2-1.スマートカーの組み立て

2019年9月5日

スマートカーを組み立て方法について説明します。以下の説明通り順番に組み立てて下さい。

キット同梱内容

まず初めに以下の同梱内容について確認して下さい。

【同梱内容】
1)ESP32開発ボード * 1
2)カー・シャーシ * 1
3)カー・モーター * 2
4)バッテリーケース * 1
5)前輪タイヤ * 2
6)後輪タイヤ(ユニバーサルホイール) * 1
7)モータ取り付けバケット * 4
8)M3*30mm 平ネジ(モータ取り付け用) * 4
9)M3*10mm 平ネジ(電池ケース取り付け用) * 2
10)M3ナット(モータ取り付け用、電池ケース取り付け用) * 6
11)M3*6mm ネジ(シリンダー取り付け用) * 10
12)M3*25mm シリンダー(超音波センサーおよび後輪タイヤ取り付け用) * 4
13)M3*40mm シリンダー(モーター制御IC取り付け用) * 1
14)ミニブレッドボード(170穴) * 2
15)超音波センサー及び取り付け板 * 1
16)サーボモータ及び取り付け板 * 1
17)M2取り付けネジとナット * 2
18)ジャンパーケーブル 10cm オスーオス1束 * 1
19)ジャンパーケーブル 15cm オスーオス1束 * 1
20)ジャンパーケーブル 15cm オスーメス1束 * 1
21)3mm 緑LED * 1
22)モーター制御IC * 1
23)抵抗200オーム * 1
24)コンデンサ 0.1μF * 1
25)コンデンサ 1200μF * 1

キット組み立て

組み立ての大まかな順序は以下の通りとなります。

1)モーター部と電池ケースの取り付け
2)超音波センサー部の取り付け
3)後輪タイヤ部の取り付け
4)モーター制御ICと配線
5)ESP32開発モジュールと配線
6)タイヤなど全てを取り付け

各項目毎に組み立て手順を以下の通り説明します。

1)モーター部と電池ケースの取り付け

(1)シャーシのシールを剥がします。【必ず剥がす必要はありません】

シャーシ穴は利用するものと利用しないものがあります。利用する穴について下図を参照して下さい。

(2)モーターにM30*30mmの長いネジでT字のモーター取り付け具を取り付けます。

(3)T字のモーター取り付け具をシャーシに差し込み、(2)で組み立てたモーターを取り付け反対側をナットで締め付けます。ナットはラジオペンチで抑えた状態でネジを回して下さい。
【注意:モーター取付位置】取付モータの配線がある方を車の内側に。また、モーターの黒い部分が車の後ろになるように取り付けます

(4)モーターをネジで取り付けた後は以下のようになります。反対側のモーターも同様に取り付けます。
【注意:モーター取付後のガタ付き】取付モータは少しガタつきますが走行や制御には特に問題ありません。

(5)電池ケースをシャーシにM3*10mmネジとナットで取り付けます。

2)超音波センサー部の取り付け

(6)取り付け具の4つ穴に超音波センサーのピンを差し込みます。

(7)サーボモータを取り付け具に差し込みんで取り付けます。以下のように配線のある面を先に通して、もう片面も通します。

(8)取り付けたサーボモータと取り付け具にネジとナットで固定します。(ネジとナットはM2.0の一番小さい物を利用します。)

(9)取り付けできると以下のようになりますので確認して下さい。

(10)サーボモータの配線3本を超音波センサーの取り付け板に取り付けます。配線は以下となりますので下図を参照し取り付けて下さい。
(1)サーボモータ:茶色線<==>取り付け板:GND
(2)サーボモータ:赤色線<==>取り付け板:VCC
(3)サーボモータ:橙色線<==>取り付け板:P2.7

(11)ジャンパーケーブル15cmオスーメスの40本束から5本を取り外します。

(12)超音波センサーの取り付け板に下図を参照し配線して下さい。後から配線が区別しやすいように5本線を順番に端から取り付けて下さい。

3)後輪タイヤ部の取り付け

(13)後輪タイヤをM3*25mmシリンダー2個とM3*6mmネジ4本で以下のように斜めに取り付けます。

4)モーター制御ICと配線

(14)モーター制御ICの左側ネジを緩めて、左モーターからの配線を取り付けネジを締め付けます。モーター制御ICは黒い冷却フィンを後ろに、赤い配線を後ろになるように取り付けて下さい。

(15)同様に、モーター制御ICの右側ネジを緩めて、右モーターからの配線を取り付けネジを締め付けます。

5)ESP32開発モジュールと配線

(16)ミニブレッドボード2つをESP32開発ボードを貼り付けます。(ブレッドボード2つは凸のない面を並べて利用するのが差し込みやすいです。)
【注意:取り付け位置】取り付け位置はEN端子が縦に1つ空けて、横には穴4つ空ける位置にESP32開発ボードを取り付けます。

《参考:ブレッドボードについて》
ブレッドボードは下図のように縦5穴が導通していますので縦5穴に接続したピンが導通します。横17列と上下5穴は導通していませんので各5穴単位で利用します。

(17)きちんと差し込みが完了すると以下の図のようにピンが入り込みますので確認して下さい。

(18)3mmLEDと抵抗200オームを以下の通り配線します。

【配線1:抵抗200Ω】 ①ESP32開発ボードのD2ピン ②ボード左から1番端穴
【配線2:3mmLED】 ①長い配線(+アノード)にボード1番端穴 ②LED短い配線(-カソード)をESP32開発ボードのGNDピン

《ESP32開発ボードのFritzingパーツはAtsumitsu/fritzing-partsから利用させて頂いております。》
(19)超音波センサー取り付け板に配線した5本のジャンパー線を以下のように配線します。
【配線3:超音波センサー取り付け板①】 取り付け板VccピンにESP32開発ボードのVINピン ②超音波センサGndピンにESP32開発ボードのGNDピン ③超音
【配線4:超音波センサー取り付け板②】 取り付け板GndピンにESP32開発ボードのGNDピン
【配線5:超音波センサー取り付け板③】 取り付け板TrigピンにESP32開発ボードのD5ピン
【配線6:超音波センサー取り付け板④】 取り付け板EchoピンにESP32開発ボードのD4ピン
【配線7:超音波センサー取り付け板⑤】 取り付け板P2.7ピンにESP32開発ボードのD12ピン


(20)コンデンサーを配線していきます。
【配線8:0.1μFコンデンサ】 ①ESP32開発ボードのENピン ②ブレッドボードの右端穴
【配線9:1200μFコンデンサ】 ①ブレッドボードの右端穴 ②ブレッドボードの右から4番目の穴
【配線10:ジャンパー(黒)】 ①ESP32開発ボードのGNDピン ②ブレッドボードの右端穴
【配線11:ジャンパー(赤)】 ①ESP32開発ボードのVINピン ②ブレッドボードの右から4番目の穴


(21)ジャンパーケーブル15cmオスーメスの40本束から4本を取り外し、モーター制御IC-IN1〜4に取り付け以下のように配線します。

【配線12:モーター制御IC①】 モーター制御IC-IN1ピンにESP32開発ボードのD16(RX2)ピン
【配線13:モーター制御IC②】 モーター制御IC-IN2ピンにESP32開発ボードのD17(TX2)ピン
【配線14:モーター制御IC③】 モーター制御IC-IN3ピンにESP32開発ボードのD18ピン
【配線15:モーター制御IC④】 モーター制御IC-IN4ピンにESP32開発ボードのD19ピン
【配線16:ジャンパー(黒)】 ①ESP32開発ボードのGNDピン ②モーター制御IC-GND
【配線17:ジャンパー(赤)】 ①ESP32開発ボードのVINピン ②モーター制御IC-+12V

6)タイヤなど全てを取り付け

(22)ブレッドボードの裏面のシールを外し、シャーシに貼り付けて固定します。

(23)モーター制御ICをM3*40mmシリンダー1本とM3*6mmネジ2本で後ろに取り付けます。1箇所のシリンダーで取り付けますので、取り付け位置は適当だと思われる穴に取り付けて下さい。

(24)サーボモータをM3*40mmシリンダー2本とM3*6mmネジ4本で前面部の横穴に取り付けます。
【注意】強くネジを締め付けるとアクリル板のシャーシが割れますので、下からのネジは軽く締め付けて下さい

(25)左右の前輪タイヤをモータに取り付けて下さい。
【注意】シャフトは完全な丸ではなく楕円系に近い形状ですので、形状に合わせて取り付けて下さい。

【注意】強く押し込んでタイヤを差し込むと動作させた場合にうまく動かないことがあります。動作時にうまく動作しない場合は下図の接触を確認し強く押し込まずに少し浮かした状態にして下さい。

(26)超音波センサーをサーボモータに取り付けます。

(27)乾電池から配線をESP32開発ボードのVINピンとGNDピンに配線します。

【配線18:電池ケース】 ①赤線にESP32開発ボードのVINピン ②黒線にESP32開発ボードのGNDピン

(28)単三乾電池4本を入れます。
プログラムの書き込み完了後、動作させる時に電池を入れて下さい。
(ESP32にマイクロUSBケーブルを配線している時はマイクロUSBから電源が供給されるため、電池は入れないで下さい。)
また、スイッチがないため乾電池の抜き差しで電源スイッチとしています。

以上で組み立ては完了です。