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2 layers100 × 100 mmLinetracer2, the printed circuit board in 3D

子ども向け教材ライントレーサー(Raspberry Pi Pico + TC78H653FTG + 130モーター、全部スルーホール・ねじ止め・3Dプリント)

Size
100 × 100 mm
Copper layers
2
Thickness
1.6 mm
Parts
52
Nets
58
Pads
193
Tracks, vias
300, 5
Pours
2
Routed
Yes
KiCad
KiCad 10.0 (file 20260206)
Created
4 Oct 2026
Updated
30 Oct 2026

Overview

Linetracer2 is an open-source printed circuit board by KAIT-EDTC, from the KAIT-EDTC/Linetracer2 repository on GitHub. It is a 2-layer board of 100 × 100 mm with 52 parts on 58 nets, routed with 300 tracks and 5 vias.

It is built around the 2SC1815-GR. Its parts include 19 resistors, 6 capacitors, 4 diodes, 3 ICs and 3 connectors. It belongs with the RP2040 boards of this library.

Main components

1

README

README.md

Linetracer2 — 子ども向け教材ライントレーサー

Raspberry Pi Pico + TC78H653FTG + 130 モーター ×2 の、全部足付き部品(スルーホール)で子どもが自分ではんだ付けできるライントレーサー。 基板そのものがシャーシで、センサー 6 個を基板の裏に直付けし、3D プリント(Bambu Lab P1S)のギヤボックス(1 段 5:1)で 130 モーターを高速に回す。 テープ・接着剤は使わず、M3 ねじ(2 種類)と 3D プリントのツメで組み立てる。 部品は秋月・ホームセンター・タミヤ品など、T 番号のある店で買える定番品だけ。

基板(表)組み立て図
PCB topmechanics
項目内容
マイコンRaspberry Pi Pico(Pico 2 / Pico W も可)、MicroPython
モータードライバ東芝 TC78H653FTG(秋月 AE-TC78H653FTG モジュール ¥200、スモールモード 2A×2ch)
モーター・駆動FA-130RA-2270 ×2、タミヤ 8T ピニオン → 3D プリント 40T(m0.5)1 段 5:1、車輪 φ32(O リング P-24)、車軸は車輪と一体で印刷(φ3.5)
センサーフォトリフレクタ LBR-123F ×6(TC4051BP で ADC 1 本に切替、外乱光キャンセル付き)
電源単3×3本(アルカリ 4.5V / ニッケル水素 3.6V)。電池ボックスはデッキにねじ止め、スイッチで ON/OFF
基板2 層 100×100 mm、1.6 mm、全部品スルーホール(ピッチ 2.54 mm 以上、センサーのみ 1.8 mm)、rev.A1
3D プリント枠 L/R・デッキ・平歯車 ×2・車輪 ×2・ツメで差し込むスキッド(PLA 約 30 g、サポート不要)。電池ボックスをツメで留めるデッキも用意(任意)
UIボタン×2(START/SELECT)、LED×3、圧電ブザー(オプション)、I2C 拡張(OLED を直挿し可)
性能(計算値)最高速度 理論 5 m/s(ソフトで 1.5〜2.5 m/s に制限)、加速 4 m/s² でモーター電流 約 1.4 A
コスト(1 台)全部新品 約 ¥2,370、Pico を再利用すれば 約 ¥1,500(docs/05_bom.md)

「Linetracer2 Lite」(rev.L3:XIAO ESP32C6(ピンヘッダ)+ LBR-127HLD + ブザー + フルカラー LED)

標準版から部品を減らした版も用意した(詳しくは lite/README.md)。Lite のファイルはすべて lite/ フォルダにまとめてあり、標準版のファイルとは混ざらない。枠・デッキ・平歯車・車輪の 3D プリント部品、ねじ、モーター、電池ボックスは標準版と共通で、基板・ソフト・前の支え(Lite 用ボールキャスター)が違う。 rev.L2(2026-10-05)でマイコンを Seeed Studio XIAO ESP32C6、センサーを LBR-127HLD に変え、rev.L3(2026-10-07)で XIAO をピンヘッダ付けに、ブザーとフルカラー LED 6 こ・テストパッドを追加、配線を全部手で引き直し(交差なし・ビア 0)、Lite 用ボールキャスターを作った。ロボット全体の 3D モデル(STL / GLB)もある。

標準版 rev.A1Lite rev.L3
マイコンPico をピンヘッダで付けるXIAO ESP32C6 をピンヘッダで付ける(Wi-Fi / Bluetooth 付き)
センサーLBR-123F 6 個 + マルチプレクサ TC4051BPLBR-127HLD 3 個を ADC に直結(マルチプレクサなし)
ボタン / LED / ブザー2 / 3 / オプション1 / フルカラー 6(PL9823、左右に 3 こずつ、信号線 1 本)/ あり(START ボタンと同じピン)(XIAO の黄 LED も使える)
タイヤ / 前の支えO リング P-24 / スキッド 4.0 mmTPU の印刷タイヤ / ボールキャスター 7.5 mm(センサーが背高なので前を上げる)
電池電圧の測定ありなし(XIAO の ADC 3 本をセンサーで使い切る)
はんだ付け約 230 か所約 120 か所
基板 / シルク100 × 100 mm / 英語中心65 × 100 mm / 記号だけ(つくる順番 ①〜⑮・+−・抵抗の色)。説明は手順書 lite/docs/assembly.md
1 台の部品代(全部新品)約 ¥2,370約 ¥2,530(+¥160)

Lite rev.L3 はマイコンをピンヘッダで付ける。基板側をピンソケットにすれば、標準版のようにマイコンを回収して使い回すこともできる(lite/docs/assembly.md §3)。

Lite のロボット全体(3D)Lite の基板(3D)
Lite assemblyLite PCB

ドキュメント

ファイル内容
docs/01_requirements.md要件定義(依頼内容・派生要件・買い方のルール・コスト目標)
docs/02_concept.md形・寸法・駆動系の計算・重心・電池
docs/03_circuit.md回路設計(ピン割り当て表、各ブロックの計算)
docs/04_pcb.md基板設計(改訂履歴・配置・配線・DRC・発注方法・再生成方法)
docs/05_bom.md部品表(秋月の通販コード・買う店)、コスト、10 台分の買い物リスト
docs/06_assembly.md組み立て手順書(はんだ付けの順番・チェック・ねじ止め・トラブル)
docs/07_firmware.mdソフトウェア(MicroPython のセットアップ、ライブラリ、PD 制御の調整)
docs/08_knowledge.md知見メモ(部品のクセ、買い方、KiCad/Freerouting/OpenSCAD のハマりどころ、設計判断)
lite/README.mdLite rev.L3(XIAO ESP32C6 + LBR-127HLD + ブザー。変更点と理由、配線のルール、コスト比較、回路・基板・部品表・組み立て・ソフトの違い)
lite/docs/assembly.mdLite の組み立て手順書(基板の記号の見かた、つくる順番 ①〜⑮)
lite/hardware/Linetracer2-Lite_assembly.stlLite のロボット全体の 3D(基板・部品・枠・モーター・ギヤ・電池ボックス・キャスター。STL、ブラウザで回して見られる。色つきは同じ名前の .glb)
hardware/mechanical/README.md3D プリント部品と P1S の印刷設定、ねじの一覧
hardware/mechanical/assembly.stl全体を組み立てた 3D(STL、ブラウザで回して見られる)
hardware/kicad/Linetracer2_pcb.step部品付き基板の 3D(STEP、Fusion 等の CAD 用)
docs/Linetracer2_schematic.pdf回路図 PDF
lite/docs/Linetracer2-Lite_schematic.pdfLite の回路図 PDF
docs/datasheets/README.md使った部品のデータシート(リンク集)

フォルダ構成

text
Linetracer2/
├── README.md
├── docs/                     設計資料(Markdown)、回路図/基板 PDF、画像、データシートのリンク
├── hardware/
│   ├── kicad/                KiCad 10 プロジェクト(.kicad_pro / _sch / _pcb)
│   │   ├── lib/              自作シンボル・フットプリント(TC78H653 モジュール、LBR-123F、ブザー等)
│   │   ├── bom/              部品表 CSV(秋月の通販コード入り)
│   │   └── reports/          ERC / DRC レポート、ネットリスト
│   ├── gerber/               製造用 Gerber・ドリル
│   ├── Linetracer2_rev.A1_gerber.zip   ← 基板メーカーにそのまま渡す
│   └── mechanical/           3D プリント部品(OpenSCAD 元データ、STL、組み立て図。両方の版で共通。Lite は前の支えだけ 7.5 mm)
├── firmware/micropython/     ライブラリ・標準プログラム・授業用サンプル
├── scripts/                  回路図・基板を生成するスクリプト(再生成用。LT2_VARIANT=lite で Lite も作る)
└── lite/                     ★ Lite 一式(rev.L3: XIAO ESP32C6 版。標準版とは別フォルダ)
    ├── README.md             Lite の設計書(変更点・コスト比較・組み立て・ソフト)
    ├── docs/                 回路図/組立図 PDF、3D 画像
    ├── hardware/             KiCad プロジェクト、Gerber(Linetracer2-Lite_rev.L3_gerber.zip)、ロボット全体の 3D(STL / GLB)
    ├── firmware/micropython/ Lite 用ソフト(XIAO ESP32C6 用 MicroPython。センサー 3 個・ボタン 1 個・フルカラー LED 6 個・ブザー)
    └── scripts/              Lite 専用の生成スクリプト(回路図・配置と手で引いた配線・シルク・配置の確認用の絵)

状態(2026-10-05, rev.A1)

  • 要件定義・構成・駆動系の計算
  • 回路図(ERC エラー 0・警告 0)
  • 基板レイアウト・配線(DRC エラー 0、未配線 0)、Gerber 出力(rev.A1: ブザーの穴を追加)
  • 部品選定・BOM・コスト見積り(T 番号のある店・定番品だけ)
  • 3D プリント部品(ねじ止めのデッキ、印刷できる 40T 平歯車、干渉チェック済み)
  • MicroPython ライブラリとサンプル
  • 試作 1 台目の製作と実測(センサーの感度、ギヤのかみ合い、PD ゲイン、電池の持ち)
  • 試作結果を反映した rev.B(docs/04_pcb.md §7)
  • 低コスト版 Lite rev.L1 の回路図・基板(ERC 0・DRC 0・警告 0)・部品表・ソフト(2026-10-05)
  • Lite rev.L2(XIAO ESP32C6 + LBR-127HLD)の回路図・基板・部品表・ソフト・スキッド 7.5 mm(2026-10-05)
  • Lite rev.L3(XIAO をピンヘッダで、ブザー、手で引いた配線、Lite 用ボールキャスター、ロボット全体の 3D と干渉チェック)(2026-10-07)
  • Lite の試作(LBR-127HLD の高さ、キャスターの転がり、3 センサーでの走り、lite/README.md §10)

Parts

52
QtyValueFootprintReferences
810kResistor_THT:R_Axial_DIN0207_L6.3mm_D2.5mm_P10.16mm_HorizontalR7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14
7100Resistor_THT:R_Axial_DIN0207_L6.3mm_D2.5mm_P10.16mm_HorizontalR1, R2, R3, R4, R5, R6, R18
6LBR-123FLinetracer2:LBR-123FPS1, PS2, PS3, PS4, PS5, PS6
41kResistor_THT:R_Axial_DIN0207_L6.3mm_D2.5mm_P10.16mm_HorizontalR15, R16, R17, R19
4M3MountingHole:MountingHole_3.2mm_M3H1, H2, H3, H4
20.1uFCapacitor_THT:C_Disc_D3.0mm_W2.0mm_P2.50mmC3, C4
20.1uF (at motor)Capacitor_THT:C_Disc_D3.0mm_W2.0mm_P2.50mmC5, C6
2470uF 16VCapacitor_THT:CP_Radial_D8.0mm_P3.50mmC1, C2
11N5819Diode_THT:D_DO-41_SOD81_P10.16mm_HorizontalD1
12SC1815-GRPackage_TO_SOT_THT:TO-92_Inline_WideQ1
1AE-TC78H653FTGLinetracer2:AE-TC78H653FTGU3
1BATTERY (AA x3, XH 2P)Linetracer2:BatteryXH_2PJ1
1EXT (2x3)Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_2x03_P2.54mm_VerticalJ3
1I2C (0.96in OLED order)Connector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x04_P2.54mm_VerticalJ2
1LED redLED_THT:LED_D3.0mmD2
1LED yellowLED_THT:LED_D3.0mmD3
1LED yellow-green (POWER)LED_THT:LED_D3.0mmD4
1LEFT motor FA-130RALinetracer2:MotorPads_2P_ReliefM1
1RIGHT motor FA-130RALinetracer2:MotorPads_2P_ReliefM2
1Raspberry Pi PicoModule:RaspberryPi_Pico_Common_THTU1
1SELECTButton_Switch_THT:SW_PUSH_6mmSW2
1SKID M3MountingHole:MountingHole_3.2mm_M3H5
1STARTButton_Switch_THT:SW_PUSH_6mmSW1
1TC4051BP (CD4051B)Package_DIP:DIP-16_W7.62mmU2
1piezo (option)Linetracer2:Buzzer_P5.0_P7.6BZ1

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Questions

How big is the Linetracer2 PCB?

It measures 100 × 100 mm and has 2 copper layers, 1.6 mm thick.

What parts does the Linetracer2 use?

52 parts, built around the 2SC1815-GR. The full list of its parts is on this page, with links to each part's symbol and footprint where PCBKit's library has them.

Where can I download the Linetracer2 KiCad files?

From the KAIT-EDTC/Linetracer2 repository on GitHub, at the commit this page was made from: the board is hardware/kicad/Linetracer2.kicad_pcb and its schematic hardware/kicad/Linetracer2.kicad_sch. PCBKit opens the board in the browser, with nothing to install.

Can I use the Linetracer2 design in my own project?

Its repository states no licence, so its author keeps all rights: ask KAIT-EDTC before reusing the design.