モータシールド 説明書
No．2014-M01
Data． 2014.08
モータシールド
Ａｒｕｄｕｉ ＮＩＮＪＡｎｏ
V1.0
取り扱い説明書
ご注意：本書の内容をご確認の上正しくお使いください。
2014 年８月
第１.1 版
ミューテック
1 はじめに---2 2 梱包物一覧---2 3 概要---3 4 特長---3 5 NINJAno の説明 ---4 6 使用例---5 7 製作---7 8 ジャンパーの設定---8 9 Ａｒｄｕｉｎｏコネクタ部---10 10 ポート割り付け --- 11 11 ハードウェアその他 ---13 12 スケッチ例 ---15 13 回路図---16 14 主要部品一覧 ---16 15 関連資料---16 16 取り扱い上の注意 その他 ---17 17 ＮＩＮＪＡno について ---17 18 問い合わせ ---17モータシールド 説明書
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はじめに
Ardui NINJAno は、Arduino のモータシールドです。
ArduinoUNO の CPU(ATMEGA328P)を搭載することで CPU ボードにもなります。 （本製品は、シールドですのでCPU は付属しませんのでご了承ください） 本書は、『標準仕様（シールドタイプ）』と『ライントレーサタイプ』の2 種類について記載しますので、 御注文内容に合わせて本資料を参照ください。
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梱包物一覧
下記梱包物リストと納品物のご確認をお願いします。 （ご注文の形態で一部異なる場合があります。）１）基本構成部品
① NINJAno 基板 1 枚 （本シールドに必要な部品実装済み） ② ＬＥＤ 3 個 ③ タミヤ ボールキャスター 1 セット（２個） ④ タミヤ ギヤボックス 1 個 ⑤ タミヤ タイヤ 1 セット（２個） ⑥ 説明資料（本書） ２）ライントレーサ用（基本構成部品以外） ① ショートピン 4 個 （予備 1 個含む） ② フォトセンサー 3 個モータシールド 説明書
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概要
本シールドは、モータドライバ２個を搭載し、タミヤのギヤボックスも搭載したモータシールドです。 乾電池搭載で、単独で走行可能なシールドです。また、CPU を搭載することで、各種シールドや各種センサー類 を追加可能です。 モータ制御の学習やライントレーサ等に使用可能な製品です。4
特長
◎ タミヤのギアボックス・タイヤ・ボールキャスターを組立実装するのみで完成するキットです。 ◎ Arduino のシールドとして動作します。☆ CPU ボードは、Arduino UNO 及び互換機（GR-SAKURA 等）を接続可能です。 （電源電圧５V、3.3V 品の CPU ボードをサポート） ☆ Arduino MEGA も搭載可能です。 ◎ フルブリッジモータドライバ DRV8830 を 2 個搭載し、DC モータ 2 個を制御できます。 ☆ DRV8830 採用での特長 ★ I2C インターフェースで、コマンドレベルで PWM 制御可能。 ★ コマンド発行でのモータ動作中は、CPU は別の処理が可能。 ★ 過電流・過熱等のシャットダウン及び I2C ステータス通知可能。 ◎ シールドにタミヤのギヤボックスを搭載する対応で、ボードをシャーシーとして利用可能にしました。 ◎ ATMEGA328P ソケット搭載で、CPU 挿入で動作可能です。
☆ 書き込みは、Arduino UNO（CPU 無し）又は ISP コネクタから書き込み可能です。 （ISP コネクタ及び I/F ボードは、別途準備願います） ☆ Arduino の各種シールドを実装可能です。 （注：IO ポートの重複が無いように確認が必要です。） ◎ SparkFun 超小型ブレッドボード 搭載可で、センサー等を簡単に追加可能です。 ◎ ライントレーサー用にフォトセンサーを付属しています。（別途半田付け実装必要です） ◎ 回路用電池（CPU ボード用電源含む）とモータ用電池を搭載し外部電源が不要です。 ☆ 電池は、市販の単三乾電池、単四乾電池又は充電式エボルタ等のニッケル水素電池が使用可能です。 ◎ 走行は、裏・表両面にて可能です。（注：CPU ボード or シールドを搭載時は片面のみ） ◎ 3 軸加速度センサー＆ジャイロセンサーを追加することで、倒立走行が実現可能なハードウェアです。 （本機能には、別途センサー追加＆スケッチの作成が必要です）
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NINJAno の説明
以下に主要部分の説明を行います。 ＜表＞＜裏＞
ボールキャスター ギヤボックス （モータ 2 個） タイヤ 単３電池 ２Ｘ２ 単４電池 １Ｘ２ モータドライバーＩＣ 電源スイッチ フォトセンサ ＩＳＰ コネクタ（別途準備品） リセットスイッチ シールド接続コネクタ ＣＰＵボード接続コネクタ ＣＰＵ(ATMEGA328P)用 ＩＣソケット フォトセンサー 調整用ボリューム （3 個） 写真は、実物と一部 異なる場合があります。 （以後同様） CPU の 1 ピン側
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使用例
１）シールドでの使用
本NINJAno をシールドとして使用する場合は、Arduino UNO 等の CPU ボードにスケッチを書き込み動作させます。
CPU ボードは、下記のように実装します。
電源は、上図の左下の電源スイッチ 2 個を ON 側(左側)にすることで電源が入ります。 （電池は、実装願います） スイッチ説明 SW3（上側：黒いスイッチ）：CPU ボードに電源を供給します。（注：未実装で、常に CPU 給電の対応とします） SW2（下側：白いスイッチ）：本シールドの電源スイッチです。 ＊ 組み立ては、別記『製作』を参照ください。 ＊ スケッチの書き込みは、『使用方法』を参照ください。２） CPU としての使用
本 NINJAno の CPU ソケットに ATMEGA328P（又は ATMEGA168P）を搭載することで、CPU ボードとして動作します。 この場合、市販の各種シールドの挿入、SparkFun 超小型ブレッドボードで機能追加が可能です。
＊ タブレイン殿 TAB シールド V1.1 搭載例 ＊ SparkFun 超小型ブレッドボード搭載例 電源は、左下の電源スイッチＳＷ２（白いスイッチ）を ON 側(左側)にすることで電源が入ります。 注：本製品は、シールド製品ですのでCPU は、ユーザにて準備願います。 CPU 搭載時は、CPU の向きに注意してくだ さい。
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（Arduino UNO の CPU を転用することをお勧めします。）
３）ライントレーサとして使用
本 NINJAno は、ライントレーサとして使用することができます。 ライントレーサとして、搭載したフォトセンサー3 個のＯＮ/ＯＦＦ状態にてラインをトレースして 本ＮＩＮＪＡｎｏをラインに沿って走行可能です。 ライントレースを行うソフト（スケッチ）は、本製品には付属しておりません点ご了承ください。 ライントレーサとして使用する場合は、以下の準備を行います。 １）ＣＰＵとして使用可能な用に ATMEGA328P を実装します。 前章の内容を参照ください。 ２）フォトセンサー実装＆調整 フォトリフレクタ（反射タイプ）ＬＢＲ－１２７ＨＬＤを実装します。 詳細は、ライントレーサ用組立を参照ください。 センサーの感度は、背面のボリュームにて調整します。 （センサー調整用のサンプルスケッチを別途準備し提供致します） ３）ボールキャスターを反対側に装着します。 ４）上下反対にして走行させます。 電源は、左下の電源スイッチＳＷ２（白いスイッチ）を ON 側(左側)にすることで電源が入ります。
補足１：ライントレーサー時は、ＣＰＵボードやシールドは高さ制限で搭載できません。 補足２：電源スイッチＳＷ２は、反対の面に実装変更も可能です。
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４）パーツの選択（変更）
本ＮＩＮＪＡｎｏは、タミヤ製の以下のパーツを選択可能です。 標準製品は、下記の『ツインモーターギャーボックス』と『スポーツタイヤ』をセットにしております。
ギアボックスは、いくつかのギヤ比を変更可能です。（本製品では、低速ギア比の設定を推奨します。）
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製作
当面は、組み立てた製品での提供とします。 ＮＩＮＪＡｎｏを変更（変身）する情報として今後順次情報をサイトにて公開致します。 補足：製品には、ギヤボックスとボールキャスターの取付の説明資料を同梱しています。No． 2014-M01
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ジャンパーの設定
１）ＪＰ１
下記のように使用方法に合わせて設定してください。 シールドとして使用時に搭載する CPU ボードの電源仕様に合わせて、５V 又は３．３V を選択してください。 （ArduinoUNO は、５V 動作より５V 側にショートピンを挿入します。） ＪＰ１ ： 本ボードの電源５Ｖor３．３V の選択。 補足：３．３Ｖは、本ボードの電池から昇圧レギュレータで５Ｖにした電圧をＣＰＵボードに供給（電源スイッチ ＳＷ３ ＯＮ時） して、ＣＰＵボードから得る３．３Ｖを本ＪＰ１にて接続します。 よって、ＣＰＵボードから３．３Ｖ供給可能なＣＰＵボードに限ります。２）ＪＰＰ３
フォトセンサーへの電源供給用のジャンパーです。 本ジャンパーを半田でブリッジすることで、フォトセンサー（８個）が動作可能となります。 補足：標準製品は、本ジャンパーはオープンです。No． 2014-M01
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３）フォトセンサー選択
本ボードには、フォトセンサーが８個搭載可能です。かつ、２個は実装位置を２ヶ所から選択可能。 この８個のフォトセンサーから３個を選択して、ＣＰＵのＩＯポート（Ｄ２，３，４）に割り付けします。選択用のジャンパーは、下記です。
フォトセンサーとジャンパーの関係を以下に示します。
中心の３端子が、ＣＰＵボードに配線しています。
周りの８端子が、各フォトセンサーに対応しています。
ジャンパー設定は、周りの８端子と真ん中の ３端子をジャンパー（ショートピン使用）する ことで選択できます。 例： 真中は、右側中央センサ選択 左右は左側左右センサ選択
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Ａｒｄｕｉｎｏコネクタ部
Arduino UNO のコネクタ部の配置を以下に示します。
詳細は、回路図を参照ください。 ＣＰＵボードやシールドを挿入する時は、ピンのずれが無いようにご注意ください。No． 2014-M01
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ポート割り付け
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標準品に付属のフォトセンサー3 個を搭載することで、ライントレーサーに変更可能です。 また、付属の3 個の LED を搭載することでセンサーの ON/OFF 状態等を CPU より表示できます。 以下にLED とフォトセンサーの位置と IO ポートの関係を示します。
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ハードウェアその他
１）ＬＥＤについて
ＮＩＮＪＡｎｏには、２個の内蔵（面実装）ＬＥＤがあります。
① Ｐｏｗｅｒ ＬＥＤ ：＋５Ｖ通電で点灯します。
② モータドライバーエラーＬＥＤ ：DRV8830 の FAIL で点灯（2 個ﾜｲﾔｰﾄｵｱ接続）
① の
PowerLED が消灯や暗くなった場合、単四電池の残量が少なくなっています。
② のモータドライバーのエラーについては、DRV8830 のデータシートを参照ください。
２）電池について
電池は、乾電池又は充電式ニッケル水素蓄電池（エネループ・エボルタ等）が使用可能です。 単四電池（2 本）は、CPU 等の電子部品用電源です。（供給可能電流は、約２００ｍA です） CPU 用電源回路の参考情報： http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12033 モータ用電源は、単三電池４本をモータドライバＩＣに供給しています。 各電源の電圧は、下記ＴＰ端子で確認できます。①
②
ＧＮＤ 内部電源用電池電圧 モータ電源用電池電圧No． 2014-M01
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３）＋５Ｖアジャストについて
ボード用の＋５Ｖ電源は、昇圧レギュレータで作成しています。 電圧は、ボリュームで調整します。出荷時に＋５Ｖに設定しています。電源部回路図は、下記です。
半田ブリッジ（ショート済み） ５Ｖ確認用ＴＰ端子 電圧調整用ボリューム CPU 動作が異常な時は、５Ｖの電源 電圧の確認を行い、５V で無い場合 はテスターにて電圧を確認して５V にボリューム調整をお願いします。
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４）モータドライバについて
モータドライバーは、ＤＲＶ８８３０（ＴＩ）を使用しています。 ＩＣの詳細は、ＴＩのデータシートを参照願います。 Ｉ２Ｃのアドレスは、下記です。 モータ１のＩ２Ｃアドレス ０ｘ６０ モータ２のＩ２Ｃアドレス ０ｘ６１
５）フォトセンサー実装について
フォトセンサー（フォトリフレクタＬＢＲ－１２７ＨＬＤ）は、ライントレーサー用ですが、標準タイプに 実装して手でかざしてモータを動作させる等のスケッチで使用も可能です。 以下に各フォトセンサーの間隔と実装の情報を示します。 本NINJAno をライントレーサとして使用する場合は、フォトセンサーは、通常反射光を受信しています。 ライントレース用の線（黒色）上では反射光を受信できずOFF 状態となるように各センサーのボリュームを調整してくださ い。 補足：蛍光灯等の外来光でもON となる場合があります。12
スケッチ例
スケッチのサンプルは、別途公開致します。No． 2014-M01
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回路図
回路図は、別途公開します。14
主要部品一覧
補足：抵抗＆コンデンサ等は除いています。15
関連資料
関連情報のURL を以下に示します。 ① モータドライバーＩＣ ＤＶＲ８８３０ （ＴＩ） ・ 秋月電子通商の情報 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06237/ ・ ストロベリー・リナックスの情報 http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12030 ② タミヤ製品 ・ ツインモータギヤーボックス http://www.tamiya.com/japan/kousaku/k_products/70097_2motor.htm ・ ダブルギヤボックス http://www.tamiya.com/japan/products/70168double_gearbox/index.htm ・ ボールキャスタ http://www.tamiya.com/japan/products/70144ball_caster/ ・ スポーツタイヤセット（56mm 径） http://www.tamiya.com/japan/products/70111sports_tire/index.htm ・ ナロータイヤセット(58mm 径) http://www.tamiya.com/japan/products/70145narrow_tire/index.htm ③ フォトセンサー フォトリフレクタ（反射タイプ） ＬＢＲ－１２７ＨＬＤ ・ 秋月電子通商の情報 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04500/ ④ スケッチ参考ＵＲＬ ・ http://www.eleki-jack.com/FC/2013/10/drv8830drv88323.html ・ http://makers-with-myson.blog.so-net.ne.jp/2014-05-19・
http://atagan-memo.blogspot.jp/2013/07/arduinoi2c.htmlNo． 2014-M01
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取り扱い上の注意 その他
◎ 本ＮＩＮＪＡｎｏは、シールドですのでＣＰＵボードが別途必要です。
◎ 本シールドをＣＰＵボードに変更して使用する場合は、Arduino UNO の CPU を差し替える
か、別途 Arduino UNO のブートローダーを書き込んだ ATMEGA328P（又は ARMEGA168P）を準備願います。 ◎ 本ＮＩＮＪＡｎｏＶ１．０は、モータ用電源は常にモータドライバーＩＣに通電していますので、 以下の点にご注意ください。 ☆ 長時間使わない場合は、電池を抜いてください。 ☆ モータ動作中に電源スイッチをＯＦＦしてもモータは動作を継続しますので、 モータが停止した状態で電源ＯＦＦしてください。 （モータドライバーに動作コマンドを送った状態を保持の為） 補足：スケッチの起動時に数秒モータを動作させない記述を入れ、リセットスイッチ を押してから電源スイッチをＯＦＦする等の対応をお願いします。 ◎ 本シールドには、本書で未公開の回路も搭載しています。（実験用です） 今後、状況に応じて公開します。 ◎ 本ＮＩＮＪＡｎｏは、オープンソースハードウェアとして情報を公開します。
