タミヤ・ぞう工作シリーズを制御する。

空間スイッチで'ぞう'をコントロールする。?
部品販売店で見つけたシャープ測距モジュール GP2Y0A21YKを購入した。センサーをどのように使うか 考えていたところタミヤ・ぞう工作キット(楽しい工作シリーズ No.94/歩く象工作セット)の自宅ストックを見つけました。センサーは最長80cmぐらいまで計れるので思いついたのが 空間スイッチです。センサーを隠し子供達にみせれば不思議に思うと考え作りました。 電子回路の構造はPIC IC(16F88)を使いセンサーから出力されるアナログ信号をPIC機能のAD変換を使い高さ-->電圧に 変換しています。距離センサーを調べると今ではかなり離れた距離まで測れるタイプも販売されています。写真参照

シャープ測距モジュール GP2Y0A21YK構造・性能・使い方


[赤外線測距センサーGP2Y0A21YKの使い方]


短距離デジタル赤外線測距システムで、10cm~80cmの距離にある物体までの距離をアナログ電圧出力します。 GP2Y0A21YKは赤外線送受信、光学フィルター、信号増幅器がコンパクトなケースに収められており、各種環境光や物体の表面反射に対しての対策がとられています。
シャープ測距モジュール GP2Y0A02YKF6(20cm~150cmまで測定)
シャープ測距モジュール GP2Y0A710K0F(1m~5.5mまで測定)
タイプも有ります。写真参照
今回はPIC 16F88機能のAD変換動作を利用して距離を検出しています。
上記写真に書いてある動作原理説明文の終わりに「その電圧を内部で数値に変えて出力」となっていますが数値とは電圧のことです。


[シャープ測距モジュール GP2Y0A21YK性能]

  • シャープの測距モジュールです。赤外線LEDとPSD(position sensitive
     detector)を使用して、非接触で距離を検出することができます。
  • 測距範囲:10~80cm
  • 出力:アナログ電圧出力
  • 寸法:29.5×13×13.5mm
  • 用途:ロボット・アミューズメント等
  • 電源:4.5~5.5V

距離センサーの出力電圧表(GP2Y0A21YK)

高さ検出方法


出力電圧表のように
最短5cmで3.2V
最大80cmで0.4Vとなっています。
PIC 16F88でのAD変換は10Bit段階になっていますので入力電圧0.5V-3.2Vを電圧変換して最大1024(10Bit) を単純に
160-260
260-360
360-560
で分けています。


空間スイッチセンサーぞう・システム構成

  • 本体  :楽しい工作シリーズ No.94歩く象工作セット
  • CPU :PIC16F88 (8MHz)
  • RAM : RAM 386Byt (プログラム)/ EEROM 256Byt/フラシュROM 4K(プログラム)
  • モーター:IC駆動 TA7267BPX1
  • センサー:音声基板 X 1(無くてもOK)
  • センサー:シャープ測距モジュール GP2Y0A21YK X 1
  • LED :X 3
  • 電源部 :DC12V (単三乾電池 X4)
  • CPU電源:DC 5V
  • モーター電圧:DC 5V

可動機構

  • ゾウ本体駆動部:ギヤーボックス X1、モーター X 1

動作性能

  • 距離検出 :PIC IC アナログ入力AD変換
  • 正転・逆転コントロール
  • 音声基板(無くてもOK)

開発言語

  • Cコンパイラー:FED PIC Compiler Version 14.00
  • 開発ソフトC言語プログラミング
  • ----------------------------------------------------------------
  • 16F88 距離センサー 像ロボット制御 or 内部発信4MHz見本プログラム 08/8/28
  • 注意 'fnprintf'系コマンドを使用する時にはプログラムエリアが4Kbyt以上必要
  • PIC 書き込み CCPMX --> CCP1=RB3に変更して書き込む。
  • 16F88 fnprintf(LCDc,"%04dV",1230) Comand = Memory 4Kbyt Free Only
  • -------------------------------
  • RA0 --> IN I/O(AN0) Analog Input Select VRef+:VDD(5v)
  • RA1 --> IN I/O
  • RA2 --> OUT I/O LED/前モーター
  • RA3 --> OUT I/O LED/後モーター
  • RA4 --> OUT I/O LED/音声合成/li>
  • RA5 --> OUT I/O   LED
  • RA6 --> OUT I/O LED
  • RA7 --> OUT I/O LED
  • RB0 --> I/O
  • -------------------------------

制作マニアル(回路図・プログラム・HEXファイル)ここ

PIC16F88-I/P
■18ピン最強のPICマイコン
◆フラッシュ:4kワード
◆RAM:368バイト
◆EEPROM:256バイト
◆クロック:最大20MHz
◆電源電圧;4.0V(MAX20MHz)~
5.5V(MAX20MHz)
◆10ビットADコンバータ内蔵
◆PWM(CCP),USART,コンパレータ,
SSP機能

高さを変ると動作が変わります。

コンピュータと距離センサーを使って空間にスイッチを造って見ました。
指定された位置に手を置くと’ぞう’さんが設定した動作をします。
手をよけると動作が停止します。

  1.  「前にすすむ」  = ぞうが前進します。
  2.  「後ろにすすむ」 = ぞうが後退します。
  3.  「音を出す」   = 音声が出ます。

機能と使用構造

心臓部シャープ測距モジュール GP2Y0A21YKと音声スピーカー。
ここから出力するアナログ信号をAD変換します。
コンピュータ基板。左より三端子レギュレター・PIC 16F88・モーターIC・コネクター端子・上部は検出番号表示LED
どの距離になったかLEDで表示します。(左側三個)右側は電源ON用LED
後ろの基板は音声発生回路です。無くてもOK、この基板は録音・再生が可能です(10秒X3回)
なぜうごくなかな....の音声アナウンス
看板を作りセンサーを隠しています。

回路全体図

制作・企画

平成22年度 5月編集
タミヤ・ぞう工作キット改造
企画制作:SAVMASA企画

(制作した結果発生した損害に対しては全て自己責任でお願いします。)

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top.gif画像

シャープ測距モジュール
三種類

全体

GP2Y0A21YK
10cm~80cmタイプ

全体

GP2Y0A02YKF6
20cm~150cmタイプ

全体

GP2Y0A710K0F
1M~5.5Mタイプ

全体

モーターIC

全体