秋月ファンクラブ掲示板

motomura(2018/10/10 Wed 15:44) [ 編集 ] [ 返信 ]

紙の検出

inara1さんへお願いいたします。

フォトトランジスタ又はCdsを使って、紙の厚さの違いを検出したいと思います。

ＬＥＤからの光を紙の裏からあてて、その光の強弱を検出してリレーをＯＮ、ＯＦＦさせたいのですが、ボリュームで光の強弱での調整と、受ける側の巾も調整できるようにしたいです。
ボリュームで光の強弱調整は必要ないかもしれません。
電源はＤＣ５Ｖ又はＤＣ１２Ｖ、検出面積は１ｍｍＸ１０ｍｍの範囲内です。

用途は、１０ｍｍ巾のテープ上に１０ｍｍ角の紙が１ｍｍ間隔で沢山貼ってある紙が、テープ上にあるか無いかの検出です。

テープの透過率とテープ＋紙の透過率の違いの検出です。
同じ厚みの紙でも透過ムラがありますので検出巾の調整が必要かと思います。

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inara1(2018/10/10 Wed 16:42) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re: 紙の検出

できると思います。
外光があると誤動作するので、検出する部分を遮光する構造としてください。

光源は白色LED（φ5mm程度）、CdSセルは手元にあるφ5mmのもので実験してみます。

白い紙を貼った透明テープを長手方向に移動させたときに、紙が通過したことを検出するのですね。

CdSの直径が5mmなのでφ1mmのピンホールで入射光を制限すれば、幅1mmのスキマも検出可能だと思います。ピンホールで遮光すると感度が落ちるので実験してみて、検出できるように工夫してみます。

透明テープの送り速度はどれくらいですか。CdSは応答が遅いので、0.01秒くらいで光強度が変化すると検出が難しいです。

motomura(2018/10/10 Wed 18:22) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re: 紙の検出

>白い紙を貼った透明テープを長手方向に移動させたときに

テープは透明ではありません。両面テープの離型紙です。
離型紙の上にシールが一定間隔に貼ってあり、その検出です。
貼ってある所と、貼って無いところの差は僅かだと思います。
外光遮断は出来ます。
テープ速度は５�p/secくらいです。

送りモーターはいつものようにブレーキをかけます。

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motomura(2018/10/11 Thu 12:04) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^2: 紙の検出

この様な物の、シールが有るか無いかを検出出来ればと思います。

参考になりますか？

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inara1(2018/10/11 Thu 12:16) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^3: 紙の検出

＞この様な物の、シールが有るか無いかを検出出来ればと思います。
文字が書いてあるというのは初耳です。文字のほうがコントラストが強いので難しそうです。

シールの境界は一直線なので、その性質を利用して検出する方法を使うという手もありますが、送り方向と直角の線が印刷されていると、シールの境界線と区別するのは難しそうです。

シールの間隔がほぼ同じ（シールが剥がれ落ちていることはない）なのなら周期性を利用した方法も考えられますが。

motomura(2018/10/11 Thu 12:31) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^4: 紙の検出

下から光をあてると、シールが無い所と有る所の差は目視ではその差は確認出来ます。
シールが無い所は一定の光を感じます。

シールが無い所を「１００」として、有るところはそれ以下とする事はできませんか？

多分、シールが有る所は「１００」の半分以下だと思います。

シールとシールの間隔は正確ではありません。

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inara1(2018/10/12 Fri 07:03) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^5: 紙の検出

予備実験をしてみました。
光センサは2種類を比較してみましたが、フォトダイオードのほうが良さそうです。

ピンホール径が1mmなので、隣接シールのスキマ検出は1mmが限界のようです。シールの文字は検出の邪魔にはならないようです。

センサの出力信号のグラフに描いた水平の赤線は、シール判別の「しきい値」ですが、これはLEDの明るさで変わるので、基準となるシールを準備して、それを流してみて、ボリューム等で調整すればいいと思います。

motomura(2018/10/12 Fri 09:57) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^6: 紙の検出

色々と実験道具を持っておられるのに感心致しました。
その他にも凄い在庫があるのでしょうね。拝見したいです。
私もアクセサリー関係の道具や材料が山程あって、整理が出来ません。
---------------------------------------------------
有るときと無い時の差は思ったより少ないですね。
これくらいの差でＯＮ−ＯＦＦが出来るようになりますか？

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inara1(2018/10/12 Fri 10:16) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^7: 紙の検出

＞色々と実験道具を持っておられる
それはタミヤ模型のプーリーユニットセット
https://www.tamiya.com/japan/products/70121/index.html
です。モータを減速するために使いました。

＞これくらいの差でＯＮ−ＯＦＦが出来るようになりますか？
できます。最終的に0V（紙なし）、5V（紙あり）の信号として出力しますか？

motomura(2018/10/12 Fri 11:05) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^8: 紙の検出

タミヤのプーリーやチェーンやタミヤモーター等は私も持っています。特にギャードモーターは機織り機に４個使っています。

＞最終的に0V（紙なし）、5V（紙あり）の信号として出力しますか？
ぜひお願いいたします。５ＶリレーをＯＮ−ＯＦＦ出来るようにお願いいたします。

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inara1(2018/10/12 Fri 12:04) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^9: 紙の検出

リレーの接点はチャタリング（短時間にONとOFFが繰り返される現象）がありますが、それでもいいのですか。

motomura(2018/10/12 Fri 15:19) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^10: 紙の検出

モーターにて１コマ送ってＳＴＯＰ、押しボタンの様な信号でまた１コマおくる。
この動作をさせる為にはリレーの他にどの様な方法がありますか？

リレーはチャタリングを起こすのはなぜでしょうか？

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motomura(2018/10/12 Fri 16:26) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^11: 紙の検出

昔の事を思い出しましたので参考まで。

３０年以上前、印刷屋をやっていたのですが、その時に使っていた印刷機の中に、１枚ずつ紙を給紙するところに２枚検知のマイクロスイッチがついていました。
薄い紙0.1mmでも検知していました。
紙を１枚挟んでネジでカチカチと音を頼りにネジで調整していました。

機械的の検知も考えてみますが、現在の状況がわかりません。

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inara1(2018/10/12 Fri 17:04) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^12: 紙の検出

リレーの接点は、薄い板バネの先端が接触するか（ON）、離れるか（OFF）で電気的なON/OFFを作っているので、ONになったときに板バネが弾んでしまうため、ONになった後にOFFになり、またONになるということを短い時間に（0.05秒くらいの間）繰り返してしまう性質（チャタリング）があります。ONからOFFになるときは接点が離れる方向なのでチャタリングは少ないです。

今回の回路では、紙の境界を検出したらモータ（紙送り）を停止させるという動作をさせるのでしょうか。だとしたらリレーを介さずに直接、モータの制御を行うほうがいいと思います（リレーが応答するまで遅延もあるので）。

モータの制御信号はどのようなものでしょうか。

motomura(2018/10/12 Fri 17:18) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^13: 紙の検出

モーターはタミヤのギャードモーターです。
７．３Ｖ駆動ですが、織機では５Ｖで使っています。

マイクロスイッチでＯＮしたらモーターが回ってシールがないところで止まるを繰り返す動作です。
オーバーランしてもつぎのＯＮで動いて止まればＯＫです。

テープを実測しました。
間隔は3ｍｍ、ベースの厚みは0.06ｍｍシールの厚みは0.1ｍｍ

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inara1(2018/10/13 Sat 08:28) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^14: 紙の検出

マイクロスイッチは、手動でモータをONにするものですか。

マイクロスイッチを押してモータが動き出した後、紙を検出したらモータが止まり、再びマイクロスイッチを押すと、次の紙のところでモータが止まるという動作ですか。

モータをON/OFFするリレー（5V用）はそちらにありますか。あるのなら型番を教えてください。なければこちらで適当に選びます（接点電流が30Aのもの）。

最初、リレーを使わない方法を考えていましたが、チャタリングがあっても問題なさそうなので、リレーを使う方法とします。

inara1(2018/10/13 Sat 12:43) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^15: 紙の検出

以前使ったことがあるTC4538というデジタルICと、電圧比較器を使って、コマ送りができるようになりました。

プッシュスイッチを押すとモータが動き始め、紙のあるところでモータが止まります。さらにプッシュスイッチを押すと次の紙のある手前で止まります。紙がないときは次の紙が出てくるまでモータが動き続けますが、オーバーラン防止のために、ある時間以上はモータが動かないようにしました（今の回路では5秒）。

こちらで使っているモータはFA-130RAのような小型モータなので、モータのON/OFFには小型のリレーを使っていますが、motomuraさんのギアードモータはたぶん、起動時などには10A以上の電流が流れると思われるので、このリレー
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06696/
を使う予定です（このリレーは手元にあります）。

そのリレーで動作確認したら回路図を紹介します。

motomura(2018/10/13 Sat 13:57) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^16: 紙の検出

リレーの型番＝９４２Ｈ−２Ｃ−５ＤＳ

フォトトランジスタ＝ＮＪＬ７５０２Ｌ　　2個
他Ｃｄｓ色々

＞ある時間以上はモータが動かないようにしました（今の回路では5秒）。

3秒くらいになりませんか。

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inara1(2018/10/13 Sat 15:43) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^17: 紙の検出

＞リレーの型番＝９４２Ｈ−２Ｃ−５ＤＳ
これ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01229/
ですね。このリレーでギアードモータをON/OFFしたことはありますか。

＞フォトトランジスタ＝ＮＪＬ７５０２Ｌ　　2個
今回はこれを使います。

＞3秒くらいになりませんか
自由に設定できます。3秒の回路図にします。

motomura(2018/10/13 Sat 16:12) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^18: 紙の検出

リレーの型番＝９４２Ｈ−２Ｃ−５ＤＳ

これは織機の他、殆どこれを使っています

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inara1(2018/10/13 Sat 16:48) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^19: 紙の検出

＞これは織機の他、殆どこれを使っています
そうですか。このリレーの最大接点電流は2Aなのですが、モータ起動時には2A以上流れるのではないでしょうか。

そのリレーで実績があるのならそれにします。上で紹介した大型のリレーでも動作することを確認しましたが、カチカチ音が結構うるさく、リレーの消費電流が180mAと大きいです。

回路の電源は5Vですが、モータはリレーでON/OFFするのでモータ用電源は6Vでも大丈夫です（モータ用の電源は別端子とします）。

いつものように配線図を描けばいいですか。基板はこれ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00518/
を予定しています（かなりスペースが余ります）。

motomura(2018/10/13 Sat 16:56) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^20: 紙の検出

この基板は持っています。

楽しみにまっています。

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inara1(2018/10/15 Mon 13:30) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^21: 紙の検出

全体の写真と、制御基板の表裏の写真を添付します。

スイッチを押すたびに、紙のあるところで停止します。紙の境界を検出してからモータが停止するまでに遅延があるため、この装置では、紙の境界が光センサ位置から3mmくらい行き過ぎたところで停止します。

inara1(2018/10/15 Mon 13:47) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^22: 紙の検出

制御基板の表裏の配線図です。ジャンパー線が1箇所あります（TC4538のところの赤い線）。ソケットを介してTC4538を実装するときは、ソケットをハンダ付けする前にジャンパー線を取り付けてください（ソケットを付けた後だとジャンパー線を付けられない）。

この配線図では、コネクタにピンヘッダを使うことを想定していますが、motomuraさんご愛用のターミナルブロック
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01306/
も挿せるように、スペースに余裕を持たせてあります。

（調整）
オシロスコープがあれば正確に調整できますが、以下はオシロスコープを使わない調整方法です。調整は周囲光が少ない環境で行ってください。

(1) 可変抵抗を左に回し切った状態で、回路電源（5V）とモータ電源を入れる。LEDが点灯し、モータが回らないことを確認する。

(2) 紙付きテープをセットして、プッシュスイッチをチョイ押しするとモータが回り始め、3秒くらいで停止することを確認する。

(3) プッシュスイッチをチョイ押し、可変変抵抗を右に回していったときにモータが止まるところに調整する。

(4) もう1度プッシュスイッチをチョイ押しすると、次の紙のところでモータが停止することを確認する。うまく紙が検出できないときは、可変抵抗を微調整する（うまく検出するところに）。

（部品リスト）
光センサ（NJU7502L）1個 --- リード線の長いほうが＋
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02325/
LED（白色OSW54L5111P）1個 --- リード線の長いほうが＋
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04765/
コンパレータ（LM311）1個
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-09816/
デジタルIC（TC4538BP) 1個
https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=75PU-A7DZ
ダイオード（1N4148）4個
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00941/
シャントレギュレータ（NJM431）1個
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00431/
トランジスタ（2SC1815）1個
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00881/
リレー（941H-2C-5D） 1個
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01229/
コンデンサ（0.1μF）5個
コンデンサ（1μF）1個
コンデンサ（3.3μF・耐圧10V以上）1個 --- モータの最大回転時間を決める
コンデンサ（100μF・耐圧10V以上）1個
抵抗（2.2kΩ） 3個
抵抗（3.3kΩ） 1個
抵抗（10kΩ） 5個
抵抗（100kΩ） 6個
抵抗（1MΩ） 2個
可変抵抗（100kΩ）1個
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03283/

motomura(2018/10/15 Mon 17:03) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^23: 紙の検出

ありがとうございました。

今から部品手配致します。
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モーターの接続は−と−が繋がっていますが、この両方で−として良いのでしょうか？

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inara1(2018/10/15 Mon 17:54) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^24: 紙の検出

＞モーターの接続は−と−が繋がっていますが、この両方で−として良いのでしょうか？
モータには極性（＋−）があるのでそれに合わせただけです。逆回転になるのならモータの＋−を逆にしてください。

モータを逆回転で使うのはあまり良くない（ブラシの摩耗が正転と逆転で違う）のではないでしょうか。

motomura(2018/10/16 Tue 08:22) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^25: 紙の検出

初歩的な質問ですが、、、。

ハンダ付けの際、抵抗等を差した後は裏からハンダ付けするときに、足の根本にハンダ付けして足を切るか、そのままにして裏配線のときにそれを利用するか、、、どちらが綺麗に出来るでしょうか？

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inara1(2018/10/16 Tue 10:11) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^26: 紙の検出

基本的に、部品のリード線は切らずに裏面で折り曲げて、そのまま配線に使います（上の写真でもそうしています）。リード線を切ってハンダ付けするのは、すでに配線がある場合です。部品のリード線だけでは配線が足りないので、その部分には切ったリード線の切れ端を使います。

部品のリード線をそのまま配線に使うと、後で部品を交換するときに面倒なことになりますが、こちらでは、部品を交換する可能性があるときは、添付図のように、ピンソケットを使って実装しています。

このピンソケットは40pinのICソケット
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00034/
のソケットだけを取り出したものです（ニッパで樹脂部分をはがして取り出す）。

直線状のピンソケット
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01591/
からも40個のソケットを取り出すことはできますが、同じ取れ高なのにICソケットの2倍の価格なので、ICソケットのほうを使っています（バラソケットの取り出し用にいくつか買ってある）。

inara1(2018/10/16 Tue 14:47) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^27: 紙の検出

実際の基板の写真
http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=4413.jpg
の配線面のハンダがドーム状になっている（リード線が飛び出していない）ところは、部品のリード線を曲げてそのまま配線としたところです。

丸ピンソケットを使って部品を実装するときは、部品をソケットに挿した状態で基板にハンダ付けします。そうしないと、ピンソケットのところに別の配線を付けるときに、ピンソケットの根本のハンダが溶けてピンソケットが抜け落ちてしまいます（ハンダ付け時は部品面を下向きにしているので）。そのため、その部分の配線が全て終わるまでは、ピンソケットに部品を挿したままにしておきます。

リレーのような多ピンの部品をピンソケットを介して実装するときも同様です。ピンが抜け落ちるのを防止するだけでなく、多ピンの場合、ピンの位置ズレがあると部品が挿しにくいからです。最初から部品にピンを挿した状態でハンダ付けすれば位置が自動的に合います。

2端子の部品は基板から2mmくらい浮かしてハンダ付けしています。リード線にオシロのプローブを引っかけやすくするためです。このとき特別な冶具は使っていません（目分量）。部品を浮かせると、基板と平行にうまくハンダ付けするのが面倒ですが。

長い配線には、新品の抵抗のリード線を切って使っています。もったいないようですが1個1円と安いですし、抵抗のリード線は真っすぐなので配線したときにきれいです。電源ラインの長い配線は、パスコンに使う積層セラミックコンデンサのリード線を切らずにそのまま使うこともあります。

motomura(2018/10/16 Tue 19:00) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^28: 紙の検出

写真を拝見！　驚きです！　只々驚きです！

それと、配線図の部品面、配線面の綺麗さ！
設計の早さ！

全て驚きです。

これらの教室を開かれたら如何でしょうか。

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inara1(2018/10/17 Wed 09:22) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^29: 紙の検出

配線のキレイさではここ
http://www.ne.jp/asahi/shared/o-family/ElecRoom/AVRMCOM/RamenTimer/RamenTimer.html
にかないません。

motomura(2018/10/18 Thu 14:53) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^28: 紙の検出

＞(1) 可変抵抗を左に回し切った状態で、回路電源（5V）とモータ電源を入れる。LEDが点灯し、モータが回らないことを確認する。
■確認しました

＞(2) 紙付きテープをセットして、プッシュスイッチをチョイ押しするとモータが回り始め、3秒くらいで停止することを確認する。
■確認しました

＞(3) プッシュスイッチをチョイ押し、可変変抵抗を右に回していったときにモータが止まるところに調整する。
■一番右でとまりません（３秒で止る）

＞(4) もう1度プッシュスイッチをチョイ押しすると、次の紙のところでモータが停止することを確認する。うまく紙が検出できないときは、可変抵抗を微調整する（うまく検出するところに）。
■（３）と同じ

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motomura(2018/10/18 Thu 15:20) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^29: 紙の検出

■光センサ交換
■ＬＥＤ消灯
止まらない

もう一度新しく作り直します。

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motomura(2018/10/19 Fri 14:47) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^29: 紙の検出

新しく作りました。
■電源ＯＮでモーター止まらず
■しばらくするとリレーがチャタリング
■その後モーター回らず
■リレー点検でも異常なし

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motomura(2018/10/19 Fri 18:44) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^30: 紙の検出

次の様に調べました
■テスターでハンダ不良の検査
■隣との接触
■ＩＣを新しい物に交換
その他、図面とのチェック
---------------------------------------------------------
配線用のメッキ線はハンダのノリが悪いと思いますが、どの様な線を使っていますか？
銅線、真鍮線はハンダのノリが良いと思いますが、なぜ使われていないのでしょうか？

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inara1(2018/10/20 Sat 08:58) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^31: 紙の検出

うまく動作しませんか。配線をチェックしてみます。

動作テストは暗い環境でやっていますか？
LEDの電流制限抵抗（3.3kΩ）を外した状態で(3)をやってもモータは3秒以内に止まりませんか？

＞配線用のメッキ線はハンダのノリが悪い
こちらでは部品のリード線の切れ端を使っていますがハンダのノリは悪くないです。ハンダのノリが悪いのは、リード線が酸化しているのではないでしょうか。湿気の多い場所に保管するとリード線の光沢がなくなります。

リード線をハンダ付けするときは、あらかじめリード線の先端部分にハンダ付けする「予備ハンダ」を行っています。予備ハンダをすれば多少酸化したリード線でもノリは良いはずです。

＞銅線、真鍮線はハンダのノリが良いと思いますが、なぜ使われていないのでしょうか？
部品のリード線の切れ端を使うのは真っすぐだからです。スズメッキ線などは巻いた状態で売られているので、配線に使うと湾曲してしまいます。

inara1(2018/10/20 Sat 09:43) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^32: 紙の検出

動作テストは暗い環境でやっていて、LEDの電流制限抵抗（3.3kΩ）を外した状態で(3)をやってもモータは3秒以内に止まらないようなら、添付図の�@から�Bの測定をやってください。3.3kΩの抵抗を外した状態（LEDは点灯しない）でやってください。

motomura(2018/10/21 Sun 15:21) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^33: 紙の検出

３回目の正直！　出来ました！！！

一番抵抗を右に回して、、、シールが有るところでスタートボタンを押すとモーターが回ります、シールーが無い所で止まります。
無い所でとまっても行き過ぎるので丁度良い状態です。
スタートボタンを押した時、もしモーターが回らなくても３秒間で止まるのを、何もしない時の３秒間で止まる時間を長くするには、どこを変えれば良いでしょうか？

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motomura(2018/10/21 Sun 15:42) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^34: 紙の検出

再度テストしたところ、逆の動きになりました。
これが正常の動きだと思いますが、行き過ぎて止まるとスタートボタンを押しても起動しないので逆の動きに出来ませんか？
------------------------------------------------
再びテストしてわからなくなってきました。
シールが無い所からスタートすると、シールがあるところで止まります。シールが有る所からスタートすると、シールがないちころでとまります。

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inara1(2018/10/21 Sun 15:42) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^34: 紙の検出

> ３回目の正直！　出来ました！！！
3枚目の基板を作ったのですか。原因は分からずじまいですが動いて良かったです。

＞何もしない時の３秒間で止まる時間を長くするには、どこを変えれば良いでしょうか？
TC4538のそばの3.3μFを10μFにすると10秒くらいになります。

motomura(2018/10/21 Sun 20:07) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^35: 紙の検出

感度を上げるにはどうしたら良いでしょうか？

始めと、しばらく使った後ではＯＮ−ＯＦＦが逆転する場合があります。

シールが
有るＯＮ‐ないＯＦＦ
無いＯＮ−有るＯＦＦ

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inara1(2018/10/23 Tue 10:30) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^36: 紙の検出

＞始めと、しばらく使った後ではＯＮ−ＯＦＦが逆転する場合があります
周囲の明るさは変わっていませんか。暗い環境で動作させているのですね。

こちらの光センサ部分の拡大写真を添付します。ピンホールを付けていますか？ピンホールがないと、空間分解能が下がってしまうので、シールのスキマが狭いと検出できません。