上位に戻る バドミントン自動ノックマシン 初版2023/11/3

学生時代にバドミントンをしていたのですが、高齢になったので、体力維持のためバドミントン教室にかよい始めました
教室では、ひたすら手投げノックで振りの練習です。自分一人でも練習したく自動ノックマシンを作ってみました

1人で練習するので、1人でもって歩ける 
 肩にバッグ またはリュックに靴、ラケット他もろもろを入れて 左手に マシン 右手に脚立 で練習に行ってます

電池で稼働し、2時間以上使える
 モータ部で電池容量8Ahあります。電流測ってみましたが、PWMだと測れないです。想定だと、モータで4A ヂューティ比
 最大利用で、30% 8÷1.2=6時間 シャトルをひらって再充填とかするのでずっと稼働していないので、まあかなり
 電池は持つと思います。実際連続2時間使ったあと、充電しても充電がすぐに終わります
参考サイト(先駆者のサイト)
 のんびりバドミントン: 自動シャトルノックマシンを作ってみる (fujibado.blogspot.com)
 筒 - teshi-ko ページ! (jimdofree.com)





  1. どんな構造にするか

    シャトルを飛ばす方法ですが、野球のノックマシンのように回転体で挟んで飛ばせるみたいです
    で、試しに作ってみました


    キムチの蓋にすきまテープを張ってテストしたところ、飛ぶじゃん どうも簡単に出来そうと思ってしまいました


    最初に作ったマニュピレータ
    軸を接続している継ぎ手がうまく真っ直ぐに接続できずブレブレ。マニュピレータの先端の形状が、4点でつかもうとしましたが掴まず、2点または、3点で掴み 安定しない

    作りなおしたマニュピレータ
    予算をケチらないで、サーボモータにしました
    先端形状を2点で、掴むように変更しました


    リチュム電池の充電器です ランプが青から緑になったら完了

    片手で持てるようにベルトを取付ました

    脚立に固定できるようにしました

    回転数を測るのに、反射型で計測
    フォトトランジスタ持っていなかったので、管タイプのトランジスタの蓋を開けて使っています


  2. 回路図
    マイコンの電源ですが、当初モータと同じにしていたのですが、モータの回転数を上げていくと、赤外線が誤動作を起こしました
    おそらく、PWMのスイッチングノイズではなく、モータからでる電磁波ノイズと思われます。フィルターじゃなく 電池も余っていたので、
    素直に別電源にしました。

  3. 使った主要品


    この装置の心臓部 マイコン
    しかしえらい値段上がってる・・・。
    使ったモータです
    これ進角があるので逆回転はトルクが弱いです
    模型用 プロペラをモータに固定する部品

    2.3mm用がなかなか見つからない
    軸挿入部分が短いので、別途ドリルで
    掘っています
    380モータの軸が長いです
    ホームセンターでも売ってました しかも安い
    失敗しました
    中心を出してドリルの穿孔が微妙にずれるので
    ムズイです
    軸のぶれが出ないようにするのが大変
    上部の軸受け用です
    最初は、モータ軸だけで回してましたが
    回転速度が上がるとぶれるので追加しました
    回転体に使います
    ナイフで、16角形まで切ってあとは、
    実際に取り付けて、ドリルで回して
    紙ヤスリで削って新円にします
    20kgの高トルクなので安心です
    でも高い!
    円形アームのみ利用
    リチュム電池の保護ボード
    仕様では、4.25Vで充電停止になってますが
    4.14Vで停止する 満充電にならないけど
    劣化が遅くなると思われ
    容量的には、十分 2時間使っても 全然
    余裕でした
    赤外線リモコン
    フナイ電機のモードで使っています
    変調コードがArudinoのライブラリで、
    解析できました

    リチュム電池だけで良かったのですが、単体より、充電器と合わせてほうが安価だったので購入しました
    モバイルバッテリーとしても流用できるので
    自分でFET構成するよりラクチンなので購入しました FET2個がパラ接続になっています
    充電器で使った定電流定電圧ユニットです
    最初マニュピレータの掴む動作に使うつもりで購入したのですが、非力すぎてダメでした
    昔、テープデッキで使われていたものを持っていたのです くっつくと 人の手では外れないくらい強力だったのでそのイメージでしたが
    届いた製品があまりに小さいく非力だったので止めました
    余ったので、シャトルの射出用に転用しました
    6V 300mAになっていますが、実際には3A流れます なんじゃこれ 非力だし 壊れてるのかなあ

    上記以外は、手持部品を流用しました
    @12v 電源 外付けディスクから外したもの
    A赤色レーザLED 指の関節治療するのに使ったのこり
    Bcds受光部 以前買ったArudinoのキットに入っていたもの
    C5V用DCDC 以前買ったもの
    Dマイクロサーボ 以前買ったArudinoのキットに入っていたもの
    Eその他木材、アルミ材 手持流用及び新規ホームセンターで購入
    Fショットキーバリアダイオード 以前買ったもの


  4. 回転速度の計測について
    ■ ストロボスコープ
      回転数を測るのですが、最初手軽なストロボスコープで測っていました
      これは、回転体の上にマークを記入して、回転に同期して光をフラッシュさせることで計測します
      部屋を暗くして、回転に同期した時に一瞬光を当てることで、マークが同じ位置に来たときのみ光らせることで、マークが固定しているように
      見えることを利用しています
      ランプと回転数の入力できればいいのでスマホの懐中電灯を使ってアプリをつくろうかと思ったのですが、こんなの誰か作っているんじゃねえ
      調べてみたら、一杯ありました
      

    ただソフトでライトを点滅させているため、点灯時間は、最短でも1mmsecは点灯してしまうため回転が早くなると
    マークが滲んで、見にくくなってきます まあ 5000回転くらいは見れますが
    あと、測定が部屋を暗くする 回転速度と同期をとるのにフラッシュ時間を調整 これがなかなかムズイです

    ■光の反射を利用して計測
     回転体に、アルミホイルを部分に貼り付けて、それに光を当てて、反射してきた光の数をカウントして計測してみる
     ことに
     ただ、受光部が、cdsは、もっているのですが、cdsでは反応速度が遅すぎて希望の回転速度が測れません
     フォトトランジスタが必要なんですが持っていなかったのでストロボ使ってました
     ここで、昔 管タイプのトランジスタの蓋を開けて 光の受光部として使っていたのを思い出しました
     で、試してみることに

    ノーブランドのPNPトランジスタ

    蓋を取ったところです

    反射板としてアルミフォイルを張っています



    感度低いので、トランジスタで増幅しています。最初1個だったのですが、微妙に増幅が足らないので2段にしました

    #include <MsTimer2.h>

    #define LED_PIN 13 // フォトインタラプタ動作確認用


    volatile unsigned int cnt=0,cnt_t;
    volatile unsigned char tmr2_f=0;

    void int_cnt(void){ cnt++; }
    void int_tmr2(void){ cnt_t = cnt ; cnt = 0 ; tmr2_f = 1 ; }

    void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while( !Serial );
    Serial.println("Arduino Program Start !!");
    pinMode( 2, INPUT ); // int 0
    pinMode( LED_PIN , OUTPUT );
    attachInterrupt( 0 , int_cnt , RISING ); // INT0
    MsTimer2::set( 1000, int_tmr2 ); // 1S INT
    MsTimer2::start();
    }

    void loop() {
    if ( digitalRead( 2 )==LOW ){ digitalWrite( LED_PIN,LOW ); } else { digitalWrite( LED_PIN,HIGH ); }
    if ( tmr2_f == 1 ){ tmr2_f = 0 ;
    Serial.print("cnt_t = "); Serial.print( cnt_t );
    Serial.print(" RPM = ");Serial.println( cnt_t * 60 );
    }
    }

    割り込みと、タイマー割り込みを利用しています
    反射した光のON OFF で、割り込みを発生させて1割り込みごとにカウントアップします
    タイマーで1秒単位で割り込みを発生させて1秒経過したかを、loopで検知して処理しています
    まああんまり割り込み処理とか使わないので記録しておきます

    回転数測定中




    以上間違い等ありましたら、以下ご意見箱にお願いします

   

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