ROSとRaspberry Piとタミヤのカムロボットでラジコンを作ろう[電気回路編]

ROS

2020/03/11 に記事の内容を変更しました.

  • Cytron Maker Drive (L298N)の追加

イントロ

前回はRaspberry PiにROS入りのOSをインストールしました. 今回はモータを動かすための回路を作っていきます. タミヤのカムロボットはDCモータを使って左右の無限軌道を個々に動かしています.DCモータはタミヤのおもちゃでよく使われている乾電池で動くモータです.

Raspberry PiやArduinoでDCモータを制御するためにはモータドライバICという部品が必要になります.モータドライバICはRaspberryPi側の信号に応じてHブリッジ回路を使ってモータの回転方向とパワーをコントロールします.

今回は,Cytron Maker Drive (L298N)TB6612の2つのモータドライバを紹介します. どちらを使用しても大丈夫ですが,Maker Driveが扱いやすく,TB6612の方がブレッドボードやユニバーサル基板に乗せるのに向いています.適切な方をお選びください.

L298N(Maker Driveに搭載されているドライバ)は1つのDCモーターを制御するのにPWM信号が2つ必要で,TB6612はDigital信号が2つとPWM信号が1つ必要になります.L298Nでは2つPWM信号, TB6612では2つのDigital信号の high/low によってモーターの回転方向を制御します. L298Nではhigh側のPWMのDuty比, TB6612ではPWM信号のDuty比でモータのパワーを調整します.これを表に表すと次のようになります.

モータドライバの入出力(l/L : Low Input/Output, h/H: HIGH Input/Output, Z: High Impedance, %DUTY: PWMのデューティー比)
IN1IN2OUT1OUT2モータの状態
llZZストップ
lhLH逆転(%DUTY)
hlHL正転(%DUTY)
hhHHブレーキ

Cytron Maker Drive

Maker Drive は Cytron が開発している入門用Hブリッジモータードライバです. デバック用のボタンとLEDを搭載しているので,配線のチェックや動作の確認が容易にできます. 配線は次のように行います.

DriverOther Device
M1A (IN)Raspi-17
M1B (IN)Raspi-18
M2A (IN)Raspi-27
M2B (IN)Raspi-22
M1A (OUT)RMotor-YELLOW
M2A (OUT)RMotor-BLUE
M1B (OUT)LMotor-BLUE
M2B (OUT)LMotor-YELLOW
VMAlkaline-V+
5V0Raspi-5V
GNDRaspi-GND, Alkaline-V-

TB6612

電気回路を次の図と表のように作っていきます.

TB6612Other Device
A_IN1Raspi-22
A_IN2Raspi-27
A_PWMRaspi-17
B_IN1Raspi-13
B_IN2Raspi-19
B_PWMRaspi-26
A01RMotor-YELLOW
A02RMotor-BLUE
B01LMotor-BLUE
B02LMotor-YELLOW
VMAlkaline-V+
VCCRaspi-3V3
STBYRaspi-3V3
GNDRaspi-GND, Alkaline-V-

実際に作る時にはRaspberry Pi用のユニバーサル基板かブレッドボードを使うことをお勧めします.
アイキャッチの写真では, Raspberry Pi用の基板に2×20のピンソケットを実装し, 両面テープでミニブレッドボードを貼り付けています.


次はこのモーターを動かしていきます.

  • おまけ

switchscienceさんがモータードライバについて解説してくれています.

DCMotorDriver – スイッチサイエンス

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