インテリジェンス灰皿

1 班リーダー　回路担当　菅埜諒介

機械担当　稲村健幸制御担当　富樫 涼

製作フロー

基本設計

詳細設計

回路設計

回路製作

結合テスト

構 想

分煙システムの実現

機械設計

製 作

プログラム設計

コーディング

単体テスト単体テスト 単体テスト

全体図

灰皿部

吸気部

たばこ取出し口

液晶部

閉開ふた

ライター（ LED で代

用）

動作スイッチ

機械関係

ふたの開閉機構

• サーボの直付け。• 静止トルクを稼ぐために両端支持

たばこ自動取り出し機構（構想）

ソレノイド

タバコの自動取り出し機構（上面）

ソレノイド引き / 押し式（プッシュ・プル型）最大ストローク 14mm

タバコが引っかかる改善の余地あり

吸気機構

• 50mm×50mm の吸気ファン• 上空 35mm までなら吸気可能←改善の余

地

吸気部の改良案

ファン

カバー カバー

流体力学的にカバーを付けるのが望ましい

回路関係

制御基板ープリント基板

• AVR マイコンボードに　　コネクタで基板を接続

• Fritzing でパターン設計• エッチングで作成

• 回路は AC アダプタで駆動（電池駆動も視野に）

Fritzing での設計

対応 対応

回路図 パターン図 ブレッドボード

Fritzing.orz 　 http://fritzing.org/

集塵の原理

• 放電線には高電圧が印加• 集塵板との間に電界を形成• 放電線の周囲のガスを電

離してイオンを供給• 煙霧体粒子はイオンで帯

電• 電界によるクーロン力で

集塵板に捕集• ガス は清浄に

参考　日立プラントテクノロジーhttp://www.hitachi-pt.co.jp/products/energy/dustcollection/principle/dustcollection.html

集塵性能とダスト電気抵抗率

• 正常抵抗領域では安定して電気集塵可能

• 低抵抗領域では煙霧体が集塵板に到達すると直ちに電荷を失い再び集塵空間に飛び出し集塵率が急激に低下

　（再飛散現象）

参考　日立プラントテクノロジーhttp://www.hitachi-pt.co.jp/products/energy/dustcollection/principle/dustcollection.html

集塵部分

• 上面のファンで吸気• 平板に高電圧を印加

　（コッククロフト・ウォルトン型回路を用いる）

• 集塵• 背面ファンで排気

吸気

排気

平板の間に高電圧を印加煙がそこを通る

上面

背面

コッククロフト・ウォルトン型回路

• 電源電圧の向きが反転する毎に逐次的に電源振幅の二倍の直流電圧が蓄積

• コンデンサを数珠つなぎにした方向に昇圧されたＤＣ出力が得られる

• 得られる出力は、コンデンサの梯子を横に長く重ねるほど高電圧になる

参考　　 http://www.geocities.jp/motoki_mimori/CWVR/CWVR.html

カメラのフラッシュ回路

実験

質量が 1mg増加した（検証が必要）

タバコの煙を集塵部分を通す実験の前後で質量が増加しているならば、集塵できている

制御関係

制御フロー

ソレノイドプッシュ

サーボ動作 180°　サーボ動作 0°

START

以下 1 回目ボタン処理へループ

ボタンを押下

Y

N

LED 　 5秒点灯

ボタンを押下

N

Y

ソレノイドプル

LCD ”Wait”表示

LCD “Remain”, “Today”更新

2秒ウェイト

0.3秒ウェイト

サーボコントロール解放

ファン駆動

ファン停止

サーボコントロール取得

マイコン

• AVR → Arduino Duemilanoveへ変更• C/C++ を基本にした開発言語• 豊富なライブラリを利用して容易に開発

可

Arduino 開発ボード

中身は AVR マイコン

サーボモータ

• 動作周波数　 　　　　　 50 Hz （ 20ms 周期）• HIGH信号周期　 0.55ms ～ 2.50ms(0～

180°)• 使用動作域　 　　　　　 90°～ 180°

サーボモータ

一般的な回転角

0°

0°

Arduino の定義の回転角

＋ ―

＋

サーボモータ制御

• サーボ駆動　 1.50ms : 90°→ 　 2.20ms : 180° 　 180° 域で停止せずに振動する　 →　 180° に達した際コントロールを解

放

解放なし

解放あり

LCD ディスプレイ表示

• 4bit信号による動作　 DataBit D4 ～ D7, Enable, Register Select,

R/W• 5 本吸った後は、再び 5 本を補充すると仮

定 Remain : 0 , Today 5 → Remain : 4, Today : 6 1段目：残量 (Remain)

2段目：本日吸った本数 (Today)

まとめ• 制作時間

回路 22時間機械 25時間制御 26時間

• 制作費用\6,000-程度

• 全体を通して役割分担と話し合いがうまくできた課題は残るものの目指していたものが作れた

今後の改良点

• 取り出し• ファン• 安定動作• 電池駆動• センサーの追加• 定量的な測定• 使ってもらっての感想

ご清聴ありがとうございました