センサーとモーターで作る簡単ライントレーサー

このライントレーサーは、安価な光センサーが1個でラインを検知し、ラインの沿って走行する車です。ラインの検知のために自分で照明するランプを持たないので、天井からの照明が頼りです。走らせる場所の照度に合わせて調整する必要がありますが、調整は難しくはありません。シャーシはプラダンをカッターで加工したものです。ネジは使いません。

なお、ここに掲示したデータは、記録をのこすため、すべて自作計測器で得たものです。これらの機器は、信頼できる計測器で校正をしているものではありません。ここに掲示したデータは、「おおよそ」、または「傾向」を見ていただく程度と理解してください。

　作り方

詳しい作り方は、説明書(187KB)を参照してください。

フロント（引っ張りゴムをかけたところ）
モーター軸をタイヤに接触させて駆動する。
フロント（引っ張りゴムを外したところ）
モーター周辺の組み立て、点検の時には開く。
コントローラ
電子部品はラグ板に取り付けている。
ローラー駆動部
モーター軸とタイヤの接触の様子

調整

安定走行させるには、まず光センサーCdS（ここで使用したのは、SEN7004/千石電商です。）の特性を知る必要があります。照度とCdS抵抗値特性を測定しました。照度は、計測機器のページの照度計を使用しました。トレーサーの「照度とモーター制御（左右モーター切替）特性」を測定しました。試験紙は、プリント用紙を使用し、白地は用紙の地そのもの、黒地はアクリル絵具（ジェット・ブラック）を塗ったものです。

CdSの照度と抵抗値特性
白地における抵抗値は、照度の大小に関わらず、大きな変化はないが、黒地については300lxを境に違いがでます。＜拡大＞
トレーサーの照度とモーター制御特性
照度のモーターのON/OFF制御特性を計測しました。上の図の青線と赤線の中間の領域が正しく制御が行われる領域です。安定して走らせるには、調整用の抵抗をこの範囲の中間に合わせます。＜拡大＞

照度によって可動範囲は変化します。明るすぎるところでは、範囲が狭くなり、調整が難しくなります。暗すぎると黒地でコントロール不能（応答速度が著しく遅くなる、または検知できなくなる）になる可能性があります。照度は、３００～４００lxの照度の範囲で使用するのが良いようです。３００～４００lx程度の照度（FHC昼光色蛍光灯３４W直付天井灯の２．３ｍ直下（ほぼ４００lx）か、後述の②のテストで黒地での抵抗値が約１５ｋΩ位を示すところを選ぶと良いようだ）の元に、コースを置き、①白地の上で、リレーが動作する抵抗値をチェックする。②黒地の上で同じ操作を行い、抵抗値を求める。③これら２点の抵抗値のほぼ中間に抵抗値を設定する。

走行テスト

CdSからリレー、モータの制御系の応答速度が遅いため、トレーサーの走行速度とのバランスから、ラインの幅は、３５ｍｍ以上は必要です。ギヤに頼らないで減速させるのはなかなか難しい。モーター軸の径と車輪径の比を大きくすればよいが、モーター軸径は、ほぼ限界。後は車輪径を大きくすることですが、コストが上がる。試作したトレーサでは、幅が狭いと方向を変更するまでの時間が必要なことから、ラインを飛び越えてしまいます。制御系の応答速度の遅さから大きく頭を振って、ユーモラスな走り方をします。

走行コース
上から見ると明らかに厳しいコースであることが分かるでしょう。コースは、チラシの裏を使っています。ときどき大きくコースをずれるのはチラシ裏の色を検知してしまっているためのようです。
(Windows Media形式のファイル：2MB)