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マイクロビットでワクワクするものを作ろう

を見たりサイトをみたりして、手探り状態でマイクロビットにプログラムを組んで試してきました。実際にLEDが光るので、Scratchより楽しいかな・・という感想ですが、正直もう少し高度な作品を作りたい!

そんな時、秋月電子通商さんのサイトで以前目を付けていた「マイクロビット用ライントレースバギーカー」のキットが販売されているという情報を得たので、さっそく購入してみました。価格は4,850円です。商品が届きましたが、説明書が添付されていないですね;商品説明欄には、バギーカーにCDSセンサー(光センサー)が付いていて、黒い線や白い線を検出してくれるそうです。

メーカー製品情報を翻訳してみる

商品説明欄にメーカー製品情報の外部リンクがあったので、クリックしてみたら海外サイトへ飛びました。言語は、英語になります。こちらのブログをそのまま翻訳すると著作権などの問題に引っ掛かる恐れがありますので、かいつまんでご紹介します。(筆者は翻訳が本業でない上にプログラミング初心者です。誤訳はご容赦下さい。)

ライントレースバギーカーが動く仕組み

バギーカーの下には2つのLEDが付いています。LEDは光センサーになっていて、常時光の反射を測定しています。光センサーが黒いラインを通過すると、反射光のレベルが少なくなります。すると、光センサーはモータードライバーボードを通してマイクロビットに信号を送ります。マイクロビットが信号を受け取ると、黒いラインの上をなぞって走行するようにバギーに命令を発します。右のタイヤのモーターを回転させるときは左のタイヤのモーターを切り、左のモーターを回転させるときは右のタイヤのモーターを切るといった具合にマイクロビットがバギーを操作することでラインをトレースしていくのですね。

材料を確認しよう

ひとつひとつのパーツを確認してみます。

ライトアングル・ホビー・ギアード・モーター×2


90RPMのギヤードホビーモーターになります。RPM(アールピーエム)は、1分間に何回転するかの単位です。こちらのギヤードホビーモーターは1分間に90回転するということになりますね。3Vと6Vの間の電圧で動作するモーターです。

ホビーモーター用ホイール×2


直径68mmのホイールです。プラスチックホイールにゴム製のタイヤがセットされています。

マイクロビット用モータードライバーボード×1


モータードライバーボードは、2つのモーターを「正転」「逆転」「制御」したり、他のピンへアクセスするためのものになります。

バギーシャーシ×1

T字型パーツ×4

スペーサー×1

30mm皿ねじ×2

12mm皿ねじ×2

6mm皿ねじ×8

六角ナット×4

20mmプラスチックスペイサー×4

15cm の黒・白・緑・青の電線(各1本ずつ)

16mmの金属ボール×1


ライントレースカーの後輪に使います。

単三電池4本バッテリーケース×1

ライントレース用拡張ボードのキット×1

ライントレースバギーカーを組み立てよう

モーターに電線をハンダ付けする

白・緑・青・黒の電線の端をモーター端子にハンダ付けをします。電線の端のビニールを剥いてモーター端子(銅部分)の穴に通してからハンダ付けを行います。

モーターを固定する

①シャーシから保護カバーを外します。ピッタリくっついていますが、ツルンと剥がれます。

②T字型パーツを画像のようにはめ込みます。このとき、シャーシにある「TOP」の文字が上になるようにします。

③30mmの皿ネジと六角ナットでモーターを固定します。反対側も同じように固定しましょう。このとき、緑の電線と青の電線が上向きになるように取り付けます。

キャスター(後輪)を取り付ける

①バギーシャーシの穴が空いている部分に、スペーサーとキャスターを重ねて12mmの皿ねじ×と六角ナット×で取り付けます。裏側から皿ねじを通して、六角ナットを被せます。2箇所仮止めをしましょう。

バギーシャーシをひっくり返して、裏側から六角ナットをラジオペンチなどで固定しておきます。ドライバーで皿ねじを回して固定しましょう。

モータードライバーボードを取り付ける

①6mmの皿ねじでプラスチックスペイサーを4個取り付けます。

②6mmの皿ねじでモータードライバーボードをプラスチックスペイサーの上の取り付けます。この時、ねじ端子台をシャーシの中央に向けて下さい。ソケットが外側になるようにします。

モータードライバーボードへモーターを接続する

①モーターの電線の先端の被覆部分を1cmほど剥きます。

②ねじ端子台と電線をドラーバーを使って接続します。
●白⇒P12
●緑⇒P8
●黒⇒P16
●青⇒P0
に繋ぎましょう。

基盤へ抵抗器を取り付ける

①黄・紫・茶色の抵抗器は470Ωです。R1, R2, R8,R9へ取り付けます。

②赤・赤・赤の抵抗器は2.2kΩです。R3, R4へ取り付けます。

全6カ所て抵抗器をハンダで付けましょう。

基盤へICホルダーを取り付ける

ICホルダーをU1に取り付けます。ICホルダーの凹んでいる部分と、基盤に白色でシルク印刷されている凹み部分が同じ方向になるようにハンダ付けをします。


基盤へポテンションメーターを取り付ける

ポテンションメーターをR7に取り付けます。

基盤へLDRを取り付ける

LDR(光依存抵抗)をR5とR6を取り付けます。

基盤へ赤のLEDを取り付ける

赤のLEDをR3とR4に取り付けます。
LEDは足が短いほうが-で、長い方がプラスです。

-はLEDが平になっているのが分かります。

基盤にあるイラストとプラス・マイナスの向きを間違えないようにハンダ付けしましょう。

LEDの足を90度に曲げます。

基盤へ透明のLEDを取り付ける

透明のLEDをLED1とLED2に取り付けます。

ICをICホルダーに取り付ける

ICをICホルダーに差し込みます。向きがあるので注意して下さい。

ICの凹んでいるところとICホルダーの凹んでいるところを同じ向きにしてから差し込みます。

電線を基盤に取り付ける

電線と基盤をハンダで繋げます。電線の先端の被覆を少し剥いてから、
●Out 1 ⇒青
●Out 2⇒黄
●+v⇒赤
●0v⇒黒
に繋ぎましょう。

タイヤをバギーに取り付ける

バギーに取り付けたモーターのプラスチック部分にタイヤをはめ込みます。

基盤をバギーに取り付ける

①プラスチックスペイサーと6mmの皿ねじ、六角ナットで基盤をバギーに取り付けます。

②まずは、バギーにプラスチックスペイサーと六角ナットを取り付けましょう。

③バギーをひっくり返して、皿ねじで基盤を固定します。

④バギー中央の穴から電線4本を通して表側に出します。

⑤モータードライバーボードのねじ端子台に以下のように電線を繋ぎます。
●黒⇒GND
●青⇒P2
●赤⇒3V
●黄⇒P1


バギーにバッテリーボックスを取り付ける

スティッキーパッドを使って電池ボックスをバギーに取り付けます。

電池ボックスのスイッチ部分と

バギー本体中央の穴を合わせて取り付けます。

バギーの裏側で電池ボックスのon /off 切替が出来るようになります。

電池ボックスの赤と黒の電線は、モータードライバーボードのねじ端子台のpower部分、
●BLACK(-)⇒黒
●RED(+)⇒赤
を繋ぎます。

プログラムをダウンロードしよう

マイクロビットにライントレースカーのプログラムをダウンロードいます。
https://www.kitronik.co.uk/zip/microbit-kitronik-line-following-buggy.zip
上記URLをクリックするとジップファイルでコードがダウンロード出来るので、自分のパソコンで解凍してからマイクロビットにコードを転送しましょう。

※転送の仕方は、こちらの記事で解説しています。

コースを準備しよう

ライントレースカーを走らせるためのコースを作ります。白い画用紙に、黒い絶縁テープやマジックで2cm幅のコースを作りましょう。

カーブしている部分は、絶縁テープに切り込みを入れました。ちょっとカクカクしていますね;

ライントレースカーを走らせよう

マイクロビットをマイクロビットボードのコネクタに差し込んで、バギー裏面にある電池ボックスのスイッチをオンにしてコースを走らせてみましょう。スイッチをオンにするとタイヤが動き出しますよ!

ライントレースカーのセンサーが黒い線を外れたのを察知するとバギーが黒いラインの上を通るように軌道修正して、赤いLEDが点灯します。

思ったよりも速度が遅いですが、きちんと黒い色に沿って走ることが出来ました。成功するととっても嬉しいですね!

プログラミングを覗いてみた

ふとライントレースカーのプログラムが気になったので、中身を見てみることにしました。さきほどマイクロビットにプログラムを転送するためにパソコン内に保存していましたので、試しにクリックしてみると中身は見れませんでした。そこで、マイクロビット JavaScript ブロック エディタの「ファイルを読み込む」からライントレースカーのプログラムファイルを読み込んでみました。

JavaScriptで表示されたので、ブロック表示に切り替えてみます。

ブロック表示でも、中身を理解出来ませんでした;まだまだ修行が必要なようです。

おそらく、前述したように黒のラインを読み取って左右のモーターの動きを調整しているのでしょう・・教えて、偉い人!!(震え声・・)

まとめ

ライントレースカーのキットは、想像以上におもしろく失敗率も少ないと思われます。電子工作とプログラミングが初心者の人でも、十分に楽しめる教材なのではないでしょうか。ちなみに、今回はハンダ付けの部分は息子を頼り、電子工作を英訳する部分は旦那さんに頼りました。いろんな人を巻き込んでひとつの作品を作り上げるのも、また面白いものです。本音を言うと、プログラミングの部分まで自分で自由自在に作成することが出来たら超楽しいだろうなぁと思います。ここは、もっとプログラミングの勉強をするしかありませんね。