2016年8月17日水曜日

ぶつからない車(赤外線LED、赤外線フォトトランジスタを利用)

先日「机から落ちない車」を作りましたが、
今回は、「物にぶつからない車」を作ってみました。

「落ちない車」と大きく違う点は、
赤外線LEDと赤外線フォトトランジスタを利用したことです。

止まる仕組みは
①赤外線LEDが前方にある物体に照射される。
(光っていることは目では見えない)
②フォトトランジスタが物体に照射された光を検知する。
③受信回路で増幅し、リレーのスイッチをオフにする。
④モーターが停止する。

<作り方>

ギアモーターに2mmφ×2cmのシャフトを差し込み
ゴムタイヤを取り付けたプーリーを差し込んでいます。

今回使用したのは、こちらの中国製のギアモーターです。
(リンク切れになっていたら「ttモータ」で検索してみて下さい。)
送料込みで100円少々で購入出来ます。(届くまでに2~3週間かかります。)


タイヤはこちらのプーリー
こちらのゴムを取り付けました。

送信部に赤外線LED、受信部に赤外線フォトトランジスタを使用して
回路を組み立てました。

1年後に引っ張りだして、様子を見たところ、
「ぶつかる車」に変身していました。
いろいろと調べたところ、
モーターに流れる電流が多いと、リレーのコイルにうまく電流が流れず
反応が悪いことがわかりました。
そこで、電池をリポパック(3.7V 250mA)に取替え、
回路も少し見直しました。


仕組みとしては、
①フォトトランジスタがオフのとき、モーターが回転。
(リレーのNCに接続)
②フォトトランジスタがオンになると、モーターが停止します。
(リレーはオン状態)

送信部の赤外線LEDが前方の壁に照射され
赤外線フォトトランジスタがその光を受け取るとオン状態になります。
ただ、赤外線フォトトランジスタからの信号は弱いので
トランジスタ2個をダーリントン接続にして
増幅度を上げています。

太陽光がたくさん入る部屋では
赤外線フォトトランジスタの反応が良すぎて モーターは止まってしまいます。
(この装置では、赤外線を検知するとモーターが停止)
そのため、1MΩの固定抵抗と可変抵抗を直列にし、
可変抵抗を下げて、反応をおさえるようにしましたが、限度があります。
なるべく太陽光の入りにくい部屋の方がいいと思います。

組み立てた回路を、ベニヤ板に貼り付けました。
赤外線LEDと赤外線フォトトランジスタは前部に取り付けています。
角度を微調整できるように、足を少し残して基板に接続しています。

前輪は「どこでもキャスター」を使用しています。


ビデオで撮ってみました。
(ビデオは最初に作成した、乾電池を使ったものですが
「ぶつかる車」に変身してしまったので、
上の回路図、写真のようにリポパックで作り直しております。
改良版の動きもこのビデオと同様です。)


「落ちない車」のときは赤色LEDの光を机に当てて、
可視光のフォトトランジスタで受けて
モーターを停めたり、反転させたりしました。
LEDから机までの距離が 1cm程度だったので
これで十分認識してくれました。

しかし、10cm以上離れると、これでは認識が難しくなります。

赤外線LEDは100mAの電流を流すことが出来ます。
(「落ちない車」で使用した 赤色LEDは20mA程度)
さらに、発振回路(周波数10kHz以上、Duty比 1/100以下)にすれば 
なんと!!  1Aまで電流を流すことが可能だそうです。

今回は発振回路にせず、70~80mA程度の電流を流し
さらに3個並列にして認識力を高めました。

発振回路を使って さらに応用性のあるものを作るときは
PICやマイコンを使用するのがいいのかな? と思います。

ここで作った回路は、
私が考えたものなので、もっといい方法があるかも知れません。
間違い等、あれば教えて頂けると幸いです。




これ以外の実験や工作も掲載していますので、
是非こちら ↓ も見てみて下さい。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見えない場合もあります。)

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