HM-StarterKitでマイクロマウスを始めよう

ピンソケットの故障時の修理方法 – HM-StarterKit初級者 Part 2 –

HM-StarterKitでマイクロマウスを始めよう

こんにちわ、青木です。

HM-StartKit初級者の第2回は、通信に使われているピンソケットの故障時の修理方法について紹介します。

熱心にHM-StarterKitのプログラムを修正して動作確認をしていると突然、PCにデータを吸い出すことができなくなったり、プログラムの書き込みができなくなったりすることがあります。操作に慣れていない時は、モードスイッチの切り替え忘れやPCとの接続忘れなどの原因が多いですが、そうではない時は、ハードウェアトラブルの可能性があります。HM-StarterKitは、小さいサイズのマイクロマウス競技に参加できるロボットとなっており、迷路に合わせて小さく作る必要があります。また、走行性能をあげるため、走行時に不要な回路を別基板にしています。別基板の機能は以下のようになっています。

これを見ると別基板に色々な機能が付いていることがわかります。 PCとの通信、マイコンボードのリセット、マイコンボードに書き込むためのモード切り替えスイッチがあり、これらの情報をマイコンとの通信ポートを通して行っています。このいずれが動作しなくなった時の修理方法を紹介します。

故障のメカニズム

修理方法だけ紹介するのも良いのですが、修理を繰り返しているといずれ修理ができなくなります。それは、何度も、基板のランドを温めているとランドが劣化してしまい、いずれランドが基板から取れてしまいます。ランドは、銅でできており、厚みはたったの35umしかありません。もし、ランドが取れてしまったら、部品交換だけの修理では直すことができません。そうなる前に、なぜ、通信などができなくなるかを知ることで、HM-StarterKitの扱い方を見直して、修理回数を減らすことができます。

金属疲労という言葉を一度は聞いたことがあると思います。同じ箇所を曲げたり戻したりしていると小さな亀裂や割れが発生し、それが少しずつ進行していずれは破壊する現象です。HM-StarterKitでも別基板の通信ケーブルのピンソケットのところで同じ現象が起きることがあります。ケーブルを抜き差ししているだけではコネクタの金属部分を曲げていないと思われがちですが、ケーブルを持って軽く斜めに上下に揺らしてみてください。するとピンソケットが若干、左右に揺れていることが確認できると思います。

この程度の揺れが発生しても金属疲労が蓄積されます。通信ケーブルを抜く時や入れる時に垂直に抜き差しするように心掛けていると揺れが小さくなりますので、ピンソケットの交換間隔が長くなります。

交換部品について

HM-StarterKitの部品は、全てが小さいです。通信に使用しているピンソケットは1.27mmピッチのものを使用しています。秋月電子通商で扱っている1.27mmピッチのピンソケットピンヘッダの高さは、1種類のものしか扱っていないため混乱が生じませんが、廣杉計器にあるピンヘッダは、黒いところの厚みが違うものや高さが違うものがあります。そのため、通信ケーブルを変更せずに現状のものと交換するには、同等品を探す必要があります。

マイクロマウス本体にあるピンソケットについて

マイクロマウス本体にあるピンソケットは、高さ3.4mmです。これは、秋月電子通商ヒロスギネットから入手することができます。秋月電子通商では、5ピンがないので、カットして使う必要があります。

ピンソケットのカットの仕方

ピンソケットの形状が分割しやすい形状であればよかったのですが、秋月電子通商から入手できる1.27mmピッチのピンソケットは、分割しやすい形状ではないので、1ピン犠牲にして分割します。初めに必要数の隣のピンをニッパーやラジオペンチで抜きます。カットする位置を間違えるともう一度やることになったりピン数が足りなくなったりするので、ピンヘッダをつけてカットする場所を明確にすると良いです。

ニッパーやペンチで押さえてピンを抜く

ピンを抜いた時のピンソケット

次に、ピンを抜いたらピンがないところをニッパーでカットします。ニッパーの刃の抜きに注意してください。下図のようにカットしたい方に平たい刃を向けないと欲しいところのピンソケットを潰してしまう可能性があります。

カットしたらヤスリがけしてバリをなくして使用します。

ニッパーでカットした直後のピンソケット

別基板にあるピンソケットについて

別基板にあるピンソケットも1.27mmピッチです。違いは、ライトアングルになっています。秋月電子通商やヒロスギネットからでは、ライトアングルのピンソケットを入手することができないため、デジキーなどから入手する必要があります。海外の通販は英語で書いたり送料が高かったりします。ライトアングルのピンソケットが入手できなかった時は、通信ケーブルを見直して、ピンヘッダを両方ともライトアングルにしてしまう方法もあります。両方ともライトアングルにする場合は、ピンソケットを先程使用したストレートタイプのものを使います。ライトアングルのピンヘッダは、ヒロスギネットから購入することができます。

ピンソケットの交換方法について

前回の抵抗交換の時、抵抗の上に半田をタップリ盛って抵抗の両端を同時に温めて取り外しました。今回のピンソケットは、5ピンあるため、全てのピンを同時に外すことは困難です。ここでは、取り外したピンソケットを再利用しないという前提でピンソケットを外します。
再利用しないとなると簡単に取り外すことができます。
初めに、黒いところをニッパでカットして黒い部分だけ先に取り除きます。

ニッパーで黒い部分を割った結果

ピンが金属硬化で壊れるぐらいなので、ちょっと力を入れると黒い部分がスポット抜けてしまうかもしれません。黒いところを取り外したら、金色のピンが残ります。

次に、このピンを温めてとり外します。取りにくい時は、半田を追加して熱が伝わりやすくすると簡単に取れます。

ピンを取り除いた時の結果

その後、残った半田を吸い取り線などで取り除きます。最後に新しいピンソケットを半田づけして修理の完了となります。C7のシルク近くのピンソケットのランドのところは、抵抗値を小さくするためベタGNDとなっており、熱が逃げるようになっています。370℃ぐらいではんだ吸い取り線で取り除けました(筆者は温度調整機能がついた半田こてを使用しています)。

次回は、車体角速度制御PIDのゲイン調整用のログの取得開始時間の調整ついて紹介します。

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