“モータドライブ基板と配線”講習会レポート

2015年7月25日、モータドライブ基板と配線講習会を開催しました。目的は、自由工房メンバーのスキルアップです。

講師は、藤江啓太君（電子機械工学科3年)が務めました。事前の教材製作は、三村祐希也君（電子機械工学科1年)も協力しました。

ハンダ付けも配線図の見方も、一度教わっただけでは身につきません。「わかった（つもり）」で終わらないために、各自でもう１枚同じ基板を製作。製作過程を写真にとって、マニュアルも作ることが夏休みの課題になりました。

理解を深め、今後のロボット製作に役立ててください。

参加者感想

近藤吏(電子機械工学科3年)

私はこの日、遅刻してしまい午前のモータードライブ作成を行えませんでした。前々から予定されていた講習にも関わらず、遅刻してしまい反省しています。

講習の予定は午前と午後で分かれており、午前はモータードライブ基板の作成。基板とハンダの説明そして実習でした。

午後は作成した基板を使い回路の配線実習。TPIPを通したモーターの制御を行いました。

午後の配線実習で作成する回路は自由工房のレスコン機体では定番の構造で、必須になる知識でした。

TPIP,モータードライブ,モータ,TPIPとモータードライブを渡る信号線の配線構造とその手順を学び、また、動作確認の際の各部位ずつの動作確認法を実習しました。

講習を終えて、今回の実習は非常に重要な知識だったと思いました。

今期大会に挑むにあたって必須な物であったことは間違いありません。しかしながらそれを大会後に受けたことは不備の一環です。次期大会の際にはそのような不手際の無いよう忘れないようにし、後輩に質問された際は同じように教えられるようなりたいです。

中尾隆幸(環境科学科2年生)

当日の午前中にハンダ講習会は、授業補講があったため、参加できませんでした。私は、午後13:00頃に部室へ行ったのですが、その時はまだ午前中のハンダ実習が継続していました。それで私もハンダ実習から参加しました。

なお入室当時、受講生約10人の内、ハンダ実習を完成させたのは2人ということでした。そのため、だいたい15時ごろまで、実習が続けられていました。

1回生のメンバーは、ハンダ付けが、入部以来という人が多く、苦心していたようです。私は15:00頃にハンダ実習を完成させました。

肝心の配線講習は、15:00頃に3回生の藤江さんが講師で行われました。講座では、午前に作成した基板を使用し、モータとモータ基板、そしてTPIPというコントロールユニット、電源と、緊急停止スイッチに配線ケーブルを接続し、実際にモータのON/OFFを作動確認を行いました。

皆、単体では理解できているようでした。

しかし、接続するために必要な結線のイメージの難しさ(図面化)と、適切な配線部品の組み合わせに四苦八苦しました。とても勉強になりました。

メイン部分は10本程度の配線でしたが、各モータごとに配線が必要になることや、分岐・中継パーツのためにさらに2時間ぐらい作業時間が必要でした。苦労しすぎて、作動した時は皆がやや放心状態になりました。

終わった後、この練習だけで忘れてしまわないように、藤江さんから夏休みの宿題として、基板の製作手順書と、基板再作成の宿題を言い渡されました。

今後もレスコンメンバー、自由工房メンバーにとっては、必要なノウハウなので、今回勉強した内容をしっかり身に付けたいと思いました。

また、藤江さん・そしてフォローを行われたメンバーの説明力と指導力にとても感心しました。素晴らしかったです。

阪部佑磨(機械工学科 2年)

今回、モータドライブ基板に関する講習会に参加しました。モータドライブ基板は、レスコンのロボットを動かす上で、絶対に必要になる部品(基板)です。

この日の一日通しての目標は、モータドライブ基板の作成方法と、実際に今回作ったドライブ基板をT-PIPやモータに接続および配線の仕方、それを踏まえてのドライブ基板の仕組みに関する理解を得ることです。

まずは、モータドライブ基板を製作することから始まりました。作成するにあたり、ドライブ基板の設計図および部品表の2点から各自、基板にハンダすることになる抵抗、コンデンサ、ダイオード、トランジスタ等の各パーツを種類別に個数を確認しながら、自分たちのケースにひとまとめにしていくことから始めました。

部品点数が多いのと、各抵抗においては、大きさや色のちょっとした違いで各抵抗の抵抗値が異なるため、少し苦労しました。その他、使用したコンデンサ、トランジスタ等も製造番号などで見分けながら入れていきました。

この後、ハンダ付けの方に入り、各自、基板に各パーツをハンダで溶接していきました。

今回の実習では、まだハンダ付けにに慣れておらず、うまくいかない部分もありましたが、回路図の端子の位置、各パーツの配置などの内容は多くマスターすることができました。また、基礎となるハンダの仕方も先輩にわかり易く教えてもらい、基本的な部分は知ることができました。

この製作実習からモータドライブ基板についておおまかに知ったところで、各グループごとに集まって、先輩に説明してもらいながら、モータドライブ基板の詳細な回路図を紙に書いて、ドライブ基板の仕組みについて理解を深めました。

モータドライブ基板は電源Eから入ってきた電気が、T-PIPからデジタル信号として送られた情報が信号線としてPWMポートよりドライブ基板におけるICチップに通達され、基板上部よりつながったモータを電圧・電流を調節しながら制御していることがわかりました。

その調節には先ほどハンダを行った抵抗・コンデンサ等が関与しており、それぞれに電気を流してモータに伝わるまでに調整を行っていることが全体を通して理解することができました。

最後に、T-PIP本体、モータドライブ基板、モータを用意して、配線作業を行い、実際に上記の理屈で動作するかチェックを行いました。一部、不通だったり、動作が曖昧だったりしたものの、多くのモータドライブ基板がT-PIPからのデジタル信号を元にモータを動作させることができました。

今回の講習会では、今まで触ってきたロボットについていたドライブ基板について詳しく理解でき、内部基板の仕組みを通して、ロボットの機構等、基礎から着実に理解をえることができました。

また、今回最後に、この講習会からの夏休み課題として、今回の資料をもとに、“モータドライブ基板の完璧な一台を各自作成すること”、

そして、はじめてモータドライブ基板を作る人に向けて、今回得た知識および上の課題への取り組みを踏まえて、各自オリジナルの分かりやすい

“マニュアル(説明書)をつくること”が出されました。

他、回路図への理解を深めるため、リレー回路の仕組みについて調べることについても上げられました。

上3点の課題を仕上げて、今回勉強したことは完全にマスターしたいと思います。また、分かりやすいマニュアルの完成にがんばって努めていきたいです。

須下貴博(電子機械工学科2年生)

今回、この講習でモータードライブ基板の作り方を学びました。

ハンダごての使い方と基板への取り付け方は、高校の頃に習っていたので復習ができてよかったです。

基板の穴が塞がった時の治し方は知らなかったので一つ勉強になりました。抵抗の色での判別、コンデンサの種類やハンダを上手につけるなどまだまだ課題は残っていますが、これから多く練習をして上達していきたいと思います。

藤田勝(電子機械工学科2年)

今回モータドライブ基板のハンダ付けと配線の講習を受けました。

モータドライブ基板のハンダ付けは2時間ほどかかり、手先の細かい作業だったのでとても疲れました。

配線講習は電源から出力先への配線と通信の配線を混同していたのが解消できたのが非常によかったです。

モータドライブ基板はハンダが薄くて動作しなかったので、後々ハンダを付け直して動くようにしたいです。

課題でさらにもう一つ作るよう言われているのでそちらは一発で動作するよう丁寧に作りたいです。

岡本瑛歩(電子機械工学科1年生)

今回の講習に対して私は悪いハンダ(芋ハンダ等)付けをしないことと、配線でケーブルをきれいに整理することを目標にしていました。

結果としては、ハンダ付けの方は目標を達成できました。しかし、配線の方は目標を達成できませんでした。

ハンダ付けではモータドライブ基板の作成を行ったのですが、前述したように目標を達成できただけでなく正常に作動させることもできました。反省点としては制作に時間が掛かり過ぎて作成予定時間の2時間を1時間も超過してしまったことと、作成時にハンダごてを長い時間基板に当ててしまったため、基板が少し焦げてしまったことです。

配線では回路図を完成させてモータドライブ基板の動作テストを行う所までできました。しかし、基板の作成に時間が掛かったために配線の整理を行うことができませんでした。

講習の課題として、各自でもう一度モータドライブ基板を作成することになりました。次回は基板を焦がさないようにしつつ、超過してしまった1時間を短縮できるようにしたいです。また、今回配線にあまり時間を掛けれなかったので近日中に配線のみで講習を行うと先輩がおっしゃいました。次回こそは、回路を完成させた上で配線の整理も行いたいと思っています。

松下詠一郎(電気電子工学科1年)

工学実験の授業では最初から部品が分けられていたが、いざ自力で作るときには自分でどの部品が何個いるかを把握しなくてはいけないというのがなかなか厳しいように感じました。

ハンダ付けをするときに隣の穴をふさぐと、なかなか手間がかかるようになってしまい苦戦しました。太いハンダごてではなく細いのを最初から選ぶべきでした。

モーター基板をつくるまでは把握できたのですが配線に関しては図では理解したのですが実際見るとすこし違和感を感じる程度で理解できてませんでした。

8月中に2つ目の作成を講習会を思い出しながら作成したいと思います。