« Aitendoから最近購入した電子小物 | トップページ | 階段ライト »

呼びかけロボットを作る。

警告を発するロボットを作ることにした。
仕様は;

(1)運用する時間は、13時に開始。
(2)4時間後の5時(ごろ)に終了
(3)人が通過したときに駆動
(4)警告のセリフをしゃべる

(1)適当なタイマー、しかも、2つの時間をセットできるものがあれば話は簡単だ。
今回は、安価で低消費電力のものを見つけられなかった。
ロジックICと水晶発振子で簡単にタイマを組めることは確認したが、今回は100均(フレッツ)のストップウォッチを利用し、それの付録の時計のアラーム機能を利用することにした。
これならば、セラミックスピーカーへの接続ワイヤーから簡単に信号を外に取り出せる。また、消費電力は僅かでしかも、電源は独立している。

これの問題;
(a)タイマー(アラーム)が1個しか設定できない。これは簡易タイマー(2)で対応する。

(b)タイマーの出力が小さい。
タイマー(目覚まし機能)は指定した時間に1分間断続的にセラミックスピーカーを駆動する交流信号が出力される。

この出力は±0.7Vで電圧が低くて、次段のインバーターを駆動できない。

SBDを使った倍電圧整流を使って電圧を高めて出力を取得した。
出力は4000Hzの断続的な信号が1分間続く。整流してあるので断続的な複数のon信号が出力されるが、信号を受け取るフリップフロップ回路は何度連続してonしても、on状態は継続する。(タイマー1)

(2)終了の2個目のタイマが欲しいが、このストップウォッチにはタイマーが1個しかない。
2個のストップウォッチを利用する手(最も安価だが)もあるが、カッコ悪い。

終了のタイムは多少の誤差は許容できるので、RC発振回路で0.87秒のパルスを作り、カウンタICを使用し14段で1/(2^14)に分周して4時間を作り出す。
14段目の出力の立ち下がりを微分し、インバーターで逆転させて、終了時間の信号を作り出した。(タイマー2)

(3)人感センサ。
人の動きを検出して10秒間のonを出力する。

(4)録音・再生ボード。
音声を録音して、不揮発性のメモリーに保存する。PE端子を+に結合した状態で電力をonすると再生する。スピーカーを駆動できる電力が出力される。
このモデルは10秒間しか録音できないが、一声掛けるには十分だ。

セリフは、ネットで音声合成させて忍者ロボット風の声でセリフを喋ってもらい、録音した。

Photo_2 (クリックすると拡大画面が表示されます)

【回路】
(5)フリップフロップを利用したトグルSW-1。
タイマー1からの信号でon。タイマー2でoff。
信号の入力に当初FETを利用したがダイオードを利用した方が回路を簡略化できたので、こちらを利用した。

(6)フリップフロップを利用したトグルSW-2。
通常は常時on。手動のタクトスイッチをonするとトグルがoffする。これで、その日の活動を休止する。
タイマー2の信号でonさせリセット。
念のためタイマー1の信号でもonさせる。

(7)NAND回路。
NAND-ICは結構電流を消費するので、何か方法が無いかと模索した。
検索した中に、原始的な回路で、ダイオードを利用したNANDというのを見つけた。
余ったインバーターとダイオードで回路を組める。しかも、何回路でも受け入れることが可能だ。

(7-b)使用したダイオード。
Siダイオードも使えるだろうが、回路の電源電圧が低いので、念のためSBDを利用した。0.2V程度のロスで駆動できる。手持ちの都合で電力用のものを利用したが使えている。

(8)ロジックICの消費電流。

インバーターTC74HCU04APは3.6Vで16mAと結構消費する。電源電圧を下げると、電流は激減する。1.5Vでも稼働するがカウンタとの折り合いで2.2Vで(10μA)稼働させた。

カウンタTC4020の消費電流はごくわずかで問題はない。
データーシートには駆動電圧の下限が3Vとされているが、2Vでも安定に機能することを確認した。

(8)電源。
単三アルカリ乾電池3個で4.5~3.6V程度で全体を駆動している。待機電流は全体で100μA程度なので計算上は3~4ヶ月運用できる。

太陽電池の利用も考えたが、とりあえず使い捨ての電池の利用とした。

ロジックICの消費電流は電源電圧を下げると激減する。ロジックIC用の2.2Vの安定化電源を作った。PNP-MOSを使って低ドロップとした。
(消費電流は電源回路に10Ωの抵抗を入れ電圧降下をテスターで測定した。)

【実動作】

まだ運用1週間だが、装置はうまく動いている。
また注意喚起も機能している。
Dsc_0317
[正面]
Dsc_0319
[裏面]
実は紆余曲折があった。試行錯誤を繰り返して回路が完成した。

|

« Aitendoから最近購入した電子小物 | トップページ | 階段ライト »

コメント

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)




« Aitendoから最近購入した電子小物 | トップページ | 階段ライト »