みなさん，こんにちは．
おかしょです．
以前，倒立振子の設計方法と設計図を公開しました．
私が作成した倒立振子は，その設計図の通りに作成しています．
しかし，倒立振子を動けるようにするにはモーターを回転させたり，センサーで姿勢角を算出する必要があります．
この記事ではそれらの電子部品を動作させるために必要な電子回路を設計します．
この記事を読むと以下のようなことがわかる・できるようになります．
- 電子回路の設計方法
- 倒立振子の電子回路
この記事を読む前に
このブログでは二輪型倒立振子ロボットの開発を行っています．
電子回路の前に，以下の記事で紹介している設計図を先に読んでおくことをおすすめします．
使用している電子部品
電子回路の設計をする前に，どの電子部品を使用するかを確認しなければなりません．
私は以下のものを使用しました．
- Arduino Uno
- モーター
- モータードライバー
- 姿勢角算出用センサー
- XBee
- XBeeピッチ変換基板
- 電池（9V）
- 電池（1.5V×4）
Arduino Uno
使用しているマイコンです．
他のマイコンでも問題はありませんが，Arduinoは他の方も利用している方が多く，入門としては最適なマイコンだと思います．
これを搭載しなければ，倒立振子を制御することができないので必ず必要になります．
モーター
このモーターを使って，倒立振子に搭載されている車輪を回転させます．
このときに生じたモーメントによって，振子の倒立状態を維持します．
モータードライバー
これがないと，モータの制御ができません．
また，モーターにあったドライバーを使用しないと制御できないので気を付けてください．
制御の仕方はこちらを参照してください．
姿勢角算出用センサー
私はLSM9DS1という加速度とジャイロ，地磁気を測定できるセンサーを使用しています．
これを使った姿勢角の算出に関する記事はこちらを参照してください．
XBee
倒立振子を無線化するために，XBeeを使用しています．
XBeeは非常に簡単に設定から使用までできるので，つながっているコードが煩わしく感じる方で無線化をしたい方におすすめです．
XBeeピッチ変換基板
XBeeのピンのピッチは少し特殊なので，ブレッドボードやユニバーサル基板で使用するにはピッチを変換する必要があります．
そんな時に使えるのが，ピッチ変換基板です．
ただ注意しなくてはならないのが，ピッチ変換基板によっては動作電圧が異なるものがあるので，必ず動作電圧を確認してから使用するようにしてください．
電池（9V）
この電池はArduino Unoを動作させるために使用します．
ラジコンカーなどで遊んだことがある方は見たことがあると思います．
充電タイプのものもありますが，電圧が少し足りないので注意してください．
電池（1.5V×4）
普通の単3電池は電圧が1.5Vで，モーターを回転させるために単3電池を4本使用します．
こちらも充電タイプがありますが，電圧が少し少ないので注意してください．
電子回路
それでは，使用している電子回路を公開します．
電子回路を設計したと言っても，モーターの電子回路とセンサーなどの電子回路を組み合わせただけなので，大したことはありません．
以下に倒立振子の電子回路を示します．
私はセンサーなどは高価なものなので使いまわしできるようにピンソケットを使って取り外しができるようにしています．
この回路図を基にしてユニバーサル基板にはんだ付けを行い，機体を作成すれば倒立振子が完成します．
上記の回路については動作確認をしているので，動作しない場合ははんだ不良などが原因だと思います．
導通チェックなどをしてお確かめください．
まとめ
この記事では倒立振子の回路図の例を公開しました．
回路図を設計する際の注意点などの解説はこちらの記事ではやっていませんが，それぞれのセンサーやモーターの記事で解説しているのでそちらを参考にしてください．
続けて読む
この記事で紹介した電子回路と以前紹介した機体の設計図を用いて機体の作成を行いました．
以下の記事では機体の作成方法を解説しているので，実際に制作する方は参考にしてください．
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それでは最後まで読んでいただきありがとうございました．
コメント
[…] このブログでは現在，倒立振子の製作を行っています．倒立振子の設計方法や電子回路などを公開しました． […]