大観覧車完成！超低速ﾓｰﾀをArduino制御

2022/11/14 07:00

観覧車の構造組み立てが終わり、駆動検討に入るのですが、その前に見た目を良くしようと部分的な追加工事を行いました。

ギア/モータユニットを上から覆うカバーを作ります。ギア部のほこりよけと見た目のためです。ギア部がカバーに当たる可能性があるので、①側面にケント紙を接着してカバー内面とギアにスキマを確保します。②手前にカバーを位置決めするための溝を作り、溝の部分にカバー下面をはめ込んで、カバー全体が動かないようにします。

1.5㎜ｔのケント紙で上からすっぽりかぶせるカバーです。

観覧車をダイレクトに回転させるので、駆動ユニットが観覧車の中央にくるため、意外に大きな物体がデンと構える感じになってしまいました。ただ、こちら側はジオラマの裏側になるので、そんなに目立たないと思います。

さて正面側については、ここも同様なカバーをします。

こんな感じになりました。味気のないカバーなので、横長の板を貼って観覧車のネーミング（愛称）を考えてアピールしようかなと考えています。

つぎに、モータのリード線部も隠さねばなりません。台枠の下に逃がすとして、途中の引き回しにつてはスチレンボードを凹型カットしてリード線を埋め込み、ボール紙で覆います。

これでリード線も見えなくなりました。

正面からもリード線が隠れて、まあこれで工作まわりの作業は一応終了し、つぎは電気まわりの作業に移ります。

タミヤの「ミニモーター低速ギアボックス４速」はモータの定格が載っていなくてよくわかりません。最大定格もわかりません。

DC３Ⅴで動かしたときの回転数とトルクの関係はギアの組合せでこのようになります、というのがケースの裏面に載っているだけです。観覧車は超低速なのでギア比を一番大きい661.2：１（表の右下）に選んで３Ｖを印加すると「１分間に９回転」が得られるという性能のようです。この場合、速すぎてお客の乗り降りができません。実用的な速度ではないのでArduino制御で極超低回転を実現できるか、試行しました。

いつものArduino UNOを使い、モータドライバもいつものTA7291Pを使います。「Arduino電子工作」本のモータ駆動のページの回路をブレッドボード上に再現し、トライしました。とても簡単な回路で、ボリウムで速度設定します。モータへの印加電圧を５Ｖとし、極超回転なので、実行電圧も低くモータの定格オーバーはないと推定し、進めました。

今回使った回路です。Arduinoのピン「Ａ０」に入る電圧は４Ｖ前後の時に超低速回転が実現することがわかり、１０Ｋボリウムでは微調整が難しいので、点線のように１０Ｋから１Ｋボリウム２個とその両端を固定抵抗に替えて回転速度設定をしやすくしました。ＶＲ１を時計回りいっぱいにすると観覧車の回転がゼロになり、反時計回り方向にするほど観覧車の正回転速度が増します。ブレッドボードの差し込みをＶＲ２側に入れ替えるとＶＲ２を時計回りにするほど観覧車の逆回転速度が増します。

上記の関係は本に載っていたスケッチ（下記）からわかりました。各行の意味は // 以降に説明しています。
void setup() {
pinMode(9, OUTPUT); 　　　//速度調整
pinMode(10, OUTPUT);　　 //回転ピン
pinMode(11, OUTPUT); //回転ピン
}
void loop() {
int val;
val = analogRead(0); //ＶＲの値を読む
if(val<512){　　　　　　　　 //１０Ｋボリウムが中央より左回転のとき
digitalWrite(10, HIGH);　　　 //観覧車正転
digitalWrite(11, LOW);　　　　// ↓
analogWrite(9,(512-val)/2); //左回転するほど観覧車は速く回転
}
else{　　　　　　　　　　　 // １０Ｋボリウムが中央より右回転のとき
digitalWrite(10, LOW);　　　 //観覧車逆転
digitalWrite(11, HIGH);　　　 // ↓
analogWrite(9,(val-512)/2); //右回転するほど観覧車は速く回転
}
}

最後に、適当だと思われる観覧車の速度で撮影しました。（２分弱）

大観覧車（大阪ユートピアランド）
ゴンドラが枠組みに接触することもなく、ほぼ垂直を保って吊られていました。観覧車の色塗りは別途やります。まずは所定の目的を達成できて安堵しています。
これからは、観覧車の周辺のレイアウトを具体的に考えていきます。