制御部の検討

機構部分は見えてきたので、モーターを回す制御部分を作りました。先日、メイカーズワークショップで買ってきた、ちっちゃいものくらぶさんのArduino nano互換品を使ってDCモーターを回します。モータードライバーは、秋月電子で買ったTA7291Pを使い、ボール排出間隔を調整する丸板のモーター、発射部のモーターの2個をPWM制御します。とりあえずブレッドボードで仮組をしました。パソコンのUSBとArduino nanoを接続し、TA7291Pに供給するモーター電源は、5VのACアダプターを使いました。
ArduinoマイコンでPWM制御を使った自作卓球マシンの製作

 

実験の様子です(注意!音が出ます)。

 

左側の可変抵抗器とモーターは、ボール排出間隔のコントロール、右側の可変抵抗器とモーターは、ボール発射部のスピードをコントロールします。可変抵抗器の電圧をA/D変換してモーターへは、PWM出力します。左側のモーターは正逆できるように入力ピンをHI、LOWすることで回転方向を変えています。 モーターにどの位の電流が流れていているか知りたいので直流電流計を接続しています。

 

オシロスコープでPWM出力を確認、可変抵抗器を最小、HIの部分が小さいです。新しいデジタルオシロスコープが欲しいなぁ~
ArduinoマイコンでPWM制御を使った自作卓球マシンの製作

 

デューティ比、50%くらい。
ArduinoマイコンでPWM制御を使った自作卓球マシンの製作

 

変抵抗器を最大、モーター回転が一番、多い状態です。
ArduinoマイコンでPWM制御を使った自作卓球マシンの製作

 

自作卓球マシンの機構本体にモーターを取り付け、配線しました。
ArduinoマイコンでPWM制御を使った自作卓球マシンの製作

 

実験してみます(注意!音が出ます)。

 

あとは、この回路のプリント基板化とケースに入れることを考えます。また、肝心の電源をどうするかで悩んでいます。自宅に卓球台があれば、100Vコンセントから電源を取るのが一番ベストですが、リビングに卓球台を置いてしまうと家族が座る場所もなく、片付けて置いておくスペースもありません。適当に机などを持ってきて練習はできそうですが、やはり卓球台でしたいですね。おそらく卓球場、体育館などに持って行くと100Vコンセントから電源を取ることは難しいので、持ち運びできるように電池式で考えています。

 

TA7291Pのモーター電圧降下はデータシートから最大2.4Vとなっていて、排出間隔のモーターはRE-260RA、発射部のモーターはRE-280RAで共に定格電圧は3Vです。モーターに供給する電圧は、2.4V+3V=5.4Vは欲しいところです。

 

そこで、単一電池4個を直列に接続し6Vにして実験しましたが、ボールを入れる箱にボールを一杯(約70個)に入れるとトルクが必要で電圧降下を起こし、発射部のモーターの回転数が落ち、負荷が軽くなると回転数は上がってきます。う~ん、どうしようかな~。色々と調べましたが、結局、AnkerのPowerCore 10400のUSBモバイルバッテリーをアマゾンで購入し使ってみることにしました。このバッテリーは、ふたつのUSBコネクタを持っているのでモーター電源を別々にできそうです。おそらく本来の使い方ではないので使えるかテストしてみます。
自作卓球マシン製作で使うモバイル電源AnkerのPowerCore

 

箱の中身です。携帯できる袋もついています。
自作卓球マシン製作で使うモバイル電源AnkerのPowerCore

 

しかし、モバイルバッテリーも安くなってきましたね。乾電池の場合は都度、購入しなければなりませんが、ちょっと高くてもモバイルバッテリーであれば充電して使えるので利用価値は高そうです。また、USBコネクタを使うことで、100円ショップで売られている100VコンセントからUSBの5Vに変換できる充電器にも対応できます。