Mira&Luna's nursery lab

旅乙女と発明娘の子供部屋

電子工作初心者。ESP32でミニ四駆をWi-Fiラジコン化。5回目「リレーでモーターを正転逆転制御」

Mira

ESP-WROOM-32Dを使ってミニ四駆
     Wi-Fiラジコン改造計画🚙
               ~ミラの苦難の道のり

【その5】
リレーによるモーター制御装置☆第2弾
実装🍊!!

       f:id:miraluna:20200426113545j:plain:w300

    今までの道のり
     ・ESP-WROOM-32DをスマホからWi-FiでLチカ
     ・ミニ四駆パーツの入手
     ・トランジスタでモーター制御【失敗】
     ・リレーを使ってモーターの正転と逆転を制御するしくみ作り
     ・リレーを安定してスイッチさせる
     ・リレーによるモーター制御装置を実装する☆第1弾【失敗】
     ・逆起電流って何よ!? (今ここ)


🍊リレーによるモーター制御装置☆第2弾
Wi-Fiに接続できるマイコンボード ESP-WROOM-32Dを使ってミニ四駆を無線でコントロールしようとしています。
前回はブレッドボード上で動作させることに成功したんだけど、実装したら動かなかった。どうやら負荷がかかったときに逆起電流という逆向きの電流がESP32に流れてエラーを起こしちゃうみたい。そこで今回はダイオードを組み込んで、逆起電流を防いでいきます。

◆ ESP-WROOM-32D
f:id:miraluna:20191116195453j:plain:w300 メインコントロールボード

◆ 前回失敗した、リレーを使ったモータ制御装置
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まずは配線図を書いていきます。
ESP32はマイコン自体は3.0v~3.6v動作なんだけど、マイコンボードはUSBから電源を供給するので5v動作。リレーは安定して動かすために4.5vはあったほうが良さそう、っていうことが分かってきたの。
ESP32からの信号用電流をトランジスタで増幅してリレーをスイッチさせます。モータを動かす駆動用電源は 定格1Aの大きなトランジスタを使います。

◆ 配線図
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ダイオード
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前回と大きく違うことは、このダイオードを回路の中に組み込むこと。
ダイオードはアノードとカソードという"極"があって、一方向にしか電流が流れません。その性質を使って回路を一方通行にすることで、逆向きの電流"逆起電流"を防ぐことができるの。LEDもダイオードです。初めは駆動電源用のピンに付ければ平気かと思ったんだけど、逆起電流はリレー切り替え用の信号線にも流れてくるみたい。だから今回は駆動電源用ピン+信号ピンx2の計3カ所に、50本100円のダイオード1本と、赤と青のLEDを1本ずつ使おうと思います。前進の回路に切り替えたときに青いLEDが一瞬光って、後退の回路に切り替えたときに赤いLEDが一瞬光るはず。

◆ ブレッドボードで実験 f:id:miraluna:20200426171102j:plain:w350

ブレッドボードで実験をしたところ、スマートフォンから Wi-Fiを使ってモータをコントロールすることができました。ミニ四駆につないで負荷をかけてみたけど、まるでエラーが出ない。今度こそ上手くいきそう🍊

それでははんだごてを手に、制御装置の部分を実装していきます(∂, ∂🎀/


🍊実装🍊!!
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じゃん。完成しました。前回に比べてかなりコンパクトになった。
ブレッドボードでは負荷をかけてもへっちゃらだったから期待大!
さあ、この子をミニ四駆に積み込んで、走らせてみよう🐔

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この写真はESP32の電源が接続されていない状態。ここに宇宙卵(5v出力モバイルバッテリ)をつなぎます。

🎧こちらミラ。ラジコンミニ四駆配線完了。
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ミラ

スマホをアクセスポイントに切り替え。
Wi-Fi接続完了。
リレースイッチ切り替え。前進(LED青ぴかっ)。後退(LED赤ぴかっ)。接続状態良好。

モータ駆動ON! ......
もう一回、ON! ......ちょっと、動いた。でも停まった。
OFFにして、もう一回ON。......ちょっと動く。でも停まる。

え゛~~~。なんでよ~~。
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ミラ



さっきまでちゃんと動いてたじゃない。もぅ。

そんなわけで今回もミニ四駆は動きませんでした。
何が原因なんだろう? はんだづけがあまりにへたっぴでうまくいかなかったのかな? リレーの切り替えまではうまくいってたのに。
ブレッドボードの実験では負荷をかけても平気だったけど、それでもやっぱり負荷がかかったときに問題が起きているみたい。

こうなったらリレーを使った自作回路を諦めて、モータードライバに頼ることにしましょう。

次回はモータードライバでモータを制御します。
今度こそうまくいくかな。

    ここまでの道のり
     ・ESP-WROOM-32DをスマホからWi-FiでLチカ
     ・ミニ四駆パーツの入手
     ・トランジスタでモーター制御【失敗】
     ・リレーを使ってモーターの正転と逆転を制御するしくみ作り
     ・リレーを安定してスイッチさせる
     ・リレーによるモーター制御装置を実装する☆第1弾【失敗】
     ・逆起電流って何よ!?
     ・リレーによるモーター制御装置☆第2弾
     ・☆第2弾実装🍊【失敗】(今ここ)


               🚗 苦難の道のりは次回につづく 🚘


おまけの<お買い物コーナー>
🍊ESP32新型の"S"  🍊Arduino&ESP32  🍊Let's "IoT"
      



ESP32でWi-Fiミニ四駆をラジオコントロール。4回目「リレー回路の実装☆第1弾」

f:id:miraluna:20200916184356j:plain:w100Mira

ミニ四駆🚗Wi-Fiでラジオコントロール
ESP-WROOM-32Dを使った制御に挑戦します🍌
           ~ミラの苦難の道のり

【その4】
リレーによるモーター制御装置を実装する☆第1弾
逆起電流って何よ!?


    今までの道のり
     ・ESP-WROOM-32DをスマホからWi-FiでLチカ
     ・ミニ四駆パーツの入手
     ・トランジスタでモーター制御【失敗】
     ・リレーを使ってモーターの正転と逆転を制御するしくみ作り
     ・リレーを安定してスイッチさせる(今ここ)

🍎リレーによるモーター制御装置を実装する☆第1弾
ESP-WROOM-32Dというマイコンボードを使って、ミニ四駆Wi-Fiで遠隔操作しようとしています。
Wi-FiでLEDを点けたり消したり操作することはできました。トランジスタをスイッチ代わりにしてモータを制御しようとしたところ熱暴走で失敗。きっとトランジスタの定格電流を上回った配線をしちゃったんだと思う。
そして前回、物理的なスイッチとしてリレーを使った回路を組みました。ブレッドボード上でのモーター操作は順調。いよいよ回路を実装していきたいと思います。

◆ リレーを使って物理的にスイッチング ◆ Wi-Fi通信O.K.
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リレーは 5vで動作するものを使っているので、ESP32からの信号線だけではスイッチが切り替わりません。そこでESP32の 5v出力と信号線をNPN型トランジスタにつないで、信号pinがONになると 5vが流れるようにしました。

◆ ブレッドボードでのリレーテスト
f:id:miraluna:20200426165909j:plain:w290 ←USBによる 5v給電

◆ 宇宙卵による 5v電源動作       ◆リチウムバッテリによる 3.7v電源動作
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実験段階では 5vでも 3.7vでもリレーを切り替えることができたけれど、のちのち 5vの方が安定することを知ることになるので、電源には 5v出力の宇宙卵を使っていきます。
  「宇宙卵」についての記事 ↓
miraluna.hatenablog.com

モータとリレーは下の図のように配線します。ESP32の27pinをONにするとオレンジの線の回路に切り替わって、26pinをONにすると紫の線の回路に切り替わります。つまり正転と逆転をコントロールできるというわけ。ONの時間は0.1秒でOFFに戻るようにプログラムを書いているから、通常はどちらもOFFの状態よ。

◆ モータとリレーの配線図
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◆ モーター配線
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さあ、
トランジスタも使って回路を実装しましょう(∂。∂🎀/

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🍎逆起電流って何よ!? バカぁ。

じゃんっ🥕
実装完了しました。
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コンデンサを付けたあたりが私らしいでしょ。
私の二つ名"コンデンサのミラ" で決まりね。

スマホでコントロール
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これはESP32とWi-Fi接続したスマートフォンの画面。
「7pin」の左側が文字化けしてるのは、まだ画面表示を実験中で、私がいろいろいじったから。なんて書いたのか覚えていなくてさっきプログラムを開いて見たら「あいう」って書いてあった。そういえば日本語表示を試そうとしてたんだっけ。
「Front」と「Back」の所をタッチすると26pinと27pinが0.1秒ONになって、リレーが切り替わる仕組み。「ON」と「OFF」のボタンはモータ駆動用のスイッチで、回転と停止を切り替えるもの。

ブレッドボードではうまくモータが回ったのよ。きっとミニ四駆も私の思うままに走らせられるはずだわ。
と、思っていたのに......。
なんでよ~~..p_q.. f:id:miraluna:20200916184356j:plain:w100

実際モータは回りました。前進と後退も切り替えられました。でも、一番肝心な"走る"ことができないの。タイヤが回っていても床に置くと動かなくなっちゃう。しかも動かないだけじゃなくて、ESP32にエラーが出るみたいで、接続をやり直さなきゃいけないの。どうして~!?

◆ 駆動電源をパワーアップ
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電圧か電流が足りないのかと思い、駆動電源に手を加えてみました。
電池を2個、3個、4個つないだ状態に切り替えられるようにピンソケットをつないでそれぞれ試してみたんだけどうまくいかない。電池4個で空転させると今度は速すぎてエラーが出るのか、やっぱり動かなくなっちゃう..p_q..
宇宙卵と乾電池4本を積んでるから重すぎるのかな? ジャンクパーツで買ったギヤが滑らかじゃないから引っかかるのかな? ゆっくり空転させれば問題ないんだけどな。それにどうしてESP32がエラーになるんだろう?

いろいろと調べていくうちに「逆起電流」という言葉に行き当たりました。
(前回の記事に逆起電流対策をした試運転のことを書いたけれど、それはもう少し先の話で、このリレー回路を実装したときにはまだ知らなかったの)
逆起電流とは回転しているコイル(ここではモータ)が始動したり停止したりするときや外部からの力で回転したりするときに起こる逆向きの電流のことみたい。もしかしたらその電流がESP32に流れ込んでエラーを起こしているのかもしれない。

そんなことを考えながら何度も何度も実験をしていたら、リレー回路がうまく動作しなくなってきちゃった。乾電池の電流はおよそ350mA。4本で1400mA。駆動電源のスイッチに使ったトランジスタの定格電流は1A=1000mA。大変、また熱暴走しちゃう。ちょっと無茶させすぎちゃったみたい。
もうこうなったらもう一度回路を実装し直しましょう。f:id:miraluna:20191015184116j:plain:w50
今度は電流が逆流しないようにダイオードを組み込んで。

◆ 次回の配線予定図
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今度はうまくいくといいなぁ。
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    今までの道のり
     ・ESP-WROOM-32DをスマホからWi-FiでLチカ
     ・ミニ四駆パーツの入手
     ・トランジスタでモーター制御【失敗】
     ・リレーを使ってモーターの正転と逆転を制御するしくみ作り
     ・リレーを安定してスイッチさせる
     ・リレーによるモーター制御装置を実装する☆第1弾【失敗】
     ・逆起電流って何よ!? (今ここ)

               🚗 苦難の道のりは次回につづく 🚘


🐤ESP32      🐤2連リレー     🐤DCモータ
      

人魚Ninaの旅物語🐟は無料頒布の横スクロールシューティング🦐 自作ArduboyでSIRÈNEをプレイ

Luna&Mira

自作Arduboy🐓
人魚が活躍するシューティングゲーム
SIRÈNEで遊んでみました。



<目次>
その1.【パーツ準備編
その2.【PC内環境 準備編
その3.【配線&動作確認編
その4.【実装編
その5.【"Arduventure" クリア動画
その6.【ポート認識トラブル解決編
その7.【"SIRÈNE" プレイ動画】 (この記事)
その8.【"CastleBoy" プレイ動画


◆ 手作りArduboy

これが自作したミニゲーム機"Arduboy"の互換機。
ココアシガレットサイズでちっちゃい。
無料で頒布されているゲームをダウンロードすれば、ゲームを書き換えることができる。公開されているゲームにはいろんな種類があるのよ。


「Arduventure」というRPGゲームをクリアしちゃったから、新しいゲームをダウンロード。新しく書き換えたゲームは「SIRÈNE」というシューティングゲームです。


SIRÈNE

これが新しく書き込んだ「SIRÈNE(シレーヌ)」。
SIRÈNEという言葉がフランス語だとしたら、英語でSirenのこと。サイレン・セイレーンと呼ばれる伝説上の生き物のことね。もともとの姿は女性の上半身に鳥の羽と鳥の下半身をもつ姿だったんだけど、時代と共に人魚のような姿へと変わっていったみたい。美しい歌声で男の人を魅了して惑わすから、声が象徴的で、警報機なんかのサイレンの語源でもあるそうよ。

<ゲームの内容はこんなもの> ↓
~~生き物たちが凶暴化した海。その原因を探すため旅に出た人魚Ninaの物語。~~

Ninaが使える武器は「トライデント(三叉鉾)」「バブル(泡)」「巻貝」「魔法」。魔法は"ため打ち"ができるの。

トラディショナルな横スクロールシューティングゲームよ。

いつも私たちの保護者カタリにプレイしてもらっているので、今回もファミコン世代のカタリさんにやってもらいました。

🐟"SIRÈNE" プレイ動画🦑

DIY Arduboy, "SIRÈNE" Play.

大人の手でちっちゃなタクトスイッチを押してシューティングゲームをやるのは難しそうね。それでも私より上手い。
SIRÈNEを最後までクリアするのは難しそうだから、また新しいゲームに書き換えようかな🎮


この前クリアしたArduventureはこんなゲームです。 ↓
miraluna.hatenablog.com


←純正Arduboy    ←こんなのも面白そう🍓



またね。(∂, ∂🎀/
Mira