はじめに
このページでは、ビギナー向けに、マイコンボードＰＩＣｏｌｏの開発方法を説明します。開発環境の用意や無償のＣコンパイラのインストールについてはこちら、プロジェクト／プログラム作成についてはこちらを参照願います。
※以下の情報は2010年7月現在のものです。ご注意ください。
ＰＩＣｏｌｏについてはこちらを参照願います。
パーツリスト
| パーツ |
型名 |
個数 |
購入先 |
| モータ |
マブチモータ(RE-140など) |
1 |
模型店など |
| トランジスタ |
２ＳＣ１８１５ |
1 |
電子部品店 |
| 抵抗１ |
100Ω 1/4〜1/10Wのもの |
1 |
電子部品店 |
| 抵抗２ |
10KΩ 1/4〜1/10Wのもの |
1 |
電子部品店 |
| 基板 |
小さめのユニバーサル基板 |
1 |
電子部品店 |
| コネクタ |
２ｍｍピッチピンヘッダ |
1 |
浅草ギ研及び販売店 |
| ケーブル |
センサーケーブル |
1 |
浅草ギ研及び販売店 |
マイコンの大電流駆動
「ＬＥＤの点灯とスイッチの入力」のところで説明しましたが、一般的なマイコンの端子は数ｍＡ〜数十ｍＡまでしか電流を流したり引っ張り込んだりすることができません。ＰＩＣ１６Ｆ１９３６の場合も、データシートに書いてあるとおり２５ｍＡまでしか扱えません。
一方、マブチモータなどのＤＣモータは、回転するときに数Ａ流れます。ということで、マイコンの端子を直接モータに接続しても、モータは回りません。そこで、トランジスタを使います。
トランジスタは小さな電流を、大きな電流に増幅します。
これは基本的な回路です。これでも動きますが、大きな電流が流れるので保護回路が必要になります。ということで通常は下のようになります。
Ｒ２は、電源投入時などにマイコンの端子が不安定になる場合がありますが、そのときにも確実にトランジスタのベースをＬｏｗにしておくためのプルダウン抵抗です。プルダウン用なので１Ｋ〜１０Ｋぐらいで適当に。
ダイオードは、モータ停止の瞬間に発生する逆起電力（モータから逆の電流が流れる）を逃がすためのものです。
ということでこのような回路を作ってみました。マイコンの端子はRC2につないでます。
実際につくってみた写真です。トランジスタの回路からは２ｍｍピッチピンヘッダを出して、浅草ギ研のセンサーケーブルでＰＩＣｏｌｏに接続できるようにしています。取り外しが可能です。
トランジスタは、定番であり、秋葉などでも一袋いくらで売られている２ＳＣ１８１５を使いました。端子の配列はこのようになっています。
モーターＯＮ／ＯＦＦプログラム
プログラムとは言っても、単純に端子をＯＮ／ＯＦＦするだけなので簡単です。とりあえず作ってみたプログラムがこちらになります。
念のため、テキストファイルも置いておきます。プロジェクトを作ってＣファイルで追加してください（詳しくは前ページ参照）。
MOTOR.txt
実験してみたところ、問題なく、１秒おきにモータがまわりました。Ｒ１を小さくすれば速くまわります。逆に大きくすれば遅くなります。モータによっては回転するのに必要な電流が違うので、はじめはＲ１を大きめにして、だんだん小さくしていくとよいでしょう。ちなみにＲＥ−１４０の場合はＲ１を１Ｋオームぐらいにすると電流が足りなくて回らなくなります。あまり小さい抵抗にすると電流が流れすぎて回路が燃えることがありますので注意してください。
余談ですが、ロボットコンテストなどではギリギリの計算で回路を組んでいるので、モータドライブ回路が燃えるということがよくあります。卓上で実験してても、たとえばなにかの拍子にモータの軸がロックしたりすると非常に大きな電流が流れて燃えます。筆者も何度か経験あり。ということで大きな電流を使う回路を作る場合には安全に注意してください。
Ｈブリッジ回路
モーターを逆回転させたい場合は、通常はＨブリッジ回路というものを使います。先のモータＯＮ／ＯＦＦの回路をモータのスイッチとみたてた場合、スイッチが４つあれば正転と逆転を制御できます。
ＡとＡ’、ＢとＢ’のトランジスタが連動しているとします（ベースを共通にすれば連動可能）。Ａ系統とＯＮにしてＢ系統をＯＦＦにすると電流が左から右へ、逆にすると逆に流れます。モータは電流を流す方向で回転も変わりますので、このようにして正転と逆転が制御可能となります。
トランジスタよりも電流が流せて、なおかつ応答が速いものにＦＥＴがあります。ということで、このような回路のスイッチングには通常はＦＥＴを使います。ＦＥＴの場合、いろいろと制約があり、単純にＨ型に配置しただけでは性能がよくありませんので、もっと沢山の部品を使います。グーグルで検索するといろいろと例が出てきます。
ＦＥＴを使って回路を組むのは結構面倒なのですが、これが１つのＩＣになっているものがモータードライバＩＣです。秋葉などで入手できます。
モータドライバＩＣ
秋葉などでよく売られているモータドライバＩＣにＴＡ７２９１があります。そのデータシートにブロック図が書いてあります。
ＶＣＣはＩＣへの電源、ＶｒｅｆはＨブリッジ回路への電源、ＶＳはモータへの電源になります。たとえば、ＰＩＣｏｌｏにつなぐ場合はこの３つは全部電源＋（乾電池のプラス。４．５Ｖ）につなげばよいでしょう。ＩＮ１とＩＮ２の端子で制御します。
ＩＮ１とＩＮ２のＨｉｇｈ／Ｌｏｗでこのように制御することができます。ＣＷ(ClockWise)は時計回り、ＣＣＷ(Counter
ClockWise)は反時計回りを表します。
モータドライバＩＣの使い方については、単に端子を２個つないでＨｉｇｈ／Ｌｏｗするだけなのでここでは説明を省略します。
さいごに
マブチモータなどの小型のＤＣモータを使った玩具などはたくさんあります。これを機に、壊れて使わなくなったおもちゃをマイコンで自動化、というのも面白いかもしれません。
次はスイッチによる外部割込みについて。たとえばモータ駆動中に緊急停止スイッチによる割り込みで緊急停止、ということが可能になります。
２０１０年７月２２日
|
