ブレッドボードにロジックICを使って電子ルーレットを作る

電子工作で「ルーレットを作る」という記事がＨＰやブログでたくさん紹介されている。PICやAVRマイコンを使って作るという記事が多くあったが、プログラムいらずのロジックICを使った電子ルーレット作りが親しみを感じたし、自分にもできそうなのでその方法で作ってみることにした。 お手本とした記事「電子ルーレットを作ろう～ブレッドボードによる～」

お手本にした記事の通りにブレッドボード上に回路を組みました。電源はACアダプター経由で5Ｖの電圧を使います
画像で「10個のLED」部分はルーレットらしくLEDの配置は円形にしたいのですが、ブレッドボード上では無理なので上下2列の並びとしています。次のステップのユニバーサル基板上で作る場合は実現させたいです。
「2個のロジックIC」はカウンターICの「74HC390」とLEDデコーダーICの「74HC42」です。
左端の回路は一定の周波数で発振する、マルチバイブレータ回路です。

10個のLEDのカラーは緑色を使っています。ルーレットは10個のLEDが同時に点灯することはなく、常に1個しか点灯しないので抵抗器はまとめて1個でも良いはずですが回路が分からないのでお手本通りに抵抗器も10個使いました。

2個のロジックIC。左が「74HC390」(16P)、右が「74HC42」(16P)
硬軟のジャンパ線が錯綜する配線なので挿す位置を間違わないようにするのに細心の注意が必要です

ブレッドボード左端に組んだマルチバイブレータ回路とタクトスイッチです。
電源ONの後、タクトスイッチを押すと10個のLEDが順繰りに点灯し、減速しながら止まるようになっています。
LEDに番号をつければルーレットになるわけです。
LEDが回転、停止する様子を動画でご覧ください

ブレッドボードにロジックICを使って電子ルーレットを作る

ジャンパ線を作る

プレッドボードを使う電子工作では長短、硬軟のジャンパ線をよく使います。市販されている製品で充分間に合うのですが自分で都合の良い長さのジャンパ線を自作することにしました 費用的には市販品を買ったほうが安いかも、ですが精密圧着ペンチを使いこなせるようになりたいと思い、チャレンジです。

Amazonで買ったエンジニア製「 精密圧着ペンチ PA-09」(3,319円)思っていたほど重くはなかったので操作はし易そうだ

ダイス（圧着する型）は 1.0 1.4 1.6 1.9mmの４ポジションで1.0や1.4mmがあるので極細のコンタクトピンにも対応できるらしい

ジャンパ線にするワイヤーの被覆を5mmぐらいワイヤーストリッパーを使って剥く
画像は1cmぐらい剥いていますので後でカットしました。

画像の右の部品ーコネクタピン（呼び名は他にもあるらしい）にワイヤーを固定して左のハウジング（容器）に挿し込んで完成となる

コネクタピンをつぶれない程度の柔らかさでダイスに軽く挟んで固定する。（このコンタクトピンは1.6mmのダイスでしっくり収まった）
このコンタクトピンの芯線圧着部に先端を剥いたワイヤーを差し込んで置く
圧着ペンチをしっかりと握ってかしめる
コンタクトピンの被覆圧着部も同様にかしめる。

２ヶ所の圧着が完了したコンタクトピン。大きさの比較で１円玉を置いてみました。

圧着が完了したコンタクトピンをハウジングに奥までしっかり挿し込んでジャンパ線の片側が完成です

ワイヤーのもう一方も同様の作業をして圧着、挿し込みを完了させます。
ワイヤーの両端の工作が完了したのでこれで１本のジャンパ線のできあがりです。
１本のジャンパ線を作るのに手間がかかり、時間もかかるので費用対効果で言えば割りに合わないかも知れないが、作る喜びは感じられるので暇な時間にせっせと作ろうと思う。

ライントレース・カーを作る その６

「ライントレース・カーを作る」６回目の記事です。今回でこのテーマの最終回となっています。今回は基板他パーツの配置、リード線の結線、そしてテスト走行となっています。

前回までに出来上がった３枚の基板です。これらを車体となっているユニバーサルプレートに載せて結線作業です

車体に基板他のパーツを載せました。まだリード線の結線はしていません。車体はユニバーサルプレートを挟んで２層構造となっています。
下層に前からセンサー基板、ボールキャスター（前輪）、ダブルギアモーター、タイヤとなっています。
尚、ボールキャスターの位置がセンサー基板取り付けのため当初より内側に配置、固定しています。
上層は前から論理回路IC基板、モーター制御基板、電池ボックスとなっています。

結線１：この工作ではリード線の結線をほとんど空中配線でハンダ付けします。ミニスイッチも空中に置いたままで配線、ハンダ付けになっています。

結線２：リード線が錯綜しているのでまとめられる線同士はビニールテープで結束しました。画像の黒色ビニールテープはGND線同士です。

センサー基板は車体の先端にセンサーが床に向くように（基板を裏返し）してネジ止めします。この時センサーが床から約5mm程度の高さになるようにネジとナットを調整しました。

車体前面を見た画像

右側面を見た画像

車体後方を見た画像

スケッチブック用紙を４枚つなげて作った自作のテストコース
黒色の線はビニールテープを貼り付けています。最初に作ったコースはカーブがきつい部分があり、脱輪走行が起きるのでその部分はガムテープで修正しました。
テスト走行の様子をTouTubeにアップしましたのでご覧ください。

line trace car

「ライントレース・カーを作る　その５」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その４」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その３」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その２」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その１」はこちら

ライントレース・カーを作る その５

「ライントレース・カーを作る」５回目の記事です ３枚目の基板「モーター制御基板」を作りました

基板は「論理回路IC基板」と同じ「ICB-91」を使用します。
モーターを制御するICは「TA7291P」で、左右の車輪を独立した形で駆動させるために２個使います。

基板製作中の画像は撮り忘れたのでいきなり完成写真です。
他の基板に接続するためのリード線が多いので端子の番号を間違わないようにハンダ付けするのに気を配りました。

「ライントレース・カーを作る　その４」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その３」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その２」はこちら
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ライントレース・カーを作る その４

「ライントレース・カーを作る」４回目の記事です。 今回は2枚目の基板「論理回路IC基板」を製作します。

使用した基板はサンハヤト ICB-91 です。この基板もIC部品の取扱いに便利な回路プリントとなっています。
20PまでのIC部品を1個真ん中に配置すると１つのピンについて４つの連結されているピンがあるのでジャンパ線やリード線をハンダ付けするのが楽にできます

使用した論理回路ICは「74HC00」(NAND回路)です。

ここで使うジャンパ線やリード線の本数が少ないこともありますが配線図もスッキリした感じです。

完成した「論理回路IC基板」です。
基板にハンダ付けしたICソケット(14P)にIC-74HC00を挿してあります。

「ライントレース・カーを作る　その３」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その２」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その１」はこちら

ライントレース・カーを作る その3

「ライントレース・カーを作る」3回目の記事です。 前回フォトリフレクターの機能を理解したのでいよいよ"センサー基板"の製作です

使用する基板は普通のユニバーサル基板ではなく、サンハヤトの型番ICB-86という基板を使いました。
この基板はこの図面でも分かりますが、真ん中に2ラインの連結された端子穴があり電源ラインとして利用できます。また中心にも３ホールずつ連結されたパートがあり、使用するICの足への導線として利用できます。
ブレッドボードに似た感覚で使用できそうです。

ICB-86基板の表裏面画像です
右の部品面にもハンダ面のホールパターンがシルク印刷されているので電子部品の配置が極めて楽にできます。
左がハンダ面の画像です。

基板に電子部品「フォトリフレクター」、「20ｋΩ半固定抵抗」、「220Ω・2ｋΩカーボン抵抗」を配置。ジャンパ線で接続、ハンダ付けです。
他の基板や電源への接続用リード線も配線してハンダ付け、これでセンサー基板の製作は完了です。

「ライントレース・カーを作る　その２」はこちら
「ライントレース・カーを作る　その１」はこちら

ライントレース・カーを作る その２

「ライントレース・カーを作る　その２」です。前回作った車体には３枚の回路基板を載せますが今回はラインを識別するためのセンサー、反射型フォトセンサ(フォトリフレクタ) - 「RPR-220」- の動作確認をしました。

反射型フォトセンサ(フォトリフレクタ) 「RPR-220」
右側のLEDが赤外線LEDです。回路基板製作の前にブレッドボードに回路を組んでセンサーの動作確認をしました。

ブレッドボード配線図
センサーの他に「半固定抵抗　20kΩ」、「ロジックIC 74HC14」等を使っています

ブレッドボード回路の実写
電源はACアダプター経由の5Vを使用
赤外線LEDが紫色に点灯しています。（デジカメでは識別できるが肉眼では見えません）

電源をONにしてフォトリフレクター「RPR-220」を白いボール紙で覆うと接続されているLEDが点灯しました。

フォトリフレクター「RPR-220」をボール紙の黒色テープを貼った部分で覆うとLEDは消灯しました。
LEDをDCモーターに置き換えればモーターが回転する、停止するということが分かります。
LED点灯、消灯の様子は下の動画で確認できます


「ライントレース・カーを作る　その１」はこちら

フォトリフレクター RPR220の動作確認

ライントレース・カーを作る その１

孫に喜んでもらうために・・・といういつもの理由で、紙などに書かれた黒い線に沿って走る模型の車、ライントレース・カーを作ることにした。参考書はＣＱ出版「親子ではじめる電子回路入門」です

車体の製作：使用部品（タミヤ製品のオンパレード）
タミヤ（TAMIYA）「DOUBLE GEARBOX」
タミヤ（TAMIYA）「UNIVERSAL PLATE SET」
タミヤ（TAMIYA）「BAll CASTER」
タミヤ（TAMIYA）「SLIM TIRE SET」
先ずは車の心臓部となるモーター「DOUBLE GEAR BOX」の組み立て工作です

一つのギアを組み立て。横に延びている金属棒が片側の車輪軸となる。

もう一つのギアを組立てて前のギアとドッキングすれば、"DOUBLE GEAR BOX"の出来上がり。

二つのDCモーターをはめ込み、カバーを被せてダブルギアモーターが完成。
画像では上部の白色のパーツがモーターです

単３乾電池Ｘ２本をモーター端子にクリップで接続し、導電テスト、モーターが始動し車輪軸が回転して成功です

モーターギア、ボールキャスターを車体ボデーとなるユニバーサルプレートに載せて、ネジ止め固定。

タイヤはスリムタイヤセットの36mm径を使用。
これで車体部分の製作は完了。次回は３つの基板を作ります。