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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。

スーパーショベル(CCP)の修理(COB故障をPICで補完)

本件は、(愛知県)小牧おもちゃの病院様の修理事例であり、COBチップが故障していたため、つつじが丘おもちゃ病院(当院)が提供している 「故障したICやマイコンの代替品をお作りするサービス」 を利用していただいた。
当記事には依頼元の小牧おもちゃの病院様から提供していただいた情報や資料が含まれている。

1.患者
スーパーショベル(CCP社商品ページの画像)
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)外観1
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)外観2

2.症状
①右側のキャタピラが後退(逆転)しない。正転はする。

②左側キャタピラ、アーム上下、ライト、サウンド、クラクションなど、その他の機能は動作する。

3.診察
①本体側のCOBから右側キャタピラ逆転の信号が出てきていない。COB故障と診断し、つつじが丘おもちゃ病院(当方)へPICのファームウェア開発が依頼された。

4.治療
当院では依頼元からの要件に基いてファームウェアを開発した。

【開発要件】(依頼元から提示)
・エンコード信号を入力し、左右のキャタピラの駆動信号を出力する。

・ターゲットは16F1705とする。

・ピン割当ては以下とする。

RA0:右キャタピラ前進(正転)正論理出力
RA1:右キャタピラ後退(逆転)正論理出力 
RA2:左キャタピラ前進(正転)正論理出力
RA4:左キャタピラ後退(逆転)正論理出力
RA5:ch選択(上記何れかの駆動がアクティブのときL出力)
RC0:エンコード信号入力

・キャタピラ駆動信号は入力オフ後も200ms保持する。

・正逆転切り替え時のデッドタイムは200msとする。

・正逆の相反するコード受信は正逆ともに出力をLとする。

・エンコード信号の信号波形を以下に示す。

説明の中でCh番号は下記の操作に対応する。
Ch1  右キャタピラ-正転
CH2  右キャタピラ-逆転
CH3  左キャタピラ-正転
CH4  左キャタピラ-逆転

フレーム全体
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形1

操作時の信号
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形2
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形3
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形4
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形5

STOPコード
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形6
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)エンコード波形7

【設計】(当院で実施)
・依頼元から提示されたエンコード信号波形を帰納法でエンコードルールを推理し、デコード処理を設計した。

//デコード処理
//1.4ms以上のHの後、Lへの変化でフレーム開始とする。
//続くLとHの1組で1ビットを表す。
//L期間は変化せず、150us~300us。
//ビット値はH期間で判別する。200us~300usはb'0'、500us~700usはb'1'。
//4ms以上のLでフレーム終了とする。
//1フレームは22ビット固定で、フレーム終了まで受信し、受信ビット数が22ビットでなければ無効とする。
//上記の条件に当てはまらない場合はデコード結果を無効とし、1フレーム開始待ちに戻る。
//キャタピラの制御値はフレームの先頭4ビットで示され、ビットの並びは以下のとおり。
//先頭からb0、b1、b2、b3の順で、ビット値0はインアクティブ、ビット値1はアクティブを示す。
//b0:右キャタピラモーター正転
//b1:右キャタピラモーター逆転
//b2:左キャタピラモーター正転
//b3:左キャタピラモーター逆転

//STOPコードは通常のフレームのb0~b3が全て0に設定されたものである。
//従って、デコーダはSTOPコードも通常のコードとして処理すればよい。

・その他の処理方法は
//TMR1のクロック周期を1usとし、エンコード信号のパルス巾を計時する。
//2ms周期のTMR0割込みでデコード結果に対応する駆動信号をピンへ出力する。


【ダウンロード】
本ファームウェアの設計資料と開発プロジェクトは ここから ダウンロードできる。

【実装】(依頼元で実施)
ラジコンショベルカー(COB故障をPICで補完)実装

【後日談1】
このラジコンは、エンジンをスタートさせないと、キャタピラや運転台の駆動ができない仕組みになっているそうだ。そう言えば他の似たおもちゃでもそのようになっていたのを思い出した。
サウンドも、サウンドONを指示しておかないと音は出ないとのこと。

提供したファームウェアはエンジンの動作状態に関わらず、キャタピラを駆動してしまう。要件の確認漏れだった。

しかし、これらの制御は送信機側で行われていて、エンジンスタートするまではキャタピラの駆動コードは送信されないそうだ。またサウンドONについても同様とのこと。従って、提供したファームウェアで元々の動作仕様になるので問題は無いことが判った。

【後日談2】
このファームウェアの重大な欠陥が発覚した。
メーカーの商品ページを見たら、スーパーショベルはch1~3の設定が可能であることが判った。

しかし、このファームウェアではch設定をチェックしていないので、送信機と受信機でch設定が違っていてもキャタピラを駆動してしまう。ch設定に関して、SWの信号とエンコードの要件は依頼元から提示されていなかったが、当方も確認を怠っていた。競合するラジコンが近辺にいなければ動作上の問題は生じないのが救いである。

リコールを含む善後策の実施を依頼元へお願いしたところ、患者様から 「ch設定機能は使わないので、現状のままでよい」 との回答を得たとの連絡をいただいた。
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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。

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