「Arduinoブレークアウトボードを使用したMEMSベースのモーションと方向検出の設計」 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、動きや方向を検出するモーションセンサや方向センサを導入する際に役立つAdafruit社のブレイクアウトボードについて解説した記事をご紹介します。

■Arduinoブレークアウトボードを使用したMEMSベースのモーションと方向検出の設計

　現在ではドローンやロボットのみならず、スマートフォンやタブレットにもモーションセンサが搭載されています。そして、産業用IoT機器などにも動きと方向の検知が要求されるようになってきました。これらを初めて開発するような場合は、どこから手を付ければよいのか悩んでしまうのではないでしょうか。そのような場合は、Adafruit社のブレイクアウトボード(BOB)を使用すると、比較的容易にモーション検知や方向検知を導入することができます。

　Adafruit Industries社は、米国ニューヨークに本拠を置く主に入門者向けのハードウェアを販売する企業です。創業者はLimor Friedという女性で、学生時代に電子キットの販売をWebサイトで始めたそうです。Adafruit社は、ArduinoやRaspberry Piなどの販売に加えて、独自のマイコンボードを開発し、教育用やマニアを対象にわかりやすさと使いやすさを追及することで、急成長しました。現在では、数多くのエレクトロニクス製品を設計/製造し、幅広い種類の電子部品、ツール、アクセサリを販売しており、チュートリアル、初心者のための入門ビデオなどをインターネット上に公開しています。

　【アプリケーションラボ】では、モーションセンサや方向センサの説明で使われる軸や自由度の具体的な意味、加速度センサ、ジャイロスコープ、地磁気センサの働きなどについて解説した後、入門用に適した評価用ボードとしてAdafruit社の製品を紹介しています。

　Adafruit社は、3軸加速度センサを搭載した2019、3軸地磁気センサを搭載した4479、3軸加速度センサと3軸ジャイロスコープを搭載した4480、3軸加速度センサと3軸地磁気センサを組み合わせた1120、3軸地磁気センサを備えた3軸加速度センサと3軸ジャイロスコープを搭載した3463、すべてを単一パッケージに収めたBNO055センサを搭載した2472など、様々なBOBを販売しています。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

MMA8451搭載 3軸加速度BOB 【2019】 ￥1,030(税込￥1,133)
LIS3MDL搭載 3軸地磁気BOB 【4479】 ￥865.39(税込￥951.92)
LSM6DS33搭載 6軸(加速度＋ジャイロ)BOB 【4480】 ￥865.39(税込￥951.92)
LSM303搭載 3軸加速度/磁力コンパスBOB 【1120】 ￥1,885.56(税込￥2,074.11)
FXOS8700/FXAS21002搭載 9軸(加速度＋ジャイロ＋磁力)BOB 【3463】 ￥1,885.56(税込￥2,074.11)
BNO055搭載 9軸(加速度＋ジャイロ＋磁力)BOB 【2472】 ￥4,407.78(税込￥4,848.55)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■端子ブロック - 知っておくべきこと

　端子ブロックは、様々な用途で半永久的に安全にワイヤを接続するために使用されてきました。ここでは、簡単にワイヤを接続でき、現場での検査や修理のプロセスを簡素化する際に役立つ端子ブロックについて解説します。

■オーディオコーデックとマイクロコントローラの選択と使用法

　組み込みシステムにおいても、ブザーのような低品位の音ではなく高忠実度のオーディオが求められています。ここでは、組み込み機器用のオーディオコーデックの役割とコストを下げてオーディオアプリケーションを実装する方法について解説します。

　マルツエレックでは、回路設計から基板設計・製造・実装、そして量産まで皆さまのさまざまな「ものづくり」のお手伝いをさせていただいています。学校などにおいて実験装置や電子教材を用意したいというご要望や、企業などでの試作品を作ってみたいという計画などがございましたら、マルツエレックの「ものづくり一貫サービス」を是非ご検討ください。

　これまでの電子回路の設計事例としては、

・電源回路/同期整流回路/インバータ回路
・モーター制御回路
・センシング回路
・2次電池アプリケーション回路
・LEDドライブ回路
・メガソーラーシステム回路

などがあります。その他の回路設計についてもご要望にお応えいたします。

＜ 製作したDCモータ駆動回路基板と発電波形 ＞

　マルツエレックが実際に行ったものづくり事例として、「回生電力によるDCモーター駆動回路基板」をご紹介します。

　モーターの回生電力を電源として別のDCモータを駆動させる制御回路基板を製作しました。回生電力は電気二重層キャパシタ(EDLC)に蓄電されますが、供給電力が不足する分はCR2032による1次電池から供給します。

　発電用のモータは並列に複数接続して使用することで、回生電力として電源の供給に利用します。回生電力は、最大4個までの電気二重層キャパシタに蓄電されます。DCモータはマイコンによりPWM制御を行っていて、メンテナンスフリーを想定したシステムになっています。マイコンのプログラムを更新しやすくするためのインターフェース用コネクタとデバッグ用コネクタを搭載しています。

　マルツエレックでは回路設計だけでなく、部品の調達や基板の製造と実装、ハーネスやケースの加工まで行っています。詳細は、下記のWebページを参照してください。ご相談は、ものづくり相談受付フォームからお申込みください。

▽ものづくり一貫サービス
　https://www.marutsu.co.jp/pc/static/large_order/mono_service

▽ものづくり相談受付フォーム
　http://sv.marutsu.co.jp/enquete/?id=16