2024年の総括

 2024年もあと一日となったので今年のまとめと来年の抱負をと

今年は私生活では子育てに忙しくなかなかラジコンができない生活でした．

加えて新居にも引っ越したので35年ローン生活も今年からはじまりましたｗ

ラジコンに対してはやりたい気持ちはあるものの，サーキットまでの往復の時間やメンテナンスの時間を考えると，この時間でいろいろ開発が進められるのに…といった立ち位置になってきました．

そのくらい今は電子工作でラジコン関連のものづくりが楽しい生活になっています．

さてiCloudの自分のカメラロールを見ながら今年を振り返ってみます

1~3月

自作ESC　初実走テスト

窓からピンヘッダがチラッと見えていますが今年の1月に初めて自作ESCで走行していました．

目的は制御の確認や要求仕様の明確化のためにSmartLoggerでデータ取りをmtabeさんと一緒に実施していました．

回生ブレーキについてはDDカーのマシンチョイスがあまり良くないという企画倒れ感もありつつ，ひとまず回路設計に進められるデータを取得できたのでここから約半年をかけて基板設計を進めていきました．

デジタルキャンバーゲージの開発

角度センサーを使って何か作れないか？と思った第一弾

これについては後述する車高ゲージや舵角ゲージの基礎的なプログラムの作成に繋がったものです．

キャンバーゲージも別のプロジェクトが終われば再始動したいと考えており今考えているのは写真のようにケーブルで繋がっていなくてすべて独立で計測できるシステムです．

写真のようなすべてケーブルで繋がっていると取り回しが死ぬほどやり難いという結果を得たためですｗ

4~6月

引っ越しやら新婚旅行やらプライベートが忙しくて，掲載できるものがないｗ

ただ自作ESCの回路図と基板はほぼ毎夜27時頃までやってました

ドリフト向けデジタル舵角ゲージ

https://marutai.blogspot.com/2024/06/blog-post.html

ドリフト向けのデジタル舵角ゲージのハードウェア開発をしていました

春日部のレジャランでミーティングでアイデアだしした代物

これも途中でほっぽり出してるので形にしないと…

7~9月

デジタル車高ゲージ

何となく思い付きで角度センサーで車高を測れるようにしてM5Stickに表示させてみたのがデジタル車高ゲージ開発の始まり

Xやらいろんな人からの反響が思ったより大きかったのでひとまず優先度上げてこれを形にするべく進めています．

これについては6月から現在に至るまでいろいろとアップデートを続けています．

これはver4ぐらい

ver4では様々なカテゴリーの方に検証を手伝ってもらっていてハードウェアの仕様FIXに向けて進めています

これはver5 部品はあるが組み立ててない…

当初は小型化するべくメカCADと基板CADを行ったり来たりして筐体の最適化を進めていました．ある程度形状については固まりつつあり，いろんなカテゴリーでの計測についての課題課題を進めていました．

現在は商流についての検討を進めています．

その中での課題はコストが高いことと輸出を考えたときの問題をクリアすることが現在の取り組む項目．

これについてはどちらも解決方法は見つけられて回路図検討がほぼ完了のステータス

次は基板と筐体設計が残タスク

車高ゲージとレシオチェッカーについてはすだぴょん氏に動画を撮ってもらったのでこちらも見ていただければと思います

ひとまずこの2アイテムについては頑張って推進中です

EPT全日本スポマン出場

色々忙しい中，練習もあまりせず出場

やっぱり中途半端って良くないですね，いろいろとポカミスが重なり

Aメイン狙えそうなところで整備不良が祟り重要なポイントを取り損ねてしまいました

次に本気でラジコンに取り組める日はいつなんだろうか…

犬飼い始めました

ポメラニアンです

1歳児と子犬を飼育するのは想像より大変でした．

ただ強制散歩イベントが毎日あるので健康には良いと思います．これがないとずっと座ってる生活だったので

自作ESC開発でモーターを回すと音が不快なのか吠えまくるので困っています

10月~12月

自作ESC開発

今年プライベートで間違いなく一番時間を使っていること

部品選定~回路設計で約2か月，基板設計に約4か月で検討だけでほぼ半年を費やしました．

途中でメーカー製の評価ボードを購入して部品選定や制御ロジックの確からしさを検証したりしながら進めています．

上の動画でモーターが回っているのが12月中旬ごろで本当につい最近の出来事

これもまだやりたいことの1/3程度なのでまだまだソフトとハードウェアの適合を確認が必要になっています．

ただ真剣に向き合ったおかげで基板設計のスキルや，パワー半導体の扱いを体で覚えることができました．これは自分の仕事上の業務でも肌感覚として生きそうです．

ラジコンに搭載するにはまだちょっと大きいですが，いろいろと改修前提となっていたためです．

既にいろいろと本番基板に対してのアイデアが蓄積されつつあり

制御アルゴリズムと一体でより良いESCが作れるのではないかと考えています．

自作ESCは来年の2月で足掛け3年目に突入ですがようやくモーター回せたところに立てました．

まとめ

元々は自作ESCとちょっとデジタルキャンバーゲージを進めていたのが自作ESCとデジタル車高ゲージの2大巨頭で進めることになってしまった2024年ですね

このままだと結構しんどいので車高ゲージ早く手離れしたいです

来年の抱負

デジタル車高ゲージの上市

自作ESCでの実走と実験

基板設計の技能検定受ける

本年もお世話になりました．

来年もお世話おかけることあるかと思いますがどうぞよろしくお願いいたします！

ブレーキローター赤熱システム？

 

出典：https://ganref.jp/m/dabanandesu/portfolios/photo_detail/3194138

ナイトレースを見ているとこういうシーンありますよね

(実は自分はあまり好きじゃない光景…運動エネルギーをめっちゃ捨てている感じが好みじゃない)

ただこれをラジコンで再現できれば！

なんて話が昨日のZENのレースで話題になっていました

日中ふと思いついて何となくモデル化してみました

緑色の円盤は基板，赤色はLED，黒は抵抗

基板にこんな感じでLEDを配置すれば再現できるのでは？と

ハブキャリアには3Dプリンターでブラケットを作り，そのブラケットに対してネジとか両面テープでこの基板を取り付ければホイールの中に収められそう

ブレーキ操作に連動させるためにプロポ操作はこの記事のプログラムを応用できそう

光った後にジワッと消えるみたいな制御もプログラムで実装可能です

LEDは仮に3216Mサイズを18個並べてみた

色はオレンジ‐レッドが色調近しいかも

消費電力は計算できていないけどLEDドライバICも必要かな～

誰か必要！となったら基板設計してみようと思います

ドリフト向けデジタル舵角ゲージの開発

 

デジタルアライメントゲージのスピンオフ作品

４月のZENレースにてチーヨコの某氏から”ドリ車の舵角は大きいのでツーリングカー用のアライメントゲージで測れない！測れるツールを作って！”と言われたのが開発のきっかけでした．

上の写真のものは最終形態なんですがこの形状に行きつくまでは紆余曲折ありました

早速作ったバージョン①ができたのは５月連休中の頃

深夜の春日部レジャランで動作確認

バージョン①はただのフラットな面にタイヤを載せて

そこで据え切りさせることで舵角が測れるはずでした

ただ動画にもあるようにステアリングを左右に切るとタイヤの位置がズレて正確な角度が測れない状態でした

これはドリ車特有な大きなキャンバーやキングピンアングル，スクラブ半径等が関連しあって接地面がどんどん変わっていくことが原因と考えられます．

上記の理由からタイヤの設置点で角度を測ることが困難なので別な方法を考えました

案出しは深夜のレジャランで悪い大人数人とという感じでしたがｗ

形にしたのはこんな感じ

動作はこんな感じ

キングピン軸に直接六角レンチを刺して角度を測ることで舵角測定を可能にしました

六角レンチの先端がボールポイント形状になっていることが重要な点です．

測定で切るようになったことで角度は約80度近くまで切れていることが判明

またドリフトで重要なパラメーターである左右の舵角差も正確に数値化できることで

セッティングもより高精度に進められるようになるか？という感じですね

現状はまだプロトタイプで改修が必要な点がいくつかあります．具体的には

• ベアリング1点支持のため回転のガタが大きい．2点支持化が必要
• 測定原点が分かるように台座の形状変更が必要
• 表示はM5Stackを使っているがオーバースペック．M5StickC2に変更しコストダウン
• 舵角測定に特化したプログラムに修正

基本コンセプトができたのであとは細かい改修のみ

今知りたいのはこの舵角測定がどれだけのニーズがあるのか？

モニターで使ってみたい人いる？

という点です．

市場で使ってみてもらってデバッグののちよさそうなら量産できないかな～と思います．

デジタルアライメントゲージの開発

また 電子工作ネタです

コードを書いて上手く動いた瞬間って結構自分的に中毒性があり，苦労した時間や気持ちが多い程，動いた時の達成感が半端ないです

今回のデジタルアライメントゲージはまさにそれで何回か思い通りに動かない壁にブチ当たり，その度に熟考したりchatGPTに聞きながら乗り越えてきました．

お陰でプログラミングのスキルを少し向上できました．

前後左右キャンバー、トー角の複数角度情報の通信の統合化が技術的なこのゲージの難しいポイントでした．付きっ切りではないですが半年ほど時間が経ってしまいました…

動作はこんな感じ

ハードウェア的な構成要素としては

3Dプリンターで取り付け台座を製作

3Dプリンターを購入して一番最初に造形したものがこれでした

各種センサー取り付け用の部品

扇形の部品は現状3DプリンターですがアルミやCFRPで製作したいと思っています

この部品にトレッド調整用のリニアガイド，トレッド測定用のスライドボリュームを取り付け(現状未実装 アナログ量を測定するだけなのですぐに実装できそう)

白い基板は角度センサーです

今回の要の部品である複数の角度センサーの情報を統合する基板です

搭載しているデバイスに少し癖がありましたがプログラムの工夫で何とか形になった感じです．

残タスクとしては

・角度情報をROM領域に保管して電源を切ってもある程度校正の頻度を減らすこと

・校正用の治具の作成(校正治具のイメージはこんな感じ)

今のシステムは少量量産できるかもですが，本命はすべて無線化したら量産し販売かなと考えています．

ひとまず時間ができたらこのデバイスの勉強とスマホアプリ製作の勉強だな～

LEDテレメトリーシステムの開発

 

ウィンドウに何かデバイスがついていますね…！

正解はプロポのスロットル、ブレーキ、ステアリングに連動してLEDが点灯するシステムです

Xでちょっと反響があったのでこっちのブログに製作の背景含めて記録しておきます

着想となったのはこのボディ

ZEN様ブログより転載

 http://chiba-zencircuit.blog.jp/archives/92549431.html

ZENのお客さんのTTにAピラーのところにLEDテープが仕込まれている方がいました

先日のBOTTは私はこのボディに投票しております！

フルカラーLEDで遊ぶの楽しそうだなーと思い探してみると

マイコン搭載しているLEDが市販されている模様

https://www.akiba-led.jp/product/959

結構いい値段しますが，アキバの買い物ついでに勢い余って購入してみました

帰りの電車で何作ろうかな～と考えていると

https://f1newsjp.com/F1%E3%82%B5%E3%82%A6%E3%82%B8%E3%82%A2%E3%83%A9%E3%83%93%E3%82%A2GP/33241257.html

これだ！

F1のオンボード映像でよくスロットルとブレーキがグラフィカルに表現されてます．

これをラジコンでもできれば面白いよなーっと

更に欲を言うとスロットルとブレーキ、そしてステアリングのインジケーターを作ればエキスパートドライバーがどういう操作をしているのか？というのが明らかになるのではと

例えば活用シーンとしては

1. エキスパートドライバーがどこで握っているのか？どこでブレーキしているのかを誰もが分かって真似することができる
2. 例えばZENで実施されているような講習会の時に車両に搭載してエキスパートドライバーから操作のフィードバックをもらう

特に"2"みたいな使い方ができないかなと思いました

データロガーの波形を見るのは少し訓練が必要だけど，ブレーキングポイントでLEDの色が変わればデータロガーの見方が分からなくても直感的に操作に落とし込めるのではないかなと

実車で言う同乗走行みたいなことができないかなと思っています．

それで開発したのが上で掲載した動画のものになります

これを作るためだけに3Dプリンターの白いフィラメント買いました（白フィラメントはそのうち家の小物作るのに活躍してもらいましょう）

実は3Dプリンターも冬のボーナスで導入してたので自宅ものづくりも強力に進むようになりましたｗ

プログラムについては子供がお昼寝しているときの監視時間にコードを書いたので実質２時間程度で完成

コードとしても便利なライブラリが公開されていたのでプロポの読み取り～LED点灯で130行程度で動いています

取り急ぎNEOPIXELと友達になれたので今後の開発の方向性はちゃんと回路を作る方向性かと考えています．システム構成は下記みたいな感じ

今はArduinoの5V出力でだましだまし光らせてますが，BEC電圧をDCDCコンバーターを介して5Vに降圧して供給したい

あとはESCとSTサーボの信号の分岐も必要なので極力手間がない＆小フットプリントの回路を作る方向性です．

プログラム的な残項目は各社プロポのエンドポイントを検知する必要があるのでボタンを押して設定できるようにする＆そのデータをEEPROMに書き込んで電源切ってもデータが消えないようにする

さらに欲をかくと，センサーケーブルの信号を読み取って車速に換算してこんな感じのインジケーターにして速度表示もできないかな～と

モーター回転数だとギア比で変わっちゃうので車速にしたい！ギア比をどうやって簡単に入力するか…Bluetooth対応にしてスマホからか、、、！とか

ひとまず昼間にどれだけ視認性があるか含めて本格的に作る前に実験からやってみようと思います．

2023年末のご挨拶と今後の活動について

 実はこのブログで年末のご挨拶は初めてです

ちょっと報告もあり更新してみます

今年もいろいろありましたが

一番大きいのは第一子が生まれたことですね

いろんな人から言われてはいましたが本当に自分の時間が減ることを実感します

もちろん子供の成長を感じるのはそれ以上に楽しいことですが

これから全日本とかに今までと同じ時間と情熱をかけて参加できるかというと難しいところもあり今までサポートしていただいた京商様との契約を2023年末で更新しない方向となりました

2017年からサポートしていただきオンロードのエンジンカーや電動カーのサポートをしていただいていました

全日本での最高位は4位と本意な結果を残すことができなかったことが悔いが残るところですが，活動の内容としては毎年いい思い出で満ちています

中でも思い出に残っているのはOS8耐に京商チームで出たことでしょうか

頑張って準備して報われたのはとてもいい思い出です．

この場を借りて今まで多大なるご支援を賜りましたことお礼申し上げます

さて今後についてはラジコンをやめる訳ではなく時間を作ってラジコンを走らせるつもりです

ZENワンデーレースとかレース活動も引き続きできる範囲で進めようと思っています

今までのラジコンのスタンスが変わったのは子供の誕生ともう一つあり

電子工作の趣味に目覚めたこともあります

2022年に出た全日本が自由に時間を使えるラジコンの最後だろうなと感じていて23年に入ったぐらいから以前から考えていたESC自作の話が動いて来たのもこのころの時期でした．

ESCを作ろうにも元々モーターの回転原理は知っていたものの，電気回路やパワエレの知識，マイコンへのプログラミングの知識は皆無でした．

そこでESC自作の中で新しくできた友人やChatGPTの力お陰で徐々に知識の蓄積をしていっています

最近の過ごし方ですが

7:00 起床 子供の面倒と離乳食を食べさせつつyoutubeでパワエレの勉強

8:30 ~ 19:00 出社

19:00~20:00 子供風呂

21:00~23:00 在宅勤務 

23:00 ~ 24:00 ランニング・シャワー

24:00~27:00 ESCプログラミングの勉強

27:00~7:00 就寝

みたいな生活をしています

睡眠は6時間以上取りたいですが色んなことを並行に進めるには睡眠を犠牲にしてしまっている…

ずっとこの生活をすると体を壊すと思うので回路設計が終わるぐらいには普通に24時ぐらいに寝る生活に戻したいですね

ただだいぶ知識は蓄積してきていてESC以外にもいろんな作りたいものが渋滞している状況ですw

番号が優先度とすると

1.ベクトル制御ESC ( 既に実走テストは実施済み ロジックの開発と回路設計要)

2.デジタルキャンバー・トーゲージ 投稿したポスト (1chは完了 7ch同時測定と筐体の製作が残項目)

3.デジタル車高ゲージver2 以前開発したやつ (計測の分解能上げたい)
4.ギア比チェッカーver2 以前開発したやつ (測り方を変えて車検段取りを減らすシステム)
5.ニードル調整システム(プロポからニードルを操作したい ステッピングモーターでイケそう)
6.アクティブデフ（磁性流体を入れてモーターのローターレベルの外部磁界があればデフ特性が変わること確認済み）

アイデアと達成手法は何となく頭にあるものの時間が圧倒的に足りない！他にも色んな人と立ち話した中であればいいな～っていうデバイスもいくつかある状況

こういった電気と機械が融合したものをラジコン向けに作ってるメーカーってあまりないのでゆくゆくは自分のブランドとして立ち上げられないかな…？なんて考えてたりもしていますがこれはまだまだ先の話

ひとまずこれからラジコンの関わり方は変わっていくと思いますが

来年からもサーキット等で見かけたら是非よろしくお願いします

ではよいお年をお迎えください

モーターESC自作の道①

今回から新シリーズです！

今年の6月に掲載した記事からずっとESCを自作する試みは進めていました．

その途中で車高ゲージを作ったり，レシオチェッカーを作ったり寄り道はしていましたがこれもスキルアップに役立ってました

ESC自作に向けて回路図の書き方と基板CADを習得しつつありESCの形になってきたので新シリーズ化してみっました

開発のドナーになってくれる車両はこちら

TRGHPより

スーパーラジコン秋葉原の某店長氏からお借りしたTRG製のFP2となります

i塚さんご協力大変ありがとうございます！

FP2に至った経緯としては

・シャシー構成がシンプルで床面積が広い → いろんな基板を載せたりするのに好都合

・駆動アクスルがリジット → タイヤを外回しして動作確認するときにデフがないと楽

といったいろんな都合で選択しました

さて今までの開発環境をそのままFP2に移植してみたのがこちら

かなりごちゃついてます これで走行は難しそう…

大電流を流す基板と制御用の基板が分かれているので通信用のハーネスが盛り上がってます

この状態でモーターが回転することは確認済みなので電気的な接続はOK

ZEN製 Z0022 レジェンドCカーボディ MCLタイプ

このボディであればキャビン部分が大きくて基板自体は干渉せずに搭載できました

ただハーネスは収まらないのでやはり通線用の基板を自作する必要がありそう

自作ESCを作る上で基板作成スキルは避けて通れないのでこの際覚えることにしました

使用したCADはフリーソフトであるKiCADです．

今回の回路図

回路図を描くスキルも初心者なので全く洗練されてなくて将来悶絶すること間違いなし
ひとまず必要な接続は記載しているのでできることは

1. 制御基板であるNucleo-G474RE基板とパワー基板のDRV8302を接続するパターン
2. モーターのホールセンサー、レシーバーからの信号をNucleoボードに入力するパターン
3. 将来の拡張を見据えてSmartLoggerとの拡張ポートの予約設計

この時点でIOピンに対してネットを入力するのでここを間違えなければ電気的な接続は間違えることがない

よってユニバーサル基板等で実装するよりミスを大幅に削減できます

ネットリストを元にパターンを作成

表裏の２層基板に対して電源線は1mm，信号線は0.75mmとしました

今回の基板には大電流が流れる部分がないのと，高周波数な信号線や差動信号もないのでかなり簡単な基板です．

GNDのベタパターンを追加してひとまず基板検討は完了

今回はピンヘッダとピンソケットとホールセンサー入力用のJSTのZHコネクタのみの実装

基板手配はPCBGOGOにお願いしてみました
初回手配は送料込みで$1という破格の値段

設計をミスしてしまって2回の手配しましたがそれでも５枚頼んで$44程度でした

ミスった模様はこんな感じ

コンデンサと切り欠き位置を間違って思いっきり干渉してます…

ちなみにこの段階ではSmartLoggerの拡張設計もしてなかったので再手配のついでに実施

再手配したものはバッチリ　レジストの色も緑にしてみた

やっぱり緑のほうがパターン見やすいし一般的に使われている理由がよくわかりますね

車載状態はこんな感じ

Nucleo基板をオフセットさせたのでボディと干渉するのでカットが必要そう

動作もひとまず問題なくモーターが回転してくれてます

ハードウェア的にはひとまずこれで完了で

これで断線の心配なく安心して実走テストに進めます

ソフトウェア

今回はmtabeさんからのご紹介で新たに名古屋のお友達ができて

その方に多大なるご協力をいただいてモーターのベクトル制御コードを作成しています

現状では自分で書いたコードはプロポの信号を読み取ってモーターに回転指令を与えるところだけです

このあたりでレシーバーの信号を読み取ってる

僅か数十行のコードですが紆余曲折あり、たどり着くまでに数か月勉強が必要でした…

プロポメーカーが変わったときの補正や、デッドバンドの実装はもうひと工夫必要ですが根幹の部分を学べたのであとは小変更でイケそう

現在のモーター制御コードはPLL制御という制御も実装しており

モーターのケースに装着されているホール素子の位置ズレを補正する機能も実装しています

いわゆる”あたり”モーターが関係ないものになるのである意味イコールコンディションにもなるのかなと

モーターチェッカーのTiming測定のこの画面の数値のズレのことです

今後の実走テストのタイミングで

弱め界磁制御や二相変調制御によるモーター動作域の拡大

回生ブレーキによるバッテリーエネルギーマネジメント

を実装していこうとしています

特にブレーキの難しいDD車なので制御を頑張ることでドラビリを確保できるブレーキを見出すことができればいいなと思います