趣味工房 HIRO-G




< カルマン 2輪倒立振子の製作 その1  >



 いろいろありまして、HP関連は手付かずのまま、アッと言う間に日にちが過ぎて8月も下旬となってしまいました。 トラ技とインターフェースは毎月目を通していますが、トラ技2019年7月号に「月着陸船アポロに学ぶ確率統計コンピュータ」の特集がありました。(写真1)

 現役時代から「確率と統計」に関するSQCやデータ分析には興味がありましたので、興味深々で記事を読みましたところ、加速度計やジャイロセンサを使い「2輪車の倒立振子」を制御する内容で、その制御方法に確率統計を応用した「カルマン・フィルタ」なるものを使うらしいということが分かり、えらい面白そうなので、時間の合間でトライしてみます。


 早速、同書のP39の「部品表(写真2)」に従い在庫部品を確認しながら、発注部品をリストアップするとともに、同書のP54の回路図(写真5)の確認をしました。  2個の全く同じモータ・ドライバ回路がありますが、220μF電解コンデンサが不自然に2個必要な回路となっておりアレッと思っておりました。

 が、CQ出版社から、数量限定でキットが発売されるとのアナウンスがあり、同時にキットの組立マニュアルが公表され、その組立マニュアルの回路図(写真6)を見ますと、当該電解コンデンサは470μFに変更され、取付位置も2系統の電源回路上に1個づつ配置するようになっていました。 これが普通ですので、トラ技の回路は、写真5のように変更することとしました。 因みに、現在はキットは販売は終了しており、そのマニュアル関係の資料も削除されています。

 パーツはロータリーエンコーダ「EC202A100A」(千石電商)以外は秋月電子から購入しました。 何れも通販を利用しましたが、ロータリーエンコーダ用のハーネス(A150)は別売ですが、同時に購入しておく方がよい。です。 基板、スイッチ、LEDとその抵抗は適当な在庫品を使いました。


 先ずは、ARMマイコン 「NUCLEO−F401RE」とセンサ・モジュール「AE−BMX055」及びモータ・ドライバ「TA7291P」で構成された制御ボードを組み立てましたが、部品点数も配線数もそれほど多くないため、キットを購入するまでもありませんね。

 組立で注意することはあまりありませんが、センサ・モジュール「AE−BMX055」(写真3)は、ヘッダーピンを取付ける前に、トラ技のP40に従い裏面の指定されたジャンパー(JP4、JP5、JP7、JP8)を接続しておくことを忘れないようにします。(写真4)


 ARMマイコン 「NUCLEO−F401RE」のピンアサインは写真7の通りで、今回は赤丸印のピンのみが使われています。 写真8が今回製作した制御ボードです。 写真9がボードの配線状況ですが、スイッチやLED等の配置を変更すればもう少しスマートに配線できますが、取りあえずはトラ技に準じて配置しました。 位置合わせもあり、マイコンをつけた状態でコネクタをハンダしましたので、マイコンを抜き差しする手間を省き、関連の抵抗4本はハンダ面に取付けました。


 以上で制御ボードの製作は完了です。 今後はトラ技に付属していたDVDの「プログラム一覧」に従って、データ通信、傾斜計等のテストを実施します。 その後、2輪倒立振子のハード部分を製作して、全体のテストをする予定です。





写真1 月着陸船アポロに学ぶ確率統計コンピュータ」の特集




写真2 部品表




写真3 センサ・モジュール「AE−BMX055」




写真4 センサ・モジュールのJP関連


< TREX450 SPORT >




 SDXに続き墜落。


 以下同文。








アラカルト No30



カルマン 2輪倒立振子の製作 その1
2019年8月24日


写真5 トラ技本誌の回路図




写真6 販売キットの回路図




写真7 「NUCLEO−F401RE」のピンアサイン




写真8 制御ボード




写真9 制御ボードの配線状態