード搭載可で センサー等を簡単に追加可能です ライントレーサー用にフォトセンサーを付属しています ( 別途半田付け実装必要です ) 回路用電池 (CPU ボード用電源含む ) とモータ用電池を搭載し外部電源が不要です 電池は 市販の単三乾電池 単四乾電池又は充電式エボルタ等のニッケル水素電池が使用可能です 走行は 裏 表両面にて可能です ( 注 :CPU ボード or シールドを搭載時は片面のみ ) 3 軸加速度センサー & ジャイロセンサーを追加することで 倒立走行が実現可能なハードウェアです ( 本機能には 別途センサー追加 & スケッチの作成が必要です ) 3
No 2014-M01 Data 2014.08 モータシールド説明書 5 NINJAno の説明 以下に主要部分の説明を行います リセットスイッチ 表 ＩＳＰ コネクタ 別途準備品 シールド接続コネクタ ＣＰＵボード接続コネクタ ＣＰＵ(ATMEGA328P)用 ＩＣソケット CPU の 1 ピン側 フォトセンサ モータドライバーＩＣ 電源スイッチ 裏 単４電池 １Ｘ２ 単３電池 ２Ｘ２ タイヤ フォトセンサー 調整用ボリューム 3 個 ギヤボックス モータ 2 個 写真は 実物と一部 ボールキャスター 異なる場合があります 以後同様 4
モータシールド説明書 6 No 2014-M01 Data 2014.08 使用例 １ シールドでの使用 本 NINJAno をシールドとして使用する場合は Arduino UNO 等の CPU ボードにスケッチを書き込み動作させます CPU ボードは 下記のように実装します 電源は 上図の左下の電源スイッチ 2 個を ON 側(左側)にすることで電源が入ります 電池は 実装願います スイッチ説明 SW3 上側 黒いスイッチ CPU ボードに電源を供給します 注 未実装で 常に CPU 給電の対応とします SW2 下側 白いスイッチ 本シールドの電源スイッチです 組み立ては 別記 製作 を参照ください スケッチの書き込みは 使用方法 を参照ください ２ CPU としての使用 本 NINJAno の CPU ソケットに ATMEGA328P 又は ATMEGA168P を搭載することで CPU ボードとして動作します この場合 市販の各種シールドの挿入 SparkFun 超小型ブレッドボードで機能追加が可能です CPU 搭載時は CPU の向きに注意してくだ さい タブレイン殿 TAB シールド V1.1 搭載例 SparkFun 超小型ブレッドボード搭載例 電源は 左下の電源スイッチＳＷ２ 白いスイッチ を ON 側(左側)にすることで電源が入ります 注 本製品は シールド製品ですので CPU は ユーザにて準備願います 5
(Arduino UNO の CPU を転用することをお勧めします ) 3) ライントレーサとして使用本 NINJAno は ライントレーサとして使用することができます ライントレーサとして 搭載したフォトセンサー 3 個のON/OFF 状態にてラインをトレースして本 NINJAnoをラインに沿って走行可能です ライントレースを行うソフト ( スケッチ ) は 本製品には付属しておりません点ご了承ください ライントレーサとして使用する場合は 以下の準備を行います 1)CPU として使用可能な用に ATMEGA328P を実装します 前章の内容を参照ください 2) フォトセンサー実装 & 調整フォトリフレクタ ( 反射タイプ )LBR-127HLD を実装します 詳細は ライントレーサ用組立を参照ください センサーの感度は 背面のボリュームにて調整します ( センサー調整用のサンプルスケッチを別途準備し提供致します ) 3) ボールキャスターを反対側に装着します 4) 上下反対にして走行させます 電源は 左下の電源スイッチ SW2( 白いスイッチ ) を ON 側 ( 左側 ) にすることで電源が入ります 補足 1: ライントレーサー時は CPU ボードやシールドは高さ制限で搭載できません 補足 2: 電源スイッチ SW2 は 反対の面に実装変更も可能です 6
4) パーツの選択 ( 変更 ) 本 NINJAno は タミヤ製の以下のパーツを選択可能です 標準製品は 下記の ツインモーターギャーボックス と スポーツタイヤ をセットにしております ギアボックスは いくつかのギヤ比を変更可能です ( 本製品では 低速ギア比の設定を推奨します ) 7 製作 当面は 組み立てた製品での提供とします NINJAno を変更 ( 変身 ) する情報として今後順次情報をサイトにて公開致します 補足 : 製品には ギヤボックスとボールキャスターの取付の説明資料を同梱しています 7
8 ジャンパーの設定 1)JP1 下記のように使用方法に合わせて設定してください シールドとして使用時に搭載する CPU ボードの電源仕様に合わせて 5V 又は 3.3V を選択してください (ArduinoUNO は 5V 動作より 5V 側にショートピンを挿入します ) JP1 : 本ボードの電源 5Vor3.3V の選択 補足 :3.3V は 本ボードの電池から昇圧レギュレータで 5V にした電圧を CPU ボードに供給 ( 電源スイッチ SW3 ON 時 ) して CPU ボードから得る 3.3V を本 JP1 にて接続します よって CPU ボードから 3.3V 供給可能な CPU ボードに限ります 2)JPP3 フォトセンサーへの電源供給用のジャンパーです 本ジャンパーを半田でブリッジすることで フォトセンサー (8 個 ) が動作可能となります 補足 : 標準製品は 本ジャンパーはオープンです 8
3) フォトセンサー選択 本ボードには フォトセンサーが 8 個搭載可能です かつ 2 個は実装位置を 2 ヶ所から選択可能 この 8 個のフォトセンサーから 3 個を選択して CPU の IO ポート (D2,3,4) に割り付けします 選択用のジャンパーは 下記です フォトセンサーとジャンパーの関係を以下に示します 中心の 3 端子が CPU ボードに配線しています 周りの 8 端子が 各フォトセンサーに対応しています ジャンパー設定は 周りの 8 端子と真ん中の 3 端子をジャンパー ( ショートピン使用 ) する ことで選択できます 例 : 真中は 右側中央センサ選択 左右は左側左右センサ選択 9
9 Arduino コネクタ部 Arduino UNO のコネクタ部の配置を以下に示します 詳細は 回路図を参照ください CPU ボードやシールドを挿入する時は ピンのずれが無いようにご注意ください 10
10 ポート割り付け 本 NINJAno で使用しているポート情報を以下に示します 11
標準品に付属のフォトセンサー 3 個を搭載することで ライントレーサーに変更可能です また 付属の 3 個の LED を搭載することでセンサーの ON/OFF 状態等を CPU より表示できます 以下に LED とフォトセンサーの位置と IO ポートの関係を示します 12
11 ハードウェアその他 1)LEDについて NINJAnoには 2 個の内蔵 ( 面実装 )LEDがあります 1 Power LED :+5V 通電で点灯します 2 モータドライバーエラー LED :DRV8830 の FAIL で点灯 (2 個ワイヤートオア接続 ) 1 2 1 の PowerLED が消灯や暗くなった場合 単四電池の残量が少なくなっています 2 のモータドライバーのエラーについては DRV8830 のデータシートを参照ください 2) 電池について電池は 乾電池又は充電式ニッケル水素蓄電池 ( エネループ エボルタ等 ) が使用可能です 単四電池 (2 本 ) は CPU 等の電子部品用電源です ( 供給可能電流は 約 200mA です ) CPU 用電源回路の参考情報 : http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12033 モータ用電源は 単三電池 4 本をモータドライバ IC に供給しています 各電源の電圧は 下記 TP 端子で確認できます GND 内部電源用電池電圧 モータ電源用電池電圧 13
3)+5V アジャストについて ボード用の +5V 電源は 昇圧レギュレータで作成しています 電圧は ボリュームで調整します 出荷時に +5V に設定しています 電源部回路図は 下記です 半田ブリッジ ( ショート済み ) 5V 確認用 TP 端子 電圧調整用ボリューム CPU 動作が異常な時は 5Vの電源電圧の確認を行い 5V で無い場合はテスターにて電圧を確認して5V にボリューム調整をお願いします 14
4) モータドライバについてモータドライバーは DRV8830(TI) を使用しています ICの詳細は TIのデータシートを参照願います I2Cのアドレスは 下記です モータ1のI2C アドレス 0x60 モータ2のI2C アドレス 0x61 5) フォトセンサー実装について フォトセンサー ( フォトリフレクタ LBR-127HLD) は ライントレーサー用ですが 標準タイプに 実装して手でかざしてモータを動作させる等のスケッチで使用も可能です 以下に各フォトセンサーの間隔と実装の情報を示します 本 NINJAno をライントレーサとして使用する場合は フォトセンサーは 通常反射光を受信しています ライントレース用の線 ( 黒色 ) 上では反射光を受信できず OFF 状態となるように各センサーのボリュームを調整してくださ い 補足 : 蛍光灯等の外来光でも ON となる場合があります 12 スケッチ例 スケッチのサンプルは 別途公開致します 15
13 回路図 回路図は 別途公開します 14 主要部品一覧 補足 : 抵抗 & コンデンサ等は除いています 15 関連資料 関連情報の URL を以下に示します 1 モータドライバー IC DVR8830 (TI) 秋月電子通商の情報 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gi-06237/ ストロベリー リナックスの情報 http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12030 2 タミヤ製品 ツインモータギヤーボックス http://www.tamiya.com/japan/kousaku/k_products/70097_2motor.htm ダブルギヤボックス http://www.tamiya.com/japan/products/70168double_gearbox/index.htm ボールキャスタ http://www.tamiya.com/japan/products/70144ball_caster/ スポーツタイヤセット (56mm 径 ) http://www.tamiya.com/japan/products/70111sports_tire/index.htm ナロータイヤセット (58mm 径 ) http://www.tamiya.com/japan/products/70145narrow_tire/index.htm 3 フォトセンサーフォトリフレクタ ( 反射タイプ ) LBR-127HLD 秋月電子通商の情報 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gp-04500/ 4 スケッチ参考 URL http://www.eleki-jack.com/fc/2013/10/drv8830drv88323.html http://makers-with-myson.blog.so-net.ne.jp/2014-05-19 http://atagan-memo.blogspot.jp/2013/07/arduinoi2c.html 16
16 取り扱い上の注意その他 本 NINJAno は シールドですので CPU ボードが別途必要です 本シールドを CPU ボードに変更して使用する場合は Arduino UNO の CPU を差し替える か 別途 Arduino UNO のブートローダーを書き込んだ ATMEGA328P( 又は ARMEGA168P) を準備願います 本 NINJAnoV1.0 は モータ用電源は常にモータドライバー ICに通電していますので 以下の点にご注意ください 長時間使わない場合は 電池を抜いてください モータ動作中に電源スイッチを OFFしてもモータは動作を継続しますので モータが停止した状態で電源 OFFしてください ( モータドライバーに動作コマンドを送った状態を保持の為 ) 補足 : スケッチの起動時に数秒モータを動作させない記述を入れ リセットスイッチを押してから電源スイッチを OFFする等の対応をお願いします 本シールドには 本書で未公開の回路も搭載しています ( 実験用です ) 今後 状況に応じて公開します 本 NINJAno は オープンソースハードウェアとして情報を公開します 17 NINJAno について NINJAnoは 手軽にモータ制御を学習することを目的とした Arduino 環境で動作する製品です Arduino の使い勝手の良さと拡張性を継承しており ギヤボックスも簡単に搭載可能ですのでスケッチの開発 ( 学習 ) に即取りかかれる製品です NINJAno のネーミングは 変身する製品をイメージしています ぜひ 皆さんの創造力で素晴らしい NINJAnoに成長 ( 変身 ) させてください 18 問い合わせ 本製品は ミューテックの開発製品です 問い合わせは 下記にお願いします Email:obi@mnx.jp ( 本書の質問含め 不明点 問題点 改善希望等なんなりとメールをお願いします ) 17