ミニ四駆Wi-Fiラジコン化計画。３回目「リレーによるモーター制御回路を試みる」

Mira

ミニ四駆をWi-Fiラジコン化
ESP-WROOM32Dを使ったコントロールに挑戦
　　　　　　　　　　　～ミラの苦難の道のり～
【その３】
「リレーを使ってモーターの正転と逆転を切り替える仕組みを作ろうとする」
「リレーを安定してスイッチさせる」

　　　　【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】（今ここ）

🎀 リレーを使ってモーターの正転と逆転を切り替える。

前回は、トランジスタを使ってモーターの正転と逆転をスイッチする回路を作ったんだけど失敗。トランジスタがとっても熱くなって大変だったから、リレーを使って物理的にスイッチの切り替えをすることにした。

今回使用したリレー。
リレーって電子パーツとしてはそこそこ値段が高いのよね。特に低電圧動作のものは高いと思う。中に電磁石の仕組みが入っているから高くなるのは仕方ないんだけど、お小遣いで電子部品を買う身としては、いっぱいは買えないパーツ。おやつだって買いたいし。そこで今回は秋月電子通商八潮店さんで出物として安くなっていたリレーを使いました。コロナによる臨時休業に入る前に購入したものです。
ラッチリレーというのは電流を流してスイッチを切り替えると、電流を切ってもそのままスイッチが保持されるタイプのリレー。

　　　　　　　◆　ラッチリレーの構造
　　　　　　　
このラッチリレーの裏には、左右に５本ずつ足があります。左右の一番上のどちらかの足から一番下の足へ電流を流すと、スイッチが切り替わります。まず向かって右側に 5vの電圧をかけると、上の赤い丸で囲んだ２つの接点が通電します。これは電源を落としても保持されます。次に向かって左側に5vをかけると、下の青い丸で囲んだ２つの接点が通電します。これを使ってモーターの正転と逆転を切り替えようと考えました。
（今こうして書いていると、このリレーの構造が正しいのか疑わしくなってきました。もしかしたらこの構造の理解が間違っているのかもしれません）

　　　　　　　　◆　モーターへの接続
　　　　　　　　
リレーに２種類の配線をします。１つはオレンジの配線。もう１つは紫色の配線。"27pin"と書かれた接点から"ESP32"と書かれたGNDへ電流を流すと、オレンジの配線側にリレーがスイッチします。"26pin"と書かれた接点に電流を流すと、紫色の配線側にリレーがスイッチします。接続した配線にはESP32とは別の駆動用電源が通電するようにします。こうしてモーターの正転と反転を制御しようと考えました。
　　　　　　　　　　

🎀 リレーを安定してスイッチさせるための奮闘

◆　ESP32 (ESP-WROOM-32D)

リレーをスイッチさせるために26pinと27pinにリレーをつないでも、pinからの信号電流だけだと小さすぎて切り替わりません。
そこで......。

トランジスタを使います。
まずリレーの左右にある一番上の足に、リレー用の電源をつなぎます。（リレー用電源は、ESP32の5v、USB供給の5v、モバイルバッテリーの5vで安定して動作し、3vや3.7vでは安定して動作しませんでした。）
次にリレーの一番下の足に左右それぞれトランジスタのコレクタpinをつなぎます。
トランジスタのエミッタpinをリレー電源のＧＮＤにつなぎます。
最後にトランジスタのベースpinをESP32の26pinと27pinにそれぞれつなぎます。
これで27pinをHIGHにすると27pinにつないだ側（ここでは左）にリレー用電源から5vが供給されて正転回路にスイッチし、26pinをHIGHにすると反転回路にスイッチするはずです。

ブレッドボードに回路を組んで動作確認をしたところ、「カチッ」という音を立ててリレーが切り替わりました。リレーのスイッチングはO.K.です。
次はモーターに電源をつないで回転させ、リレーを切り替えてみました。すると切り替えた後にESP32の動作にバグが起きて、プログラムが走らなくなることがたびたび起こりました。どうやらモーターが止まるときに逆向きに電気が流れる「逆起電流」というものが悪さをしているみたい。
回路を逆向きに遡ってしまう電流をせき止めるためには、ダイオードを入れましょう。ダイオードを入れることで電流の向きを一方通行にすることができます。
もう一度ブレッドボード上で回路を組みなおしてみると、無事に正転と反転を切り替えることができました。モーターのみの実験成功です。

次回はこの回路を実装してみるんだけど、そこでもやっぱり問題発生。ミニ四駆を自在にコントロールできるようになるのはいつの日か......。続きます。

　　　　【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）

　　　　　　　　　　　　　　　🚗 苦難の道のりは次回につづく 🚘

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