LEGO 部品を利用した回転型倒立振子のレシピを公開！（第 2 回：電子工作）

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[YouTube 「かーたー」チャンネル](https://www.youtube.com/channel/UCQxZZypRXCsvALuvmWy68jw)

https://youtu.be/MfhpdYHZtJ0

https://youtu.be/ms35Zvcwrag

:::note info
<b><font color="#0070C0">LEGO 部品を利用した回転型倒立振子のレシピを公開！</font></b>
* [第 1 回：組み立て](https://qiita.com/Carter/items/6027bcb12dc7740e8dc3)
* [第 2 回：電子工作](https://qiita.com/Carter/items/ecad7ee7b8ea76c87c33)
* [第 3 回：運動方程式 ― MATLAB / Symbolic Math Toolbox](https://qiita.com/Carter/items/b4b77305f6a634a08468)
* [第 4 回：パラメータ同定 ― MATLAB / Simulink](https://qiita.com/Carter/items/80a1ed5d09f9dc420871)
* 第 5 回：現代制御 ― MATLAB / Simulink　…… <font color="#E84746">未完成</font>
* 第 6 回：アドバンスト制御 ― MATLAB / Simulink　…… <font color="#E84746">未完成</font>

<b>おまけ</b>
* [Simulink の分岐処理を利用して『回転型 LEGO 倒立振子』を振り上げ安定化！](https://qiita.com/Carter/items/db4bb11ead93ea3a1d42)


<b>補足</b>
*  [【補足説明】Simulink Support Package for Arduino Hardware と RASPLib をインストールして MinSegShield を動かしてみる](https://qiita.com/Carter/items/cc7faa5084aa4a69f4e7)
* [【補足説明】Simulink Support Package for Arduino Hardware で DC モータを動かしてみる](https://qiita.com/Carter/items/1c5f3ec49dbaa87bba79)
:::

# <font color="#33CC33">1. はじめに</font>

　今回は，製作した回転型倒立振子に取り付けられている DC モータとロータリエンコーダを，マイコンシールド "MinSegShield M2V5" に接続する際に用いるケーブルを加工する手順を説明します．

　なお，<b>電子工作は自己責任</b>でお願いしますね．


# <font color="#33CC33">2. アームが取り付けられたモータの配線</font>

　エンコーダ付きのギヤード DC モータとしては，[<b><font color="#E84746">DFRobot 社の FIT0481 (Micro Metal Geared motor w/Encoder - 6V 530RPM 30:1)</font></b>](https://www.dfrobot.com/product-1431.html) を使用しています．

|![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/4c4241b4-86f0-85db-02e9-3fa4f9d73789.png)|
|:-:|
|DFRobot 社のエンコーダ付きのギヤード DC モータ (FIT0481)|

　それでは，ケーブルの加工をしていきます．

　[秋月電子通商](https://akizukidenshi.com/)さんから<b><font color="#E84746">コネクタ付コード 6P (H)</font></b> (通販コード：[C-05719)](https://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-05719/)を，<b><font color="#E84746">3 本</font></b>ほど購入してください．2 本はモータ部で，1 本は振子部で利用します．

|![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/61fdc812-6733-9580-aea5-d3e8355b6b2e.png)|
|:-:|
|[秋月電子通商](https://akizukidenshi.com/)さんから購入した「コネクタ付コード 6P (H)」<br>(通販コード：[C-05719)](https://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-05719/)|

また，線を長くするために，1 m 程度の <b>6 芯の延長用ケーブル</b>も用意してください．<b>絶縁層が厚いものなどは硬くて負荷となってしまいますので，柔らかい素材のものをご使用ください</b>．今回は，研究室にあったフラットケーブル（リボンケーブル）を使用しました．

　つぎに，以下の手順で 2 本の<b>コネクタ付コード 6P (H)</b> を 1 m 程度の <b>6 芯のケーブル</b>と接合します．

* [<b>熱収縮チューブ (5mm)</b>](https://www.monotaro.com/p/1838/1457/?t.q=%94M%8E%FB%8Fk%83%60%83%85%81%5B%83u%205mm) を 1 cm 程度の長さに切断します（12 個用意）．
* <b>コネクタ付コード</b> に切断した<b>熱収縮チューブ</b>を入れておきます．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/a63f5eaa-9a70-daf4-d77f-1d581dbc26dc.png)

* 以下のように，半田で 2 本の<b>コネクタ付コード</b> を<b>延長用ケーブル</b>と接合します．
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/aaedf8e2-2461-9eed-196f-e58885f0fa51.png)

* 半田で接合したら，<b>熱収縮チューブ</b>を接合部にずらします．そして，半田ごてをあててチューブを収縮させ，接合部を補強します．
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/7d9c11f4-e6ac-ddf6-007e-2cbe26ae78bb.png)

* さらに接合部を補強するため，ダイソーさんで購入した<b>結束バンド</b>で締め付けます．
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/52442086-0f1c-7e2e-c073-a93eed0d85c9.png)

　以上の作業により，モータ用のケーブルが完成しました．
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/14eca06e-40f4-826b-e137-68651fbc20f5.png)

最後に，作成したケーブルの両端（オスのコネクタ）を，

* <b>マイコンシールド "MinSegShield M2V5"</b> のメスの<b>コネクタ M1</b>
* ギヤード DC モータの後方にあるメスのコネクタ

に挿し込んでください．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/b496dc8f-62fb-7a91-74dd-579c7c520b19.png)





# <font color="#33CC33">3. 振子が取り付けられたエンコーダの配線</font>

　振子用の角度センサとしては，[<b><font color="#E84746">AUTONICS 社のロータリエンコーダ (E20S2-360-3-V-5-R)</font></b>](https://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/221005279615/) を使用しています．

|![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/32d0c8df-6ca6-af8f-b19c-302aad0a8afa.png)|
|:-:|
|AUTONICS 社のエンコーダ (E20S2-360-3-V-5-R)|


　まず，エンコーダを箱から取り出してください．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/96f0c32a-26d5-9607-60d8-c16e40c31162.png)

Z 信号は使用しません．また，シールド線は外皮の内部では，網状の金属線となっています．

エンコーダのコードは硬いので，そのまま使用すると，アームを回転させたときに，バネのような反力を生じてしまいます．そこで，<b><font color="#E84746">ワイヤーストリッパーで断片的（1 cm くらいごとに）に外皮部分を剥がします</font></b>．

　そのために，コードの先端部分を切り落とします．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/302a3085-e469-ea05-27b8-c7b01df15c31.png)

そして，ワイヤーストリッパーの 2.0 mm の部分を利用し，コードの外皮を断片的に剥がしていきます．シールド部分（網状の金属線）は不要ですので，切り取ってください．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/ee717ecb-2919-cf16-1992-d9c885424eb1.png)

> シールドはノイズを遮断する役割があります．しかし，本実験装置のモータは小型であり，アームを回転させたときの負荷になってしまう（バネのような反力を生じてしまう）ので，あえて使用しないことにします．

コードの外皮を半分程度を残し，以下のような感じにします．<b><font color="#E84746">この段階で忘れずに LEGO 部品にコードを通しておいてください</font></b>．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/6bc9f74c-44f6-e6f2-f459-ca4155e90827.png)

* [<b>熱収縮チューブ (5mm)</b>](https://www.monotaro.com/p/1838/1457/?t.q=%94M%8E%FB%8Fk%83%60%83%85%81%5B%83u%205mm) を 1 cm 程度の長さに切断します（4 個用意）．
* <b>コネクタ付コード</b>（コネクタ側の内側 4 つ）に切断した<b>熱収縮チューブ</b>を入れておきます．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/fb3b1692-ce90-4513-14a2-e7419470af4d.png)

* 以下のように，半田で<b>コネクタ付コード</b> を<b>エンコーダのコード</b>と接合します．
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/bc50779c-e5fe-d502-623a-50c21e2839da.png)

* 半田で接合したら，<b>熱収縮チューブ</b>を接合部にずらします．そして，半田ごてをあててチューブを収縮させ，接合部を補強します．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/08f3c495-f524-cee0-2553-e74117ad959f.png)

* さらに接合部を補強するため，ダイソーさんで購入した<b>結束バンド</b>で締め付けます．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/ff5e68c8-8fca-3474-d671-de6e8d2da546.png)

　以上の作業により，エンコーダ用のケーブルが完成しました．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/76fabf5a-403e-dd82-e523-b4b8bcf509fb.png)

最後に，ケーブルの先端（オスのコネクタ）を，<b>マイコンシールド "MinSegShield M2V5"</b> のメスの<b>コネクタ M2</b> に挿し込んでください．

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2552191/b5f84cce-ddc8-ea26-1648-d8664f6564c4.png)



# <font color="#33CC33">4. おわりに</font>

　今回は，第 1 回で製作した回転型倒立振子に取り付けられている DC モータとロータリエンコーダとマイコンシールド "MinSegShield M2V5" を接続するために，ケーブルを加工する手順を説明しました．

　次回は，完成した回転型倒立振子のパラメータ同定について説明します．

（終わり）