体操ブーブーをラジコンに改造する(5)

　「チラシお断り」って郵便受けに掲示してる家ありますよね。アレ真似してやってみたら意外に効果があったのでお勧めです。

モータ取付
リモコン製作

モータ取付

　Amazonで買ったギヤードモータ2個をエポキシ接着剤で本体に取り付けます。強度を出すためにどうやって固定しようか結構迷ったんですが、φ2mmの真鍮線で2個連結→瞬間接着剤で仮固定→エポキシ接着剤を盛ってガッチリ貼り付けにしました。車輪を机に叩き付けた時にポロリしても困るので。同時に音量調節用のボリュームも付けてます。

リモコン製作

回路図

　豚本体と同様ESP32を中心に作ります。LEDは手持ちを使った関係で消費電流が多めです。

電源回路は低損失にする

　モジキは電池駆動の電子工作はあまりやったことが無くて、トライアンドエラーを繰り返しながら落ち着いた回路図が上に載せたやつなんですが、電池持ちを良くするために考慮した点は以下です。

ポリスイッチのトリップ電流と抵抗分による損失はトレードオフ
充電端子に繋がる逆流防止用ダイオード（D1）は逆方向電流が小さい物とする
リポに繋がる逆流防止用ダイオード（D2）は順電圧が低い物とする

　リポの公称電圧3.7Vに対してESP32の駆動電圧3.3Vというのは余り余裕がなくて、最初にこれら3点を無視して舐めた設計をした結果電源回路の損失が大きすぎ、満充電から15分位で電池切れになってしまいました。

　最初の部品選定時、ポリスイッチは電池の定格でトリップする物(RXEF017)を、逆流防止用のショットキはとりあえず手持ちの物(1S3)を使ったのですが失敗でした。普通に使ってるだけで電池の3.7Vが2.6Vに下がってしまうのでそりゃダメだよなぁと。満充電で4.2Vにしても3.1Vに落ちてしまいます。

　そこでポリスイッチのトリップ電流を上げてMF-RX030に変更し、ショットキを順電圧の低いCHUS20S30に変更します。すると3.7Vの電池を接続した時V_O=3.3Vで、即ち損失を1.1V→0.4Vに抑えることができます。

　実測してみると、V_B＝3.83V、 V_O=3.46Vで損失は0.37Vとなり、上の計算通り約0.4V落ちていることが分かります。こうやって計算通りに動いてくれるのは面白いですね。

　一方で逆方向電流も考慮する必要があり、余り大きいと電源切でもバッテリが消費されてしまうので良くないです。充電端子に何も付いていなければ良いのですが、今回はシリアル変換モジュールやLED等が接続されているので、そこに電流が流れてしまいLEDの場合はうっすら点灯してしまう事さえあります。

　上は充電端子側のショットキ(D1)を、逆方向電流の大きな(170μA)CHUS20S30にした時の写真です。暗がりでUSB Type-Cシリアル変換モジュール上の赤LEDが点灯しているのが見えますか？電源切なのにキモいですよね。電池の容量が300mAhなので、満充電から概ね2ヶ月半で電池切れを起こしてしまいます。

　一応電源スイッチの位置を工夫するとか、或いは双極双投に替えれば電流を完全にゼロにはできます。しかしその結果充電中に電源が入ってしまったり、再び部品を買いに行ったりするのも手間なので、逆方向電流の低いショットキにしました（CHUS20S30から1S3に戻しました）。これなら電源切でも逆方向電流が15μA程度に抑えられ、2～3年は持ちます。上で点いていたLEDも無事消えてくれました。

外観

　部品を全部実装するとこうなります。USB Type-Cシリアル変換モジュール上のLEDは充電中に光って鬱陶しいので絶縁テープで隠しています。中央下部のタクトスイッチにはφ5mmのスチロール棒を切って貼り付け、押しやすくしています。3Dプリンタで作れよって？レジンの処理が面倒なので勘弁してください。「P」「E」のタクトスイッチはESP32への書き込み時に使用します。

　UEWの配線が取れにくいようにハックルーも使ってみました。見た目ヘタクソですが固定できていれば良いかなと。使用時に気になった点は溶かすときの熱でUEWの被覆が溶けそうだということです。もう一つはこて先クリーナーが金だわしだと拭き取り辛いという点ですね。スポンジの方がずっとマシです。

　カバーを付けました。トグルスイッチのノブの出し方と、カバーと基板を完全に分離してメンテナンスしやすくした点にこだわっています。また良く使うボタンは指の動きを考慮して押しやすい位置に配置しました。文字は手書きでお粗末なんですが、テプラだと後から剥がれてしまい見た目が悪くなるので敢えてこうしています。