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難コースエミュレータ

 
　MCR_VCでは、カメラやバーコードスキャナを利用した
　センサーを利用しています。カメラやハレーションに
　弱く、過去のレースでは途中でラインを見失うことで
　コースアウトしていました。

　ハレーションによるコースアウトが発生しないように
　ファームウエアを作成していけば、実コースの走行時
　に適用できます。

　ランダムに光量が変化する難コースエミュレータを作成
　することにします。

　次のようなカラクリを用意します。

　３つカラクリを実現する方法を考えていきます。

　周期的にコース面に光をあてる

　周期的にコース面に光をあてるには、LFO(Low Frequency Oscillator)
　で、LEDを点滅させます。

　LED照光器に、LFOを接続して実現します。

　LED照光器は、MCR_VCの過去マシンに搭載していた
　基板を再利用します。



　回路は単純で以下。



　LFOは、ブザーを鳴らす回路を使います。



　このジャンク基板では、「HIGH」ワイヤーに'0'を与えると
　ブザーが鳴動します。ワイヤーに'0'を与える回路は、次の
　OPアンプを使った発振回路を使います。



　また、赤色回転灯を使い、ピンポイントでコース面に
　光をあてます。



　赤色回転灯の回転周期は固定ですが、マシンの走行速度は
　任意なので、ランダムで光が変化することになります。

　マシン接近で強い光をコースにあてる

　マシンの接近は、光センサーを利用して判定します。
　昼夜判定回路を利用し、マシンがつくる陰を利用します。



　上の回路は、左に接続する電源電圧は３Ｖ以上あれば
　確実に動作します。出力には、LED照光器を接続します。



　コース面を左右を緩やかな周期で上下させる

　コース面に貼られているシートは、光の入射角が変化すると
　反射する光の量と角度が変わります。

　コース面の左右に、モータのシャフトを入れ、ドライブ回路に
　与えるDUTY比を左右のモータで変えておきます。



　コース面は微妙に上下するので、光の反射量が変化して
　センサーが受取るコース面の情報が変化します。

　偶発的な事象を扱うには、乱数を利用します。手持ちのArduino互換
　IchigoJam互換のマイコン基板で、乱数を発生させるコードを作成
　しておきます。

　Arduinoスケッチ

　　Arduinoの日本語リファレンスを参照して、次のスケッチを
　　作成しました。

#include <MsTimer2.h>

#define OFF 0
#define ON  OFF+1

#define TMAX    1500
#define LED_BIT 5

word randNumber;
byte eflag ;
byte uflag ;
byte sindex ;
byte sbuf[4] ;
byte mode ;
byte cmd ;

/* function prototype */
void rs_putchar(char x);
void rs_puts(char *x);
void crlf(void);
void show_help(void);
void send_led(byte x);

void setup()
{
  /* enable serial */
  Serial.begin(9600);
  /* command interpreter buffer */
  sindex = 0 ;
  /* initialize PORT values */
  PORTB = 0x00 ;
  PORTD = 0x01 ;
  /* initialize PORT direction */
  DDRB = 0xff ;
  DDRD = 0xfe ;
  /* get seed from no connection pin */
  randomSeed( analogRead(0) );
  /* clear flags */
  eflag = OFF ;
  uflag = OFF ;
  /* initialize */
  mode = OFF ;
  /* 3000ms period */
  MsTimer2::set(3000,update_trigger);
  /* enable */ 
  MsTimer2::start();
}

void loop()
{
  /* timer interrupt */
  if ( eflag == ON ) {
    /* clear flag */
    eflag = OFF ;
    /* judge */
    if ( mode == ON ) {
      /* get random number */
      randNumber = random(TMAX);
      /* monitor */
      Serial.println(randNumber);
      /* send High */
      send_led(ON);
      /* delay */
      delay( randNumber );
    }
    /* send LOW */
    send_led(OFF);
  }
  /* serial handling */
  if ( uflag == ON ) {
    /* clear flag */
    uflag = OFF ;
    /* new line */
    crlf();
    /* get command */
    cmd = *(sbuf+0) ;
    /* judge */
    if ( cmd == '?' ) { show_help(); }
    /* execute */
    if ( cmd == 'E' ) {
      mode = ON ;
      rs_puts("Execute !");
      crlf();
    }
    /* idle */
    if ( cmd == 'e' ) {
      mode = OFF ;
      rs_puts("Idle !");
      crlf();
    }
  }
}

void  rs_putchar(char x)
{
  Serial.write(x);
}

void  rs_puts(char *x)
{
  while ( *x ) {
    rs_putchar(*x);
    x++ ;
  }
}

void  crlf(void)
{
  rs_putchar('\r');
  rs_putchar('\n');
}

void  show_help(void)
{
  rs_puts("? help");                   crlf();
  rs_puts("E enable random Flashing"); crlf();
  rs_puts("e disable random Flashing"); crlf();
}

void  send_led(byte x)
{
  if ( x ) { PORTB |=  (1 << LED_BIT); }
  else     { PORTB &= ~(1 << LED_BIT); }
}

void  update_trigger(void)
{
  eflag = ON ;
}

/* receive interrupt */
void serialEvent()
{
  char ch ;

  if ( Serial.available() > 0 ) {
    /* get 1 character */
    ch = Serial.read();
    /* store */
    *(sbuf+sindex) = ch ;
    /* increment */
    sindex++ ;
    /* judge */
    if ( ch == '\r' ) {
      sindex = 0 ; 
      uflag  = ON ;
    }
  }
}

　IchigoJamのBasicコード

　　Basicでは、RNDを利用して乱数を発生させます。

10 ' random flashing
20 LET A,1   : GOSUB 100
30 LET A,A+1 : GOSUB 100
40 IF BTN() THEN GOTO 60
50 GOTO 30
60 ? "EXIT" : END
100 ' ? 0 or 1
110 LET B,A & #01
120 LED B        ' impress
130 W = RND(100) ' generate random number
135 ? W,B,A
140 WAIT W+60    ' delay
150 RETURN

　Arduino基板は、複数枚あるので次の場所に配置。

　IchigoJam基板は、１枚だけなので、ワインディングに
　赤色回転灯とともに置いて、LED照光器を制御します。

　LED照光器には、100円ショップで入手した自転車用
　ランプを利用。



　電源をつけるとLED点灯、はなすとLED消灯なので
　マイコンの出力ピンに、'1'か'0'を印加。

　ランプは、２つあるので、１つのIchigoJam基板を
　使い、２つのランプの照光を制御します。

　２つのLED照光器が、離れていることを考えて
　先に書いたプログラムを、少しだけ変更。

10 ' random flashing
20 LET A,1   : GOSUB 100
30 LET A,A+1 : GOSUB 100
40 IF BTN() THEN GOTO 60
50 GOTO 30
60 ? "EXIT" : END
100 ' ? 0 or 1
110 LET B,A & #01 : LET C,(A+1) & #01
120 OUT 1,B : OUT 2,C : ' impress
130 W = RND(100) : ' generate random number
135 ' ? W,B,A,C
140 WAIT W+60    : ' delay
150 RETURN

　出力ビット１、２に反転した値を印加。

　距離が離れているので、位相をもった点灯で
　照射面をずらすことと同じになります。
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