園児が組み込み開発 ? 子供向け 1 , 500 円パソコン厄 higoJam 誕生 ターミナル・ソフトにデータが出力されるので , 画面 コピーしてデータを保存します . 採取したデータは ExceI を使ってグラフ化します ( 図 2 ). ・ライン検出センサ 1 個で ON / OFF 制御 lchigo ライントレーサの三つのライン検出センサの うち , 一番右側のセンサ 1 個だけを使用する方法です . センサがラインを検出したら右にステアリングを切り , センサがラインから外れたら左にステアリングを切る 0 1 0 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 方法で , ラインをトレースしていきます ( 図 3 ). 車体位置 [mm] この方式で作成した ON/OFF 制御ライントレー 図 2 ラインを横切るときの三つのライン検出センサ出力 ス・プログラムをリスト 1 に示します . センサ出力採取用プログラムでデータを取得 ラインの中央から車体がずれたときに , いつも同じ 量のステアリングを切る構造になっています . 直線や を知る必要があります . ライン検出センサの情報を採 緩いカープでも常に左右に細かく首を振って進むトレ 取するために , IchigoJam と USB か Bluetooth でつな ースとなります . ただ , あまり速いライントレースを いだパソコン上で , Tera Term などのターミナル・ 行うことができません . ソフトを実行します . 以下は , IchigoJam BASIC のセンサ出力採取用プ ステアリングを切る量が決まっているため , カープ がきついコースでは , コースからはみ出して正確なラ ログラムです . イントレースができなくなります . 10 out 1 ′ー 1 : out 2 ′ー 1 ;ana(2) 20 print ana(6);" ana ( 5 房” ・ライン検出センサ 3 個でライントレースの精度を 30 goto 10 上げる 同じ ON / OFF 制御でも , 3 個のライン検出センサを これを実行し , 車体をライン上で数回左右に振ると 使った方法です . 車体が目標値のライン中央より遠い 場合はステアリングの量を大きくし , 目標に近い場合 進 右側のセンサだ はステアリングの量を小さくします . 車体が目標から 方 0 けを使用する 向 外れた場合にも素早く戻ることができます . 0 0 図 4 のように , 入力されたセンサ波形の特定位置に しきい値を設けます . 表 1 に示すように , 3 個のセンサ ラインを検出した . のライン検出状態によって , より細かい車体位置がわ 右にステアリング かります . 車体位置に合わせて左右のモータ速度を変 を切る 0 0 えることで , より滑らかなライントレースができます . ラインから外れた . この方式で作成したライントレース・プログラムを 左にステアリング ライン検出センサ を切る リスト 2 に示します . ( フォトリフレクタ ) ライン検出センサからの情報でモータの出力を制御 図 3 ライン検出センサ 1 個を使った 0 N/OFF 制御によるライン し , ライントレースする ON/OFF 制御は , 自動制御 トレースの方法 の基本として理解しやすい方式です . ラインを検出したか外れたかだけでステアリングを切る リスト 1 ライン検出センサ 1 個で ON / OFF 制御させるライントレース・プログラム ① outl と out2 ポートをセンサの入力ポート 5 , 6 に設定 . モー 10 outl ′ー 1 : out2 ′ー 1 : out3 ′ 0 : out4 ′ O : v 土 deoo ・ タ出力を OFF , ビデオ出力を OFF して動作スピードを上げる 20 if 土 n ( 1 ) then got020 else gosub300 ・ ②押しボタン・スイッチが押されるまで待つ 3 0 s= 4 0 : m=20 : e=300 : t= 50 0 ・・ ③ s : 右左折のためのモータ速度 , m : モータ速度 , e : PWM 周期 . 4 0 c=ana ( 2 ) く t センサしきい値 5 0 土 f c then w=— 1 ☆ m e 1 s e w=m ④ライン検出センサの情報で左右モータの速度を切り替えてライ 60 r=s + w:l=s—w: ントレースをする 7 0 pwm3 ′ r ′ e : pwm4 ′ 1 ′ e ⑤時間待ち ( 16.6ms ) 9 0 wai t 1 ・ ⑥押しボタンが押されたかをチェックする . 押されていなければ 100 土 fin ( 1 ) q0t040 ・・ 処理 40 行からを繰り返し . 押されていれば IO 行に戻る 110 gosub300:got010 300 if ! 土 n ( 1 ) thengot0300 310 return 1000 : : ロロ面ロ 0 ロ 800 中央センサ 200 0 197 スタ技術 2016 年 10 月号

60 1000 900 800 700 600 中央センサ値が 400 加重平均 しきい値を超え ( 保持処理 ) る範囲は , それ 300 右センサ 以前の加重平均 200 の値を保持する 1 OO 中央センサ 左センサ 0 1 1 0 1 0 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 車体位置 Cmm] 加重平均 ( 保持処理 ) 40 斗冊迴 4 八や 均 重 しきい値 0 —40 図 11 ライン検出センサ出力の加重平均値 ( 保持処理 ) 実際のセンサ・データによるグラフ —60 0 M = 君 スが正数の場合は , 目標値に達していないとき , 負 数の場合は , 目標値を過ぎているときを表します . 直進時の速度を S , 左モータの速度をム右モータ の速度をとすると , 操作量 M を直進時の速度 S から 増速または減速することで , 操作量の大きさに従った ステアリングを切ることができます . = S + M 右センサが ラインを検出 = S ー M 約 25mm M : 正・・・左に切る , M: 負・・・右に切る 写真 2 ライン検出センサ ( フォトリフレクタ ) の検出範囲 ( 写真 はライントレーサの前方から見たライン検出センサ部分 ) ゲイン P の値をどのようにするかは , 実際のライン 加重平均値が直線的に変化する範囲 ( 製作したライントレーサでは約 トレーサで実験して最適値を決めます . 25 mm) コースを走らせながらの値を少しずっ増やしてい くと , だんだん急なカープでも曲がれるようになりま 以前のリング・バッフアに保存していたの値を積 す . あまり値を大きくし過ぎると左右に大きく振れる 算した値から順次マイナスすることで必要な回数の積 ようになるので , その付近をゲインの値とします . 算値が得られるようにしました . この処理のようすを 制御 図 12 に示します . センサ出力の加重平均は , プログラムがループする 積分時間を長くしすぎると , 速いコースの変化に対 度に一定の時間で計算されています . このセンサ出力 応できません . 逆に短すぎると左右に振動しやすくな の加重平均は , 目標との偏差になっているので , これ ります . 私の試した楕円コースでは 10 ~ 20 ループ分 ( 02 秒 ~ 0.4 秒 ) 程度のようです . これもコースによっ を順次加算していくことで , 目標との偏差の積分値を て最適値があるので , コースの変化が激しい場合は , 得ることができます . 加重平均したセンサ出力を瓦 / 制御のゲインを / / 制御を使わないほうがよいでしよう . として , 操作量 M は次のようになります . ル制御 ライン検出センサ出力の加重平均は , ライント M = ス + の積算 レース・プログラムがループする時間で出力されてい ※の積算は , 1 ループごとにスを加算 ます . このライン検出センサ出力の加重平均の時間微 積算回数 ( 積分時間 ) は , この加算を何ループ分行う 分を得るには , 現在のとーっ前ループの員との差 かをパラメータで設定できるようにしました . 具体的 を取ってループ時間で割ります . には , 加重平均したセンサ出力を積算すると共に ( 現在の一 1 ループ前の員 ) / ループ時間 をリング・バッフアとして構成した配列に順次入力し ループ時間をつ制御のゲインに含めてしまうと , 時 ていきます . パラメータとして設定する積分時間より トランシスタ技術 2016 年 10 月号 左センサが = をラインを検出 202

園児が組み込み開発 ? 子供向け 1 , 500 円パソコン IchigoJam 誕生 リスト 2 ライン検出センサ 3 個で ON/OFF 制御させるライン トレース・プログラム 10 out 1 ′ー 1 : out 2 ′ー 1 : out 3 ′ 0 : out 4 ′ 0 : videoO 20 ifin(l) thengot020 e1segosub300 田 600 3 0 s = 5 0 : h= 3 0 : u= 15 : e=300 : t= 6 0 0 ・・ 4 0 a=ana ( 6 ) く t : b=ana ( 5 ) く t : c=ana ( 2 ) く t 400 仄力された 5 0 土 f ! a & ! b & ! c then goto 15 0 ・ センサ波形 6 0 土 f ! a & ! b & c then w=— 1 ☆ h の特定位置 7 0 土 f ! a &b & c then w=— 1 ☆ u 200 にしきい値 8 0 土 f ! a &b & ! c then w= 0 左センサ を設ける 90 if a&b&!c thenw=u 10 0 i f a & ! b & ! c then w=h 0 1 0 20 30 40 50 60 70 80 90 1 OO 110 r=s + w:l=s—w 車体位置 [mm] 14 0 pwm4 ′ 1 ′ e : pwm3 ′ r ′ e 15 0 wa 土 t 1 図 4 ライン検出センサのしきい値を設定する 160 ifin(l) thengot040 三つのライン検出センサのライン検出状態によって , より車体位置がわかる 170 gosub300:got010 300 if !in(l) thengot0300 表 1 三つのライン検出センサのライン検出状態とモータ 310 return 速度の関係 ①わ : 大きく曲がるモータ速度 より詳細な車体位置の取得が可能になる リ : 小さく曲がるモータ速度 モータ速度 ( パルス幅 ) センサ ー : 図 4 に示したライン検出センサのしきい値 ② 3 個のライン検出センサがすべてラインを検出しないとき 左中央右 左 右 は , ライン検出センサの読み込みをスキップする (IN2) ( Ⅸ 5 ) (IN6) (OUT4) (OUT3) ③表 1 に従いモータ速度 ( パルス幅 ) を設定 0 80 20 0 0 60 40 1 50 50 0 1 のより細かい設定ができます . 40 60 1 1 図だけを見ると OP アンプやオーディオ・アンプの 20 80 1 0 フィードバック回路と同じように見えますが , 制御対 周期 3 開 1 : 検出 ( 黒 ) 0 : 未検出 ( 白 ) 象のモータとライン検出センサとの間のコースには , 御を実現できる方法です . 現在でも自動制御の主力と 単純な計算式では表せない物理条件があります . 条件 とは , 直線 , 曲線 , アップダウン , ラインとライン検 してさまざまな場所で使われています . 出センサの距離 , 周囲の明るさ , 車体の重さやそれに 起因する慣性 , 車輪やボール・キャスタと床との摩擦 , ・ P / D はどんな制御技術 ? 自動制御の基本は図 5 のように , 下記① ~ ④を繰り ラインを描いた紙のしわやゆがみなどです . このように多くの条件に適合する制御規則を決定す 返すフィードバック・ループです . ることは , 大変難しい作業になります . ①目標値ⅳとセンサからの車体位置 sv を比較して ル制御は , フィードバック・ループのセンサが検 偏差 ( 目標値までの差 ) e を計算する 出する時間領域での変化を制御 ( 比例制御 ) ゴ制御 ( 積 ②偏差 e から車体を動かす量 ( 操作量 ) m を決定する 分制御 ) , D 制御 ( 微分制御 ) の三つの要素に分解して ③モータを駆動してコースを走行する 整理し , その三つの要素の総和で操作量を決定します ④センサは , コースの変化を検出してコースに対 する車体位置 sv を出力する それぞれ要素の操作量をどの位にするかは , 実際に 装置を動かして決定します . 操作量は , それぞれの要 この基本は , P ル制御も ON / OFF 制御も同じです . 素に対する「ゲイン」という形で設定します . ON / OFF 制御が偏差から一律の条件で操作量を決定 しているのに対して , P ル制御では , 偏差から数式を 使って操作量を求めています . これによって , 操作量 ① 偏差 比較 SV 1000 . : 00 龜ロロ石日百 右センサ 800 ①②③ 中央センサ 1 宀ワ朝っ 0 44 0 1 亠 1 上 0 0 0 ( 図 6 ). ② コース 0 、 : 00 m / 制御 目標値 ル . 目標値 己 : 目標値との差 sv : 車体位置 4 ( センサ ) 検出 図 5 自動制御のフィードバック・ループ ンタ技術 2016 年 10 月号 199

園児が組み込み開発 ? 子供向け 1 , 500 円パソコン higoJam 誕生 より速くコースの変化を捉えて適確なライントレー このグラフでわかるように , 加重平均は切を中心 スを行うためにつ制御を追加します . につ 1 側が負数 , の 3 側が正数です . つ 1 や 2 , D3 正規 D 制御は , 図 9 のように偏差変化の大きさに応じて 分布の中心値がある x 軸の値 ( 距離 ) に比例した直線的 操作量を増やすことで素早く目標に到達させ , 車体の な値が得られることがわかります . 出力が直線的に変 首振りを素早く収束させることができます . 偏差変化 化する範囲は , DI, D3 の中心値の間になります . の大きさに応じた操作量は , 偏差を時間微分すること 実際のライン検出センサ・データは図 2 のような正 規分布ではないため , 図 10 と同じにはなりません . で得ることができます . 加重平均を行うことで , 中央のライン検出センサを中 ・ 3 個のライン検出センサから連続的な車体の中心 心にラインとの位置関係にほば比例する直線的な値を とラインとの位置ずれ量を得る 得ることができます ( 図 1 1 ). ル制御は , 加重平均 リスト 2 の ON/OFF 制御では , 三つのライン検出 が直線になっている範囲でしか行えないため , この範 センサから 5 か所のライン位置を知ることができまし 囲が広い方がラインから外れにくくなります . この範 た . ル制御を行うためには , ラインに対する車体中心 囲は , 写真 2 のように , 左右のセンサの間隔と同じ約 位置の目標値 ( = 0 ) との偏差の連続的な値が必要です . 25 mm です . センサの間隔やラインからの高さを変 まずは , 三つのライン検出センサからこの値を得る える場合は , 使用するラインで図 1 1 に示すセンサ出 方法を検討します . 車体がラインを横切るときのセン 力の変化を測定して検討する必要があります . サ出力は , 前述の図 2 のとおりです . 各センサの出力 三つのライン検出センサがすべてコースアウトした を加重平均することで , 車体の中心とラインの位置関 ら加重平均加算はしない 係の連続的な値として得ることができます . 左右のライン検出センサの外側にラインが離れたと 左の 1 ) , 中央の 2 ) , 右の 3 ) の三つの正規分布のデータ きを考えてみます . 正規分布の場合は一定値になって を次式で加重平均値を計算して求めました ( 図 10 ). いますが , 実際のライン検出センサでは , すべてのラ イン検出センサがライン外となります . すべてのセン DI >< ( ー 100 ) + の 2 x 0 + り 3 x I()() サの出力がほば同じ値となり加重平均値はゼロになり 〃 1 + D2 + D3 ます . ・重みの値 これでは , 車体に勢いがついて , すべてのライン検 DI = ー 100 つ 2 : 0 D3: 100 出センサがラインの外まで出てしまった場合は , 操作 量がゼロとなり , ラインに戻ってきません . そこで , 中央のセンサの値が図 1 1 のしきい値を超 える範囲については , 加重平均の計算を行わず , 最後 の加重平均の値を保持するようにしました . ・ P/D の三つのゲインを調節すると , ライントレー ス性能はどのように変化するか 制御 加重平均したセンサ出力月は , 車体中心位置から 偏差に比例した値を出力します . 制御のゲインを とすると , 制御での操作量財は次の式となります . 1 50 の ( 中央 ) 1 00 ま 50 細—50 ー 1 00 ー 150 ー 2 0 2 4 正規分布の中心位置 図 10 正規分布の加重平均値 PI 制御のみ 目標値 PID 制御 目標値への到達を速くし ハンチングを抑える . : ロロ叩ロロ 時間 加重平均 D ( 右 ) DI ( 左 ) 十 偏差を微分する 時間 図 9 偏差の大きさに応じて操作量を増やす D 制御を加えたようす 素早く目標値に到達させ , 車体の首振りを素早く収束させる ンシスタ技術 2016 年 10 月号 1 0 8 6 201

園児が組み込み開発 ? 子供向け 1 , 500 円パソコン lchigoJam 誕生 リスト 3 ライン検出センサから連続アナログ情報を取得する PID 制御のライントレース・プログラム 100ut1 ′ー 1 : out2 ′ー 1 : out3 ′ 0 : out4 ′ 0 : v 土 deoo 20 土 f 土 n ( 1 ) got020eIsegosub300 30 c1v:s=60:p=40:i=20:v=20:d=40:t=80:e=300 ・・ 4 0 a=ana ( 6 ) / 8 : b=ana ( 5 ) / 8 : c=ana ( 2 ) / 8 ・・ 5 0 土 f b<t m= ( a ☆ー 10 0 + c ☆ 10 0 ) / ( a + b + c + 1 ) ・・ 60u=u 十—[n] : [n]=s:n=n + 1:ifn>vn=O ・ 90 pwm 3 ′ r ′ e : pwm 4 ′ 1 ′ e 100 waitl 110 if 土 n ( 1 ) q0t040 120 gosub300 : g0t010 300 if ! 土 n ( 1 ) q0t0300 310 return ~ - ① PID ゲイン等の設定 s : 直進時のモータ速度 , p : 戸制御ゲイン . / : / 制御ゲイン / : 積分時間 ( 積算回数 ) , d : D 制御ゲイン , m :PID 制御 操作量 . さ : センサのしきい値 , e :PWM 周期 ②センサの値を 8 で割って変数に取り込む . 8 で割る理由は . その後の計算で BASIC の計算範囲の 16 ビットを越えない ようにするため ③中央のライン検出センサ値がしきい値以下 ( ラインを検出 ) のとき , 三つのセンサの加重平均を計算 ④ - / 制御のための積分値を計算 ⑤ PID 制御での操作量を計算 ⑥操作量からモータ速度を計算 配列を使用してリング・バ、ソフアを構成する 〃十 1 ス〃十 1 〃十 2 々 + 2 センサ加重平均 : 図の積算←凶の積算 + —An ※〃はリング・バ、ソファ 1 周前の列に入力したスの値 An ← / ※リング・バッフアに人力 ・図の積算からはリング・バッフアの一番古いの値が順次 減算されるため常にリング・バッファ 1 周分の積算値を得 ることができる ・リング・バッファ 1 周の大きさを変えることで積算の長 さ ( 積分期間 ) を変えることができる 図 12 P 制御量 M の算出法 プログラム 1 ループごとに M = ( 積分期間内の刄を積算 ) センサ情報 加重 平均値 十 左 0 スカ : 現在のセンサ出力の加重平均 石ー 1 : 1 ループ前のセンサ出力の加重平均 リスト 3 は , 君ル制御のライントレース・プログラ ムです . ライントレース方法を図 13 に示します . ■ PID ゲインの調整 最初は , ル制御のゲインをどのような値に設定す るのか皆目わからないと思います . そこで , ライン検 出センサの加重平均値や , P ル制御の操作量などを print 文で出力しておくと便利です . ライントレーサ を動かして , これらの値を採取し , ON/OFF 制御の モータ速度の設定値と比較してみると , 最適な設定値 車体位置 戸 / D 制御 0 図 13 P / D 制御によるライントレースの方法 間微分は , 単純に員と 1 ループ前のとの差になりま M は次のようになります . M = 員 + 4 の積算 + D x ( 月一月一 1 ) 戸・・・・・センサ出力に比例 センサ出力 : 正・・・左へ センサ出力 : 負・・・右へ / ・・・・・センサ出力の積算値に比例 D ・・・・・センサ出力の変化に比例 A4 判用紙 4 枚を使った 楕円コース 写真 3 P / D 制御ゲインの値を設定するために使ったテスト ・コ 203 ンタ技術 2016 年 10 月号

・ CQ 出版 WebShop (http://shop.cqpub.co.jp/) で発売中 / センサレス制御もできる / 3 相インバータ実験キット flNV- ITGKIT-A 」価格 : 43 , 200 円 ( 税込 ) マイコンの進化のおかげ / 次の削減ターゲットは 3 個の相電流センサ キットで実験 / モータのセンサレス 制御技術 [ レス & レス・べクトル制御編 ] 第 1 5 回実力テスト / レス & レス制御の回転性能 足塚共 今どき テクノロジ 0 を、 小、 Kyo Ashizuka モータ モータ モータ x3 x 3 x 3 過電流保護兼 相電流検出 過電流 保護 過電流保護兼 相電流検出 高速 マイコン マイコン マイコン (a) 2 個のホール CT センサで電流を (b) 3 個の抵抗で電流を検出する (c) 今口実験するレス & レス・べクトル制御 検出するシステム システム ( 相電流センサレス & 位置センサ・レス ) の構成 図 1 これまでの連載で説明してきた位置センサのないセンサレス・べクトル制御のプロック構成 ・抵抗 1 個でべクトル制御できる ? レス & レス制御 前回 ( 本誌 2016 年 9 月号 ) は , このレス & レス制御の の実験 原理を解説しました . 今回は , レス & レス制御のプロ 図 1 に示すのは , これまで説明してきた位置センサ グラムをトラ技 3 相プラシレス・モータ実験キットの のないセンサレス・べクトル制御のプロック構成です . マイコンに実装して実際に動かして , その回転性能を べクトル制御を実現するには , U, V, W の 3 相の電 見てみます . く編集部〉 流情報が必須です . 実験用のレス & レス制御プログラム 3 相の電流情報を得る方法には , 図 1 ( a ) と図 1 ( b ) を準備する の二つの方法があります . 図 1 ( a ) に示す 2 個のホール CT センサで電流を検出 1 シャント抵抗方式の構成と動作原理を図 2 に示し するシステムは , 産業用の大出力プラシレス・モータ ます . 前回解説したように , ーっのシャント抵抗に流 に利用されています . 3 個のホール CT センサが不要 れる電流から , 相電流の情報を抽出します . な理由は , 3 相分のモータ電流の和がゼロになること 図 2 (i) に示すように , このシャント抵抗には , 相電 から算出できるからです . 図 1 ( b ) の 3 個の抵抗で電流 流の部分的な波形が現れます . 3 相電圧指令の内 , 最 を検出するシステムは , 白物家電などの小出力プラシ も振幅の大きな相 ( 電圧最大相 ) と , 最も小さな相 ( 電 レス・モータに利用されています . 今回の実験に利用 圧最小相 ) の二つの相の電流が一つのシャント抵抗に するトラ技 3 相プラシレス・モータ実験キットは , 図 発生します . 1 ( b ) の構成です . ①タイミング良く A ー D 変換する 図 1 ( c ) に示すのは , 今回実験でその性能を調べる レス & レス・べクトル制御 ( 相電流センサレス & 位置 ・読み込みタイミングの決め方 構成です : 高価なホールー CT ーセンサーーーーーーーーーーーーーーーーーーー 3- シャーント抵抗方式のように一三角波キャーリーアーの「谷 や 3 個の抵抗を使わすに , 1 個の抵抗で , U, V, W の でサンプリングしても , 電流は検出できません . キャ 3 相分の電流情報を検出しています . これはマイコン リアの半周期間内で , タイミングをすらして , 電流を の高速化の賜物です . 読み出す必要があります . ンシスタ技術 2016 年 10 月号 165

0 0 は理想 OP アンプの外に移して考える 十 センサ 信号 入力オフセット電圧 きゞ c-C 田 4 八 d 〇 0 し一 OUT PUT 十 INPUT Rn / 1 / 1 理想特性 % = 1 十 RI s センサ信号 による誤差を含んだ人出力特性例 (c) = 1 十 ー 1 + による誤差 (a) を含んだ〇 P アンプ (b) を含んだ非反転アンプ 簡易等価囘路 図 4 入力オフセット電圧はゲインの大きなアンプほど影響が大きくなる センサなどの小さな信号を大きく増幅したいとき誤差の原因になる 相違点は , 入力バイアス電流でしよう . ただし , : センサ信号電圧 [V], 巧 0 : 入力 図 5 に , OP アンプの入力段の回路形式を示します . オフセット電圧 [V] MOSFET は電圧駆動なので DC 電流は流れませんが , 右辺 , 第 1 項が理想の入出力特性で , 第 2 項は入力 バイボーラ・トランジスタは電流駆動なのでべース電 流が流れます . NPN 入力では入力バイアス電流は OP オフセット電圧による誤差となります . この入出力特 性の関係を図 4 ( c ) に示します . 圻 0 の極性により理想 アンプに流れこみ , PNP では OP アンプから流れ出し 特性のプラス側とマイナス側に誤差が現れます . ます . 図 6 に入力バイアス電流のデータを示します . バイ OP アンプで増幅するようなセンサ信号は微小なの で増幅度 ( 1 + 2 訳 1 ) が高く設定されます . 圻 0 の影響 が無視できないため , 高精度のセンサにおいては低入 1 00n バイボーラ汎用タイプ NJM4558C カオフセット電圧が要求されます . 10n バイボーラ高精度タイプ NJMOP1772 ・オフセット温度ドリフトの影響を受ける用途 車載品などは真冬から真夏までの屋外を想定するの で , 一般家電製向け製品より過酷な条件で使われるケ ースがあります . 常温でのオフセット電圧だけでなく , 入力オフセット電圧温度ドリフトが問われます . 常温 でのオフセット電圧はキャリプレーションで補正する ことを前提にすると , むしろ温度特性の小さいことの ほうが重要な場合もあります . 2 入力バイアス電流がとても小さい ・バイボーラより桁違いに小さい CMOS OP アンプとバイボーラ OP アンプの最大の —INPUT 0 し 細 100p 1 0p R 1 P 1 00f 1 0f CMOS 高精度タイプ NJU7077 1 0 5 0 同相入力電圧 CV] 図 6 入力バイアス電流は CMOS 0 P アンプのほうが圧倒的に 小さくて使いやすい バイボーラでも高精度品なら汎用品より良いのだが , CMOS のほうが さらに小さい —INPUT 十 INPUT 入力バイアス電流はトランジスタのべース電流として流れを 直流のゲート電流が流れない NPN と PNP 人力では流れる向きが逆になる (b) バイボーラ OP アンプ (a) CMOS OP アンプ 図 5 CMOS とバイボーラで OP アンプの入力回路を比較 MOSFET の直流的なゲート電流はほばゼロなので , CMOSOP アンプの入力に流れるバイアス電流もほばゼロ トランシスタ技術 2016 年 10 月号 144

学生工ンジニア応援企画 B 旧 et00th 無線もロボット制御も 1 行書いてリターン / 守 園児が組み込み開発 ? 子供向け 1 , 500 円パソコン IchigoJam 誕生 プログラム宮実行 第 5 回 higo ライントレーサの追従走行プログラミング す 3 マシンで開発 ~ 難しいコースもスムーズに / でせ 3 からすぐに 試して動かせ 3 白阪一郎 lchiro Shirasaka BASIC で 電子工作 BAS ℃使うたセルフ開発、、、、、、、 センサ & モータ・ ドライバ拡張ポード 先月号 ( 2016 年 9 月号 ) では , 光センサとモータで 自動走行する「 lchigo ライントレーサ」を製作し , 動 作確認のプログラムを紹介しました、今回は , セン サからの情報量を増やしていくことで , より難しい コースのライントレースに挑戦します . 2 ル制御の 二つのパラメータを変えることで , ライントレース がどのように変化するかを体験することができます . 。 IchigoJam BASIC を使うと , 十数行のプログラ ムで書けてしまうことも驚きです . 工アコンの温度を一定にする 自動制御技術 工アコンで設定した室温に保ったり , 風呂の湯温を 一定に保ったり , 自動車を設定速度に保っオート・ク ルーズなど , 身の回りには便利な機能を持った製品が たくさんあります . このように , 指定した目標値に合 わせて制御する技術を「自動制御」と呼びます . 製作した lchigo ライントレーサ ( 写真 1 ) は , 赤外線 フォトリフレクタ ( 以降 , ライン検出センサ ) を使って ライン上の車体の位置を検知します . 車体がラインの 真上にあることを目標位置として , 常に車体が目標位 置にくるようにステアリングを自動制御します . 自動制御の手法としては , ON/OFF 制御と PID 制 御がよく使われます . 制御対象や制御結果の安定度に 追い焚き よって使い分けます . ON ①ちょっぴり動きが雑だけどプログ ラムが簡単 / ON / OFF 式自動制御 OFF 図 1 風呂の温度調節は ON / OFF 制御 ・ ON / OFF 制御とは 常に設定温度に合わせて制御する 図 1 のように風呂の温度の制御は , 温度センサの情 報を使って , 目標温度より低い場合は追い焚きを開始 ・ライントレースを ON / OFF 制御で実現するプログ し , 目標温度に達したら追い焚きを止めます . また温 ラム 度が下がれば追い焚きをして温度を上げます . ライントレースの手始めに ON/OFF 制御によるラ このようにセンサからの情報で , 目標値を超えたか イントレース・プログラムを作ります . プログラムの 否かだけを判断して制御を行う方式を ON / OFF 制御 構成を考える前に , 三つのライン検出センサの出力が と呼びます . 精度が必要ない用途に使われています . 黒のラインを横切るとき , どのような値を出力するか ■好評発売中 / 関連書のご案内■ (I) 1 行リターンですぐ動く / BASIC レ 0 コンピュータ IchigoJam 入門 196 ンタ技術 2016 年 10 月号 ( 2 ) IchigoJam 用コンピュータ電子工作学習キット CQ 出版 WebSh 叩 (http:〃sh叩.cqpub.co.jp/) まで . 谷 ( 03 ) 5395 ー 2141 ~ 。当れいな 0 0 赤外線フォト lchigoJam ポード リフレクタ 写真 1 先月号で製作したライントレース・ロポット rlchigo ラ イントレーサ」 今月号では , より難しいコースのライントレースに挑戦する . 回路図は 先月号 ( 2016 年 9 月号 ) 参照 目標値を超え 目標値より下 呎るまで追い焚追い焚きを がったら追い きする 止める 焚きする 目標値 ー・時間

一 = 。一サウンド発生キットとセンサ - キット MK-133 MK-137B ーロポット・女性・男 性の声に変わる ! マ イク・ライン入力・ アンプ付きポイス チェンジャーキット ( 2 , 551 円税込 ) MP3 再生可能 ! 組 込み用超薄型ポイ スプレーヤーポー ド完成品 ( スピーー カー、 USB 、内蔵メ 、 - = ー . 、一 0 モリ付き ) ( 1 , 的 8 円税込 ) ロポットなどに最適 ! SD カード付き多機能 トま WAV 再生ポイスレ 0 ー ダーポード ( 5 , 338 円税込 ) 定 ! 表距 、オ一き し一サ付込 示レン一ト税 表リセレッ円一 をで波丿キ 1 離離音ロ計 ~ 距距超示離② MK -108 音声メッセージカードが 簡単に作れる超薄型 10 秒ポイスレコーダーポー ド ( マイク、スピーカー、電池 付き ) ( 607 円税込 ) 製作例 MK-142C MK -138 MK-141B 】 40 0 これはゆかい ! 入力し たテキストをその通り 話す ! 音声合成℃実験 ( 3 却 0 円税込 ) ・製作例 ロポットやおもちゃに 最適 ! シリアル制御 み用 MP3 プレーヤー ポード ( SD 付き ) ( 2 , 1 円税込 ) 最大 8 種の音を録音 再生可能 ! マイクと ライン入力付き 680 秒ポイスレコーダー ( 1 , 831 円税込 ) 赤外線で人を ーよー検出し照明や アラームをオ ン ! リレー付き 多機能な人感 センサーキット 2037 円税込 ) MK-300B ウラ オモテ MK-144B MK-143B これは便利。 オン / オフ可 能 ! リレー付 きタッチス イッチキット ・ ( 1 , 210 円税込 ) ロポットやおもちゃに最 適 ! シリアル制御も可能 な超小型組込み用 MP3 プレーヤーポード ( メモ , リー内蔵 . Win8 対応 ) ( 2 , 1 円税込 ) : 三 製作例 これは MK -329 使える ! オモテ ウラ MK-302B MK -512 これは 便利 ! MK-305B 乾電池 2 本で 12V / 100mA 出 カ ! の也ポックス 付き DC-DC コ ンヾータ完成品 ( 1 , 539 円税込 ) 用途はいろいろ、 音量表示 / オン 司ま時間設定 / マイ ク / リレー付き 音センサースイツ チ ( VO 刈キット ( 1 , 0 円税込 ) 製作例 設定した温度でスイッチオ ン ! サーミスタとリレー付き 温度センサーキット ( 1 , 317 円税込 ) ・第 設定した色で リレーをオン ! リレー付きカ ラーセンサー 2 5 円番 ) ラ ウ 作 MK -315 MK -314 MK -313 設定した距離 に近づくとス イッチオン ! リレー付き測 距センサー ( 38 円税込 ) 設定した重 量でスイッチ オン ! リレー 付き重量セ ンサーキット ② 7 円税込 ) MK -316 設定した傾きや ゆれでスイッチ オン ! リレー付 き加速度セン サーキット ( 3 , 065 円税込 ) 設定した重量で装置 をオン ! LED5 個のレ ベルゲージとリレー 付き重量センサー 製作例 ( 2 , 910 円税込 ) 製作例 請応 セ上実績例 ン記 け 用 託開発・設計・製造サービズ 負しサの った サ 「こんな電子機器がほしい」、といった て受製ウ ご要望に 1 台からおこたえする い まモ 0 ロロン 開発・設計・改造サービスです。 ま開をド 発 製注文例 す 「◆測定結果を音声で知らせる」、「◆ 7 個のモーターの回転速度を 7 個のボリュームで個別に調整する DC モーター速度コントロー も 0 ロ ラ」、など。キットと完成品の改造・組み合わせ、回路・ソフトウェアの設計・開発サービスを行っています。左の写真は一例です。も ちろん 1 台から製作可能です。こ遠慮なく実現したいことをこ相談ください ! いままで製作した特別注文品の一部を WEB で公開中。 マイコンキットと電子工作キットの通販ショップ 運営有限会社クネット マイコンキットドットコム 〒 160-823 東京都新宿区西新宿 7-19-18-507 E-mai l:shopmaster@mycomkits.com www. MYCOMKITS. com ンシスタ技術 2016 年 10 月号 MK -319 MK -326 防水センサー・表 示・リレー付き ! - ℃から 1 ℃対 応、温度センサー ( 2 , 551 円税込 ) 00000 00000 予 0 回路図、プログラム、製品を紹介するビデオ動画をそれぞれの製品ページで公開しています。参考にしてください。 229

ご注文はインターネットが素早く便利 冠東京ラバイセズ バッテリーテスタ・電池管理 詳細仕様 , 在庫の確認ま » tokyodevices. jp 東京デバイセズ検索 鉛バッテリー充電器モジュール 赤タデジタルこセンサモジュール ー W6700- GX IW9PLS-MP 内音キわ測器・バッテリーテスタ \ 乙 600 \ 4 , 200 ー W7807- BP ☆最大 4A の大出力に対応した 12V 鉛 蓄電池のバッテリー充電モジュール☆ \ 7 , 400 最大 94 % の高い電力変換効率☆デジ ☆交流 4 端子法により電池の内部抵抗など mQ タル制御によるバルク・アプソープ充電 オ - ダの抵抗値を計測可能☆リチウムイオン、ニッ とフローティング充電の 3 ステート制御 ケル水素、鉛など各種電池の劣化状態を把握できます☆電圧も同時に測 ☆ AC アダブタ別売 : lW67m-PS ( 2 , 48 円 ) 定可能☆液晶画面付☆ AC アダブタ別売コ WAC9-1.3 ( 980 円 ) ☆専用ケー ス別売 : IWCS 3 ( 2 , 0 円 ) 絶縁型ド C 也内音抗・ 、症モジュール 1 OW デジタル電子負荷モジュール ー W78174S ー W8801- AP \ 乙 400 ☆電池セルの内部抵抗と電圧を測定す \ 6 , 980 箚 2C センサモジュ - ル☆稼働中のセル ☆定電流・定抵抗の 2 モードを備えた小 からリアルタイムに読み出し可能☆電池 型の電子負荷モジュー儿☆入力電圧が との電気的絶縁により直列セルにも対応 低下した際に自動的に負荷をシャット ダウンする機能や、ピーク値の表示ホー バッテリー過放電・サルフェーション防止モジュ ルド機能を搭載☆検査治具などに便利☆ AC ア ダブタ別売 : 欟 AC9-1.3 ( 9 円 ) ー W8990- C12 \ 2 , 980 汎用 USB 警告ランプ・ブザーモジュール ☆負荷とバッテリーの間に接続することで、電池電 IWT120-USB 圧が一定以下になると自動的に負荷を切断し過 放電によるバッテリーの劣化 ( サルフェーション ) を防 \ 5 , / 80 止☆負荷電流 10A まで☆ 24V 版あり : Ⅳ 9 - C24 ( 358 円 ) 負荷 8A まで ☆ LED ランプとブザーを組み合わせた 警報・警告用モジュール☆大きな回転 灯タイプ LED と大音量のブザー搭載☆周 囲の人に対していち早く情報を伝えます 昇睡ソーラー MPP 疏電制御モジュール 汎用シリアル通信ラインモニタ・ ー W1708-24V 簡易コンソール \ 7 , 980 IWT700-SR ☆ソーラーパネルの電力を鉛蓄電池に充電する \ 6 , 800 チャージコントローラ基板☆昇圧型 MPPT 搭載で ☆基板上のシリアル通信線に流れるテキスト表示 朝晩や悪天候でも昇圧して充電☆ 24V バッテリー専用 に特化☆電池駆動で素早く起動、コンピュータなし MPPT 方式ソーラーバッテリー充電制モジュ ー ) レ ロープが使用可能☆適合 BNC プロープ : PB -18 ( 1 , 0 円 ) ー W1608- AX \ 9 , 400 ☆ MPPT 制御によりソーラーパネルの電 力を高い効率で 12V 鉛蓄電池に充電 USB バスパワーリレー制御モジュール ☆液晶画面搭載で、電流・電圧・充電 ー WT303- IC 状態等をリアルタイム表示☆ヒューズ・各 種保護回路内蔵☆液晶無の廉価版 : \ 4 , 800 W1608- AL ( 7 , 6 円 ) ☆ 10A の最上位モデル : W1618- GX ( 1 7 , 8 円 ) ☆ USB 接続のリレー制御モジュール☆ USB ノヾスパワ - 駆動のため電源が不要 P Ⅷ方式ソーラーバッテリー充電・ - モジュ ☆ \Mn 面 ws 標準ドライバに対応で追加ソ ー W1208- YL フトのインストール不要☆ Windows や 凵 nux のコマンドラインから簡単にリレー制 \ 4 , 580 御☆ 10A250V ☆ 3 チャンネル版あり : Ⅳ叮 303-3C ( 7 , 980 円 ) ☆ライトやポンプなどを商用電源から独立して稼 働可能にする充放電制御モジュール☆別売カスタ 8CH USB リレー制御モジュール ムツールキット 0W1208- PCK 5.980 円 ) によりバッ IWT313-USB テリーの充電電圧をきめ細かく設定可能 \ 14 , 800 ☆ USB 接続のリレー制御モジュール☆ コマンドラインから簡単に制御可能☆ 1 ー ) レ ンネルあたり 6A 250V まで☆ USB ハプを スー / ←キャパシタ搭載ソーラー 5V 源モジュ 使って複数接続すれば、 1 つの pc で数百 CH を制御できます ー WT504-5V 2CH WiFi リレー制モジュール \ 9 , 800 IWT323-D EV \ 24 , 800 *W Fi から制御できる電磁リレー装置 ☆インターネットから交流 100V や直流 12V などを簡単に ON / OFF 可能☆ケー ス付☆ HI 丁 P 準拠なので Java ript など からも制御できます☆ 10A28V 対応 1 ☆赤外線を用いた心拍の波形 ( 指尖容 積脈波 ) をセンシングするモジュール☆ アナログ波形、デジタルバルス、シリアル 通信によるパイナリデータなど、多彩な 方法で心拍の情報を取得可能☆ USB ケープル別売 : T 「 L -232R -5V ( 2 , 180 円 ) lWS520-USB 挙 14 , 800 ☆ USB 接続の汎用距離センサ☆超音 波により 0.3 ~ 5m 前の物体までの距離 をリアルタイムに取得☆きめ細かい感度 の調整機能が特徴☆開発ソフト付でシ ステムへの組み込みが容易☆複数台接続 OK USB 胄度 C02 ・温度・湿度センサ IWS730-USB \ 36 , 800 ☆高精度な温度・湿度・ C02 に酸化炭素 ) ガス濃 度センサ☆ USB 接続で動作します☆コンピュータによ る記録のほか、独自システムへの組込みに最適☆バスパ ワー駆動☆ 0-2 PPM , -10 ・、 0 。 C 0 ~ 95 % RH USB 焦電型赤タ魑人感センサ IWS600-KY \ 7 , 980 ☆仮想的な USB キーポードとして動作 する焦電型赤外線人感センサ☆パナソ ニック製センサ採用で、約 5 メートル先ま での人や熱源の動きに反応☆ wndows からは キーボードとして認識され、反応するとキーが入力されます ☆セキュリテイや生活支援などの研究・アプリケーションに最適 検査・検品・治具 太陽光バッテリー充電 測定・実験 ー W7901- AP \ 乙 980 ☆インダクタンスの測定を題材とした位相検波の実験モジュール☆基準信 号の発生、ロックイン、信号の増幅など、ロックインアンプの基本となる機能 を搭載☆ AC アダブタ別売コ WAC9-1.3 ( 980 円 ) 黼氏測定・鰰斤卓上実験キット ー W7300- K 灯 \ 29 , 800 ☆ヒートシンクや基板パタンなどの熱抵抗を計測できる実験キット☆検体 に 05W ~ 最大 15W の熱を与えて熱応答をパソコンでグラフ化・ CSV 出力 USB オーディオ・インピーダンス・アナライザ ー W7706- FL \ 12 , 800 ディオ機器の周波数特性を解析するイ ンピーダンス・アナライザ☆ 20 ~ 20KHz の周波数に対するインピーダンスを、 0.01mQ オーダーから測定可能☆ USB 接続なのでパソコン上からインピーダン スカープカ認できます リレー制御 太陽光無停電 USB 電源 ☆スピーカーやヘッドフォンなどのオ - 0 ☆太陽電池の電力を自動的に蓄電・昇 圧し、常に安定化された 5V を供給☆ スーパーキャパシタ搭載で繰り返し充放 電に極めて強い☆マイコンやセンサの無 停電化に最適☆ 3.3V 版あり : Ⅳ V 丁 504-3V3 ( 1 1 , 2 開円 ) ☆適合ソーラーパネル : lWSP-5V1 ( 99 円 ) ソーラー無停電 USB 電原モジュール ー W3100- BP \ 5 , 400 ☆ソーラーバネルの電力を USB 電源として利用す USB 汎用筋電センサ開発キット るためのモジュール☆ソーラーパネルと 12V 鉛バッ IWS940-D EV テリーを接続することで 24 時間 USB 電源を出力☆センサーや通信機器の 無停電化のほか、携帯電話の充電などに☆出力 5V 2A ☆ソーラーバネル \ 29 , 800 とバッテリーも含めたキットも取扱中 60Wh クラス」 W3100-60WS ( 9 , 980 ☆筋肉の収縮によって皮膚表面に発生 円 ) 240 Ⅷ 1 クラス : W318-240WS ( 28 , 98 円 ) する筋電を検出するセンサ☆手足の動 きを使った独自のアプリケーションが開 発可能☆ロポット、スポーツ、ヘルスケア、 介護福祉、音楽、アート、ゲームなどに☆ ☆非常に低い周波数の音波を検出するためのアナログ回路を搭載☆部 測定部は絶縁されるため安心です。 屋のドアが開かれたり、窓ガラスが振動した際に発生する耳には聞こえな い音波を検知します☆防犯用途などに USB 2 波長心センサ開発キット Arduino 赤タ将泉リモコン・家劃果作シールド lWS920-DEV IW741R-AR \ 39 , 800 ☆心拍計を使ったアプリケーションの \ 2 , 980 開発キット☆センサ本体のほかプロー ☆ A 「 duino に赤外線の送受信機能を追 プ・制御プログラムなどが含まれます☆ 加する拡張シールド☆テレヒ・やェアコ オリジナルの心拍アプリの開発や研究 ン・照明などの家電を Arduino から自由 開発に最適☆リアルタイムに心拍数と酸 に操作可能☆ Arduino 同士の赤外線通 素飽和度を取得できます 信も可能 ・送料 / 全国一律¥ 660 ( 税別 ) ※離島を除く・納期 / 在庫品については原則 2 営業日以内発送・支払方法 / 銀行振込、代金引換、クレジットカード払 い可能。公費でご利用されるお客様への請求書払いも承っております。・代引手数料 / \ 300 ( 税別 ) ・ FAX 注文 / 商品型番・数量を明記の上、貴社様 式で見積依頼ください ( 029-896-6802 ) 。 FAX の場合は振込・代引のみご利用可能です。 ※表示価格は税抜です。別途消費税がかかります。※価格は変動する場合があります。ご了承ください。 〒 30 47 茨城県つくば市千現 2-1 つくば研究支援センター内 TEL.050- 5 73 FAX. 0 四・ 8 % - 02 営業時間 : 平日 10 : ~ 17 : Arduino Arduino 也べースポード IWT255-AD \ 5 , 600 各種センサ ☆昇圧回路によって単 4 型電池 3 本から 安定化された 5V を供給する A 「 duino べースポード☆指定の時刻に 5V を出力 するタイマー機能付で、最長で数ヶ月程 度 Arduino を電池駆動可能☆サンプルプログラム有 duind 氏周波音センサーシールド IW9LFQ-AP \ 2 , 650 汎用スイッチング電源 3.3V ~ 24V 大流昇圧源モジュール ー W1270- X8 \ 9 , 800 ☆最大 8A の大電流に対応した昇圧電源モジュー ル☆入力電圧は 3.3V から 20V まで幅広く対応☆ 出力電圧は、入力電圧から最大 24V まで任意に設 定可能☆各種バッテリーからの電源確保に☆ 5A 版あり : W1270- X5 ( 7 , 680 円 ) 高速スーバーキャパシタ充電器 ー W5002- DP \ 6 , 980 ☆大容量のスーノヾーキャパシタ ( 電気ニ重層コン デンサ ) を高速に充電する基板モジュール☆ 2.5V 1 mF のキャパシタであれば約 1 分で満充電になります 充電制御モジュール 運営会田岩淵技術商事株式会社 238 ンタ技術 2016 年 10 月号