2018年1月19日金曜日

ぶつからない車(赤外線反射型センサーモジュール使用)

小学高学年~中学生向けの工作を考えています。
2つ目は「ぶつからない車」です。

以前にも 赤外線LEDと赤外線フォトトランジスタを使用して
「ぶつからない車」を作りました。

最近、Arduinoの勉強のために、
赤外線反射型センサーモジュールを購入したのですが、
このモジュールとダーリントントランジスタを使用することで
とても簡単に「ぶつからない車」を作ることが出来ました。





おもちゃのタイヤに15mm程度のシャフトを差し込み
TTモーターのモーター軸に差し込みます。
モーターの電極には、0.65mmφのPVC線をハンダ付けしています。
(後でブレッドボードに差し込むため、PVC線を使っています)

TTモーターに3×8cmの板をホットボンドで貼り
端の方に1×3cmの板と、φ4mmのストローを
ホットボンドで貼りました。

③のストローに50mmのシャフトを差し込み
シャフトの両側におもちゃのタイヤを取り付けました。

電池ケースのリード線の先端にも
0.65mmφのPVC線をハンダ付けし、
ケースを板にホットボンドで貼り付けました。


(5×5)hole のミニブレッドボードに
赤外線反射型センサーモジュールと
トランジスタ(注①)を差し込んで回路を作ってから
ブレッドボードを板に貼り付けました。

(注①)
トランジスタに関しては
電池が新しい間は2SC2120でも大丈夫ですが
電池がある程度消耗すると、
モーターに電流が流れにくくなり、
トルク不足で発進しにくくなったり、全く動かなくなります。
例えば電池電圧3.6Vまで低下すると、
2SC2120の場合、全く動かなくなりましたが
ダーリントントランジスタ(2SC4811)に変えると動きました。
(フォトトランジスタからのわずかな電流を増幅してモーターに流すため
増幅率の大きなダーリントントランジスタの方が流れやすい。)

電池消耗時や、モータートルクのことを考慮すると
増幅率の大きなダーリントントランジスタの方がいいかも知れないです。
2SC4811なら1個20円くらいなので、
私も工作教室ではこれを使用することにしました。

基板の青い四角の可変抵抗を
反時計回りに回すほど、障害物に接近して止まります。
(回し過ぎると障害物に接近しても、車が止まらないです。)
時計回りに回すほど、障害物から離れて止まります。
(回し過ぎると障害物が遠くでも、車が動かないです。)

乾電池はアルカリでもOKですが、
工作教室用のため、経費を考慮しマンガン電池にしました。

LEDとフォトトランジスタはなるべく寄せた方が反応は良くなります。


動画で撮ってみました。


動画の最後の方、黒い紙に反応した時は、
これくらいギリギリのところで止まりました。
(距離は可変抵抗により変化します。)

2台向き合わせると、
お互いの赤外線を受光して止まります。

赤外線センサーモジュールの定格は3~5V
TTモーターの定格は3~12V
なので、
ダーリントントランジスタ(2SC4811)を使用すれば、
乾電池は2個でもOKですが、
電圧2.7V以下まで下がると、
電流が流れにくくなり反応が悪くなるため、
今回は乾電池3個使用することにしました。

ギアモーターの種類によっても動きが変わると思います。
TTモーター(ギア比 1:48)より(ギア比 1:120)
の方が動きやすいかも知れません。

動画の最後にも書いておりますが、
太陽光が入るところでは、
太陽光に含まれる赤外線に反応して止まってしまいます。
電灯照明等の部屋でやってみて下さい。

ttモーター、赤外線反射型センサーモジュール、
ミニブレッドボード等をAliExpressで購入した場合
材料費は約450~550円くらいになりそうです。

ハンダ付けはこちらでしておけば、子供さん達でも簡単に作れると思います。




これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。

4 件のコメント:

  1. Chieさんこんばんは
    今流行りの自動停止機能付き自動車ですね。これなら事故が起こりませんね。素晴らしいです。
    止まった時にテールランプが点くと面白そうです(余分な事言って済みません)。
    ところで、Aruduino uno を使っていますがminiは使った事ありません、小型のからくり等に使いやすそうですね。ネットで調べたらUSBシリアル変換器が必要とありましたが、性能的にはminiも
    UNOと同じなんでしょうか?

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    1. 啄童さん、今回も見て下さって コメント下さって ありがとうございます♪
      Arduino mini 私は最初 何も考えず、買ってみたものの、
      あれ?パソコンと接続するところがない!とビックリ・・・(笑)
      慌てて、調べてみると シリアル変換器を使えば書き込めるとのことで、
      こちらのページを参考にさせて頂きました。
      https://qiita.com/kazuph/items/06e97f5a697b123aac30

      Arduino UNOとminiの違いは、私もまだまだ素人でよくわかってないのですが、
      UNOはATmega328、私が購入したminiはATmega168でした。この場合、書き込める容量が半分になるような気がします。
      クロックスピードも16M㎐、8M㎐で変わるのかなぁ・・・?
      後UNOは5Vのみですが、miniの方は5Vと3.3V用があります。
      Arduino nanoだと、mini USBでパソコンと繋げるし、サイズも割と小さ目なので、これもいいかも知れないですね。

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  2. Chieさんこんばんは、返信参考になりました有難う御座いました。
    Arduino nanoを1個持っていたのでstepping motor 2台を制御するスケッチを書きこんだら見事作動しました、小型化出来て有難いです。まだベンチテストですがその内にブログにアップします。

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    1. 啄童さん、お返事ありがとうございます。
      Arduino nano お持ちだったのですね。
      stepping motor 2台 制御、さすがですね~♪
      blogへのアップ楽しみにしています。

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