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。
(電池が弱ってきたときに、流せる電流のことを考慮すると
アルカリ乾電池の方がいいと思います。)

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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