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第16回 LED拡張ボード「VS-IX004」を使う

過去に年賀状でこういう悪行をやったことのあるやつは前に出ろ!

  • 一年前の年賀状を使う
  • 白紙のまま出す
  • 裏面一面にあぶり出しを塗って出す
  • お年玉懸賞の交換期限が切れた直後の夏に出す

私が悪うございました。

今回は、LED拡張ボード「VS-IX004」を使って、ポーズスライダからLEDを光らせてみたいと思います。

まずはモノを用意する

拡張ボードを使うには、RobovieMakerで設定する前にいろいろな準備をしなければいけません。
とりあえず次のものが必要です。ほとんどのものがVS-IX004の製品に含まれていますね。

  • LED拡張ボード「VS-IX004」
  • 10芯コネクタ
  • フラットケーブル
  • LED
  • LED用の配線材(フラットケーブルでも可)

必要な部材
必要な部材(写真のサイズは適当)

また、工具としては以下のものが必要です

  • ニッパー
  • 万力(もしくはプライヤ)
  • 半田ごて
  • 半田

接続ケーブルを作成する

まず、VS-IX004とCPUボードをつなぐケーブルを作成しましょう。ケーブルの作成方法は、VS-IX004に付属の説明書にも記載されています。また、Robovie-i公式サポートページからもダウンロードできます。

拡張ボード接続ケーブル作成説明書をダウンロードする

また、LED拡張ボードの取扱説明書もあわせてダウンロードしましょう。
VS-IX004取扱説明書をダウンロードする

コネクタを圧着する前に、ケーブルの長さをちゃんと考えましょう。ケーブルを長いまま使って距離をあまらせると、拡張ボードをロボットに格納するときにケーブルが邪魔になります。
また、フラットケーブルをLEDの配線材にも使おうと思っている場合は、それも考慮してケーブルの長さを決めてください。

コネクタを圧着するときは、説明書にもありますが、ケーブルの色とコネクタの△印、向きに充分注意しましょう。
ちなみに、説明書では圧着に万力を使うように記述していますが、実はプライヤを使って圧着する裏ワザがあります。
しかし、この方法だとコネクタの真上・真下からしっかり圧着しないといけません。
プライヤの開き具合が足りずに少し斜め方向から圧着すると、コネクタが破損する場合があります。この方法はあくまで自己責任でやってください。

プライヤでの圧着例
コネクタに対して必ず真上・真下から力がかかるよう圧着する

接続ケーブルを作成したら、拡張ボードのディップスイッチを写真と同じに変更してください。
出荷時にはディップスイッチの上に保護用のセロファンが貼っていますが、これははがしてください。

ディップスイッチの設定
スイッチの2,3,4を全てONにあわせる

LEDを配線する

次に、拡張ボードに接続するLEDを作成します。
ここからは、なにぶん電子工作初心者の筆者の説明なので、電子工作の説明をしているページや、周囲の電子工作に詳しい人に確認しながら作業を進めると良いでしょう(なんということを)。

LEDの配線には、配線を直接ピンに半田付けするワイルドな方法もありますが、こちらは作業の難しさやショートの危険性などからお薦めしません。通常は接続ケーブルのようなコネクタを使って接続します。
一番楽なのは、接続ケーブルに使用したフラットケーブルを使いまわす方法です。
その場合は、10芯コネクタをもう一個用意してください。10芯コネクタは、日本橋や秋葉原のパーツショップで購入できるほか、以下のサイトではネットショップで購入できます。

千石電商 コネクタのページ
「日本圧着端子製造 ヘッダソケット10P(MILスタンダード)RA−S101T」や「ヘッダソケット10P(MILスタンダード)N877-N54M2540−10」などが適合する10芯コネクタです。

10芯ケーブルを使う場合、拡張ボードのピンとケーブルの線との対比は以下のようになります。ケーブルの各色がどのピンに相当するのか、VS-IX004ハードウェア説明書.pdfを参照して確認してください。

コネクタの配線
コネクタの△印の所のケーブルから順番に、1,2,3,4...9,10が当てはまる
これはどの10芯コネクタに対しても同様である

電子工作に詳しい人はわかると思いますが、LEDの配線には以下のポイントがあります(他の電子部品にも当てはまるものがありますね)。

  • LEDには部品の極性(電気の流れる定まった方向)があり、足の長さで区別する
  • 足の長い方をアノード(A)、短い方をカソード(K)という
  • アノードは拡張ボードの「5V」のピンに接続する(CN2-9、もしくはCN3-9が「5V」です)
  • カソードは、アノードをCN2-9二接続した場合は「LED0〜7」に、CN3-9に接続した場合は「LED8〜15」のピンに接続する
  • アノードとカソードに接続するピンは決して逆転してはならない
  • 複数のLEDをつなげる場合は、カソードは「LED??」の内の開いているピンに接続すればよいが、アノードは全て必ず5Vに接続する

LEDのアノード・カソード

ここまでの説明でLEDの脚に接続するケーブルの色を確認し、接続する場所がわかったところで、実際に配線作業を開始します。
その前に、一応半田ごての使い方について説明しましょう。
本来はここで説明するべきなのですが、スペースの問題があるので、以下のページを参考にしてください。

半田付けの方法

フラットケーブルは一つ一つの配線に裂けるので、目的の配線を取り出します。配線を取り出したら、皮膜(周囲のゴムの膜)をニッパーでむいて中の銅線をむき出しにします。
次に露出した銅線に半田めっきを行います。ひげ(めっきでまとまらなかった銅線)が出ている場合は必ずニッパーで切り落としましょう。
最後に半田めっきをした銅線とLEDの脚を半田付けして完了です。
ここは前述のページなどを参考に正しい方法を調べてください(手抜き)

ちなみに数個のLEDをつける場合は、ブレッドボードなどを利用して基板上に実装してしまうのが楽です。 これらもパーツショップで入手できます。

全CH接続したLED
16ch全部にLEDをつなげたもの。ブレッドボードを使って実装している

いざ接続

さて、ようやくハードウェア側の準備が整いました。今度は拡張ボードをCPUボードと接続してRobovieMakerからソフトウェア側の設定を行います。
まず、CPUボードのIXBUSの端子に拡張ボードを接続してください。
このとき、CPUボードと拡張ボードに接続するケーブルのコネクタの向きが正しいかどうか、充分確認してください。

接続の写真
コネクタの△印と接続箇所の向きを合わせる

CPUボードと接続したら、RobovieMakerよりCPUボードと通信を開始し、メニューの「プロジェクトの設定」→「CPUの設定」をクリックしください。
クリックすると、以下のダイアログを表示します。

CPUボードの設定のダイアログ
CPUボードと接続し、「プロジェクトの設定」→「CPUの設定」をクリック
続いて開いたダイアログより「拡張機器」→「追加」をクリック

ダイアログを表示したら、上のタブから「拡張機器」をクリックして内容を切り替え、続いて「追加」をクリックしてください。
クリックすると、更に以下のダイアログを表示します。

拡張ボードの選択ダイアログ
「デバイスの種類」で「VS-IX004(LEDドライバ)」を選択し、「デバイスの詳細設定」をクリック

今回追加するのはLED拡張ボードなので、「デバイスの種類」から「VS-IX004(LEDドライバ)」を選び、「デバイスの詳細設定」をクリックしてください。
すると、LED拡張ボードの詳細を設定するダイアログが開きます。詳細の設定ダイアログには、あらかじめ適切な数値が入っているので、まずはそのまま「適用」をクリックしてください。

拡張ボードの設定ダイアログ
ダイアログの内容はあらかじめ適切な設定が代入されているので、そのまま「適用」をクリック

ここまでの作業に問題がなければ、ステータスウィンドウの「err code」と「adr」の項目がいずれも0のままになります。
もしこれらの表示が0以外の数値になっていると、接続や設定に問題があります。LED拡張ボードのディップスイッチの設定、接続ケーブルのコネクタの向き、及びダイアログの内容(前述の写真参照)に問題がないかを調べてください。

接続状態の正負

正しく設定ができたら、各ダイアログの「OK」をクリックして、CPUボードの設定ダイアログまで閉じてください。

ここまでの設定はCPUボードのRAMに全て書き込まれています。ということは、CPUボードをリセットすればこの設定が消えてしまいます。
そこで、サーボモータの位置補正のように、CPUボードのROMに拡張ボードの設定を書き込む必要があります。
メニューから「プロジェクトの設定」→「モードスイッチ/音声の設定・書き込み」をクリックして書き込みダイアログを表示し、「モードスイッチ設定のみ上書き」をチェックして書き込みを実行してください。

ポーズスライダで明るさを変える

さて、現在の設定では、ポーズスライダを動かすとLEDの明るさを変えることができます。
その前に、注意としてLEDは外部電源をONにしておかないと光りません。まずはロボットの電源をONにしましょう。

まずポースエリアからポーズスライダのプロパティ設定ダイアログを表示し、「設定するポーズスライダ」で「33.LED DUTY 0」を設定してください。
設定したら、「スライダの位置/フラグ設定」より「スライダ有効」をクリックし、「適用」をクリックして設定を適用してください。
また、これと同じ操作を「34.LED DUTY 1」にも行ってください。

ポーススライダの設定を行うと、ポーズエリアに「LED DUTY 0」と「LED DUTY 1」のポーズスライダが表示されます。
場合によっては見づらい場所に表示される場合があるので、その場合はポーズスライダを選択しSHIFT+ドラッグで見やすい位置に動かしてください。

LED DUTYのスライダ

それでは、これらのポーズスライダのツマミを動かしてみましょう。
「LED DUTY 0」の数値を動かすと「LED0〜7」に接続したLEDが、「LED DUTY 1」の数値を動かすと「LED8〜15」に接続したLEDがそれぞれ光ります。
LEDの明るさは0が最も暗く、255が最も明るくなります。

赤緑のLEDの光具合
上はLED DUTY 0を操作して、緑のLED(=LED0〜7)を光らせたところ(見づらいが)
下はLED DUTY 1を操作して、赤のLED(=LED8〜15)を光らせたところ
このように、LEDをつなげたピンの場所によって2系統の制御が可能

もちろん、LEDの明るさはポーズごとに設定できるので、モーションにあわせてLEDの明るさを変えることが可能です。
ちなみに、LEDが光らない場合は以下のポイントを確認しましょう。

  • LEDの配線をつないでいる場所は正しいか
  • 配線は導通しているか(途中で配線が切れていたりしていないかという意味です。テスタを使って調べてください)
  • ロボットの電源をONにしているか

次回予告

実は今回の内容は、まだLED拡張ボードの本のさわりの部分に過ぎません、
LED拡張ボードの設定ダイアログを操作することで、「LEDを自動的に点滅させる」「現在の電圧に応じてLEDの明るさを変える」など、様々な使い方が可能になります。
次回は「LED拡張ボードの高度な設定」として、様々な使用方法を説明したいと思います。


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