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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

キッズドライバーのハンドルV2(電子オルゴール・音声再生換装)

0.前振り
①「キッズドライバー」はモデルチェンジが行われていて、数種類のものがあるようだ。この記事で扱うのは、当ブログの 過去記事 のものに比べて新しいタイプのもので、仮にV2と呼ぼう。現時点でメーカーサイトには更に新しいタイプのものが載っている。

過去記事 のものに比べてV2は、アンパンマンボタンが無くなり、エンジンキーが回すタイプから押しボタンに変わっている。また、パトライトが追加されている。これらの違いにより、過去記事で公開しているファームウェアではV2のマイコンを換装することができない。

③今回は、V2をターゲットにしたマイコン換装用のファームウェアを開発した。

④本記事は 過去の修理事例 を元に、V2対応としてバーチャルに再構成したものである。実際におもちゃの修理に利用した事例は こちら


1.患者
キッズドライバーV2のハンドル(アガツマ)
キッズドライバーのハンドルV2外観

2.症状
①何を操作しても全く動かない。

3.診察
①基板にはCOBチップとドライブ用のTrが主な部品である。

②COBチップの際まで電源供給は正常。

③すべてのSWはベタ読み(非マトリクス)で、ローサイドに配置されている。COBチップの内部プルアップ。COBチップの際で信号の正常を確認した。

④外部のクロック回路もリセット回路も無い。

上記の状況からCOBチップ故障と診断した。

4.治療
【機能要件】
①動画サイトにアップされている紹介動画を参考に、PICでの実現可能性を考慮して、機能要件を定めた。

;ポートの割当て
;RA0:SWセンス0(負論理)
;RA1:SWセンス1(負論理)
;RA2:PWM3出力(正極性)
;RA3:SWセンス2(負論理)
;RA4:SWセンス3(負論理)
;RA5:SWセンス4(負論理)
;RC0:SWセレクト0(負論理)
;RC1:SWセレクト1(負論理)
;RC2:パトライトLED出力(正論理)
;RC3:ウィンカー左LED出力(正論理)
;RC4:ウィンカー右LED出力(正論理)
;RC5:顔LED出力(正論理)
;
;SWの割当て
;セレクト0
; センス0:エンジン(ソフトでオルタネイト動作にする)
; センス1:救急車
; センス2:パトカー
; センス3:消防車
; センス4:♪(アンパンマンマーチ)
;セレクト1
; センス1:ウィンカー右(ハードがオルタネイト動作)
; センス2:ウィンカー左(ハードがオルタネイト動作)
; センス3:クラクション
;
;音声の割当て
;1:しゅぱつします
;2:エンジン1
;3:エンジン2
;4:ウィンカー
;5:クラクション
;
;音声再生チャネルの割当て
;エンジン音は流れ続けるので、VOICE0を専有させる
;ウィンカーとクラクションはVOICE1でクラクション優先とする
;
;曲の割当て
;1:アンパンマンマーチ
;2:アンパンマンたいそう
;3:サンサンたいそう
;4:救急車サイレン
;5:パトカーサイレン
;6:消防車サイレン
;
;動作仕様
;エンジン
; エンジンSWは、ハードはモーメンタリ動作だが、ソフトでオルタネイト動作に見立てる。
; キースキャン周期(20ms)毎にSW状態の履歴を採り、140ms以上オフ後のオンでオルタネイト状態をトグルする。
; トグルオンでオープニングを開始する。
;  「しゅぱつします」・エンジン1・エンジン2を順に再生した後、エンジン2を繰返し再生する。
;  オープニング開始から5秒間はウィンカーLED右左とパトライト右左を同時に点滅する
;   0.6秒点灯、0.6秒消灯を繰返す。
; トグルオフで音声再生とLED点滅を止める。
; オープニング開始から4.8秒後にVOICE0を1/2ミュートする。
; エンジン稼動はeng_noで判別する。
; オープニング動作はeng_tmrで判別する。
;
;ウィンカー
; オープニング中はウィンカーを無効とする。
; ウィンカーSWは、ハードはモーメンタリ動作で、操作レバーが状態を保持している。
; ウィンカーSWがオンになるとウィンカー動作を開始し、オフになるまで動作を続ける。
; ウィンカーLEDを0.6秒点灯、0.6秒消灯を繰返す。点灯のタイミングでウィンカー音を再生する。
; ウィンカーSWがオフのときは点滅のタイマーをクリアして、次回は0.6秒点灯から始まるようにする。
;
;クラクション
; オープニング中はクラクションを無効とする。
; クラクションSWがオンのときは顔LEDを点灯し、クラクション音を繰返し再生する。
;
;メロディ
; メロディSWは、ハードはモーメンタリ動作だが、ソフトでトリガ動作に見立てる。
; キースキャン周期(20ms)毎にSW状態の履歴を採り、140ms以上オフ後のオンでトリガする。
; トリガオンになるとアンパンマンマーチ・アンパンマンたいそう・サンサンたいそうをラウンドロビンに1曲演奏する。
; 他の曲を演奏中に♪SWがトリガオンするとアンパンマンマーチ・アンパンマンたいそう・サンサンたいそうに切換える。
;
;救急車
; 救急車SWがオンになると救急車サイレンを1曲演奏する。
; 他の曲を演奏中に救急車SWがオンになると救急車サイレンに切換える。
; 演奏中はパトライトを点滅する。
;  左右同時に0.6秒点灯、0.6秒消灯を繰返す。
;  オープニング中の点滅制御はエンジンを優先する。
;
;パトカー
; パトカーSWがオンになるとパトカーサイレンを1曲演奏する。
; 他の曲を演奏中にパトカーSWがオンになるとパトカーサイレンに切換える。
; 演奏中はパトライトを点滅する。
;  左右同時に0.6秒点灯、0.6秒消灯を繰返す。
;  オープニング中の点滅制御はエンジンを優先する。
;
;消防車
; 消防車SWがオンになると消防車サイレンを1曲演奏する。
; 他の曲を演奏中に消防車SWがオンになると消防車サイレンに切換える。
; 演奏中はパトライトを点滅する。
;  左右同時に0.6秒点灯、0.6秒消灯を繰返す。
;  オープニング中の点滅制御はエンジンを優先する。
;
;Sleep
; 何も動作していないときはSleepする。
; SWセンス0~3の立下りでIOC割込みによりWakeUpする。
; WakeUp後はソフトRESETし、ファームウェアを再起動する。

②電源は元々の単三電池3本の4.5Vとする。

【設計】
③必要メモリを少なくするため、3種類のサイレン音は音声再生ではなく電子オルゴールで発音させる。

・メモリの少ないPICで多くの効果音を発音させるための好適な方法だ。

・サイレン音と消防車の鐘の音を電子オルゴールのPCM音源として演奏させることで、リアルな音色が出せる。

・パトカーと消防車のサイレン音は周波数が滑らかに昇降する。これは電子オルゴールのピッチベンド演奏で表現する。

④エンジン音・ウィンカー音・クラクション音は音声再生で発声させる。エンジン音は常時鳴り続けるので1つの音声再生チャネルを専有させる。

⑤8個のSWは元々の構成ではベタにCOBチップで読んでいるが、16F1705ではポートが足りないので、SWをマトリクス構成にする。

・基板パターンは5個のSWが1組になっているので、5×2のマトリクス構成とする。

・一般にはセレクト信号の廻り込みを防止するためのダイオードを各SWに装着するのだが、今回は部品点数を少なくするため割愛する。そのためオン状態が継続するSWは1個に抑える必要がある。ウィンカーSWがそれに該当するが、左右のウィンカーSWが同時にオンになることは有り得ないので問題は無い。

・他のSWも含めて、複数のボタンが同時に押されると誤読が発生するが、使用上は問題ないと考える。

・SW信号とポートの対応は【機能要件】を参照。

・SWのセレクト線とセンス線は内部プルアップを利用するため、負論理とする。

【回路図】
⑥換装後の回路は下記のとおり。
キッズドライバーのハンドルV2回路図

【ファームウェア】
⑦電子オルゴール+音声再生Ver5_6をベースに、SWの評価と曲・音声の制御をカスタマイズして開発した。

⑧開発したファームウェアの設計資料とプロジェクト一式、音源ソースは ここから ダウンロードできる。

【演奏音】
演奏音は これ


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  1. 2017/05/17(水) 16:45:26|
  2. マイコン換装
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コメント

キッズドライバーのハンドルV2修理

キッズドライバーのハンドルV2修理の依頼が有りました、症状は椅子部のバーの折れとハンドル部の動かないです。診察はホームページ内容に照らし合わせてCOB不良と判断して電子オルゴール+音声再生換装を使わせていただくことにしました、有難うございました。おもちゃとして復活させることが出来ました、先生のお陰です
お礼まで。
  1. 2017/11/09(木) 13:38:12 |
  2. URL |
  3. 豊橋おもちゃ病院トントン 丸山 #-
  4. [ 編集 ]

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プロフィール

大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

当ブログで公開している技術情報や成果物のご利用および再配布はフリーです。読者様の技術活動のお役に立てば幸いです。ご利用いただいた結果や感想等を記事へのコメントやメールでフィードバックしていただけると有難いです。なお、公開ファイルは最新版を載せているので、古い記事の内容から変わっている場合があります。

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