ベラジョン ヴィーナス ポイントk8 カジノ行け!! マイクロマウス! ステッピングモーターで前進だ仮想通貨カジノパチンコエヴァ 13 覚醒

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男 塾 スロット アプリk8 カジノ 前回までのあらすじ

宇治 市 パチンコ 組み込み技術者に要求される要素が“ギュッ”と詰まった「マイクロマウス」。北上くんと新入社員のえみちゃんは、スキルアップを兼ねてマイクロマウスを開発中です。これまで、えみちゃんは北上くんの指導を受けながら、LEDやブザーの制御、A/D変換、シリアル通信といったマイコン制御の基礎を学んできました(前回の記事へ)。

本連載の登場人物北上 篤人(きたがみ あつと)26歳、男性。次期プロジェクトリーダーとして期待されている(と、本人は思っている)。専門は、ソフトウェア開発。電気回路やハードウェアに苦手意識を持っていて、いつか克服したいと考えている。物江 えみ(ものえ えみ)22歳、女性。この4月に入社したばかりの新入社員。C言語は大学の授業で学んだ程度なので、仕事についていけるかどうか不安を抱えている。性格は明るく、好奇心旺盛。早く一人前になりたいという強い熱意を持っている(ようだ)。 「マイクロマウスで始める組み込み開発入門」バックナンバー 走行中の姿勢制御を実装し、目標走行時間を突破せよ!!センサーで壁の有無を判断し、迷路内を自律走行!!台形駆動で脱調を克服! ステッピングモーターをスピードアップ行け!! マイクロマウス! ステッピングモーターで前進だシリアル通信でセンサー値をPCのモニターに出力しよう!アナログからデジタルへ、センサーの値をA/D変換して取得しよう!マイコンの気持ちを理解してチャタリングを防止!! タイマー割り込みを使いこなそうスイッチの仕様を考え、プログラムに落とし込もう!階層構造を意識したLED点灯プログラムに挑戦しよう!階層構造を意識して、信頼性の高いプログラムを組もう!走れ、マイクロマウス!! 迷路攻略、完走する日を夢見て光れ、LED!! それがマイクロマウスの第一歩マイクロマウス組み立てキットによる電子工作のイロハ「何これ、超速い!」――キミは知っているか、小さくて賢いロボット「マイクロマウス」をステッピングモーターの原理

――ピンポーン!(チャイムの音)

こんにちはー!!

やぁ、えみちゃん。

えみ

センパイ、今日は「モーター」を回すんですよね!

北上

うん。マイクロマウスを「前進」「停止」「旋回」させるプログラムを作っていくよ。

えみ

やっと、ここまできたーって感じがしますね。

ワタシ、マイクロマウスがちゃんと走るか、今からドキドキしてますよぉ~。

実際にモーターを制御するプログラムを組んでみると、「階層構造化って便利だな~」ってあらためて実感できると思うよ!

えみ

そうなんですかぁ~。楽しみです!!

北上

よし! じゃあ、始めようか。

 「モーター」といっても、さまざまな種類があります。「ACモーター」「DCモーター」「ギアドモーター」「超音波モーター」「サーボモーター」「ステッピングモーター」など……。サイズも携帯電話機に内蔵されている小さなものから、エレベーターを動かす巨大なものまで大小さまざまです。これだけの種類とサイズがあるのは、モーターが私たちの生活になくてはならないものだからです。ちなみに、高級自動車には100個以上のモーターが搭載されているそうです。目に見えないところで、たくさんのモーターが動いているのですね。

 それぞれのモーターには特徴があり、用途に応じて使い分けられています。マイクロマウス競技会でも30年以上ある歴史の中で、使用されるモーターが時代とともに移り変わってきました。

 現在は、エンコーダー付きのDCモーターが容易に入手できるようになりましたので、マイクロマウス競技のトップレベルにいる参加者たちは、DCモーターを採用しています。DCモーターには、小型・軽量で起動トルクが大きいという利点があります。しかし、加速にはPWM(Pulse Width Modulation)制御が必須です。また、正確な距離を走らせるにはエンコーダーも必要になるため、初心者が扱うにはハードルが高いかもしれません。

 本稿で使用しているマイクロマウスの市販組み立てキット「Pi:Co Classic」に搭載されているのは、ステッピングモーターです。ステッピングモーターは、回転速度と移動距離をプログラムで指示できるので、初心者にも扱いやすいのが利点です。

 プログラミングの解説に入る前に、ステッピングモーターの動作原理を簡単に紹介しておきます。

 ステッピングモーターは、電源を接続するだけでは回転しません。モーターを駆動させるためには、回転速度や回転角度を決めるパルスを発信し、モーターの巻き線に流す電流を順次切り替える駆動回路が必要です。Pi:Co Classicでは、この駆動回路部分にモータードライバICを使っています。

 画像1は、ステッピングモーターの内部構造のイメージ図です。ステータ(固定子)のコイルに電流を流して磁界を発生させ(これを「励磁(れいじ)」という)、永久磁石のロータ(回転子)を回転させます。ステータに電流を流す順番のことを「励磁方式」と呼びます。励磁方式は、1相、2相、1-2相励磁などがあります(表1)。Pi:Co Classicは、回路設計により1-2相励磁に設定されています。

ステッピングモーターの内部構造画像1 ステッピングモーターの内部構造イメージ図励磁方式表1 励磁方式により、ステップの角度が変わる。本稿では1-2相励磁を扱う【※画像クリックで拡大表示】

 今回は、ステッピングモーターを回して、マイクロマウスを「前進」「停止」「旋回」させるプログラムを作成します。画像1のように、ステッピングモーターは、1ステップごとしか動きません。間断なくパルスを出力しているので、モーターが連続して回っているように見えるわけです。1ステップでどれだけ進むかが確定しているので、迷路の1区画(180mm)を正確に走らせることができます。

 パルスはMTUから出力され、出力間隔を短くするとスピードが上がります。パルスを出力した回数をカウントするには、MTUの割り込みを使います。

 Pi:Co Classicに搭載されているステッピングモーター(KH39EM-801)のデータシートを読むと、標準仕様のステップ角は1.8度になっています。1-2層励磁で使用しているため、1ステップは0.9度になります。タイヤの直径が48mm、トレッド幅が64mm、迷路1区画の長さは180mmです。これらの物理データから、Pi:Co Classicが迷路内を走行し、旋回するために必要なパラメータが計算で求まります(ソースコード1)。

//Pi:Co Classicの物理的なパラメータ#define TIRE_DIAMETER 48.0 //タイヤの直径(mm)=48.0mm#define TIRE_CIRCUIT (PI * TIRE_DIAMETER) //タイヤの円周(mm)≒150.80mm#define TREAD_WIDTH 64.0 //トレッド幅(mm)=64.0mm#define TREAD_CIRCUIT (TREAD_WIDTH * PI) //360度旋回時にタイヤが動く距離(mm)≒201.06mm#define STEP_DEGREE (1.8 / 2.0) //ステッピングモーター(1-2相励磁)のステップ角(度/step)#define STEP_LENGTH (TIRE_CIRCUIT * STEP_DEGREE / 360.0) //1ステップで進む距離(mm)≒0.377mm//迷路のパラメータ#define BLOCK_LENGTH 180.0 //1区画=180mm//定数定義#define PI 3.14159265358979 //円周率π//モーターMTU発振数#define MTU_MTR_CLOCK 6000000 //モーター用MTUの発振数ソースコード1 Pi:Co Classicが迷路内を走行するための物理的パラメータ(「Ctrl.h」に記述する)

 マイクロマウスに搭載されているステッピングモーターの仕組みと、物理パラメータを理解したところで、いつものように、プログラミングに必要な情報をデータシートでチェックしておきましょう(表2、画像2、画像3)。

基板ポート一覧表2 基板ポート一覧(※Pi:Co Classic 取扱説明書_ver1.08.pdfより抜粋)STK-7125回路図のモータードライバ部分画像2 STK-7125回路図のモータードライバ部分モータードライバ回路画像3 モータードライバ回路【※画像クリックで拡大表示】

 PB5に励磁のON/OFFを出力。PE10とPE9にはCW/CCW(モーターの正転/逆転)が、PE12とPE8にはMTUからのパルスが出力されます。

参考記事:⇒ステッピングモーターの仕組みと制御のコツ

えみ

自動車に100個もモーターが入ってるんですねぇ~。知りませんでしたよ。

えーと、ワイパーとパワーウィンドウと……。う~ん、100個も思い付かないや(テヘッ)。

……。

ちなみにケータイの場合、どこに使われているか分かる?

えみ

ケータイですか!? え~と……。

ほら、ブルブル震えることがあるでしょ!

えみ

あっ、マナーモード!?

北上

そう! あれは、小型の振動モーターを使っているんだ。

シャフトの先端に重心をずらした重りを取り付けて、振動を発生させているんだよ。

えみ

へぇ~、モーターにもいろいろな使い方があるんですね。

うん。普通はモーターの振動を抑える工夫をするんだけど、それを逆手に取ったアイデアといえるね。

面白~い。組み込みに興味を持つと世の中が変わって見えますね!

北上

そうだね~。

じゃあ、そろそろステッピングモーターを動かすプログラムを書いてみようか!

えみ

はいっ!

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