へのへのもへじ工作室
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センサーレールで自動往復運転
先日製作したセンサーレールをつかって自動往復運転を試します。

列車の先頭がセンサーレールにかぶると、Cdsの照度の違いを認識し、赤外線でデータを送信します。データを受け取ったコントローラは車両に送るDCC信号を逆転させます。とりあえず、成功です。なお、データ送信速度は1200bps、これより早いと受信機側が誤認識しやすくなるようです。 向きがあっていれば、たぶん数mは届くと思います。とりあえず今日はここまでです。




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センサーレールを試作する
自動運転は鉄道模型を始めた方の夢の一つというのは言い過ぎでしょうか?
先日の自動往復運転では秋月電子の電流センサー(一つ百円)で、これはうまくいったと思っていたのですが・・・その後、いろいろと話しを聞くと「完成したレイアウトではそもそもギャップを切れない」とか「センサーからの配線が面倒である」とか、いろいろと使い勝手向上を望む意見が多いことに気づきました。

そこで、なるべく簡単に後付けできるよう、光学式センサーと赤外線通信の組み合わせを試しています。3年ほど前に自動信号機で試した回路をベースに試作してみました。
201701291.jpg
固定式レイアウト以外でも簡単に使えるよう、KATOユニトラック道床内蔵で作りました。小型マイコンで2つのCDSの照度を比較して検知するものですので、通過方向も認識できます。今回はバラックで組んでいますので、配線は綺麗とはいえません。
201701292.jpg
横に突き出た赤外線LEDでデータを送信します。前回のターンテーブルではテレビリモコンのプロトコルでしたが、今回はマイコンのシリアル通信で処理できるようちょっと工夫しています。
201701293.jpg
ところが、
arduinoのプログラムを変更しようとしたら、パソコンのバッテリがない!。往復運転ユニットのソフトは家族と共用のサブPCに入っていまして、この先は来週になりそうです。

DSblueboxR4を組み立てる
DCC電子工作連合の電機屋の毎日やあさんが頒布されているDSブルーボックスです。CV値の読み書き専用機として開発したとのことですが、書き込み機として便利なうえに拡張性が期待できましたので購入、早速組み立てました。
まず、ケースと基板を見てみます。
2017002219_R.jpg
改良版とのことで、なかなか完成度が高い雰囲気です。
2017012201_R.jpg
部品はこんな感じです。
部品点数は少な目?でICは数えるほどです。
まずは、パーツをどこで使うのかよく確認するといいでしょう。
2017002202_R.jpg
説明書にあるとおり、背の低い部品からつけるのが原則です。
今回は、IC4が表面実装部品で一番はんだ付けが難しいと思いますので、最初に取り掛かります。方法としては基板の1ピン(左下)にはんだをちょっと乗せてみます。
2017002203_R.jpg
その1ピンだけはんだ付けして、写真のように他のピンもぴったり合うように調整します。
2017002204_R.jpg
8ピン全部があっているのを確認したらすべてのピンをはんだ付けします。よく温めてからはんだは少し流すとうまくいくと思います。
2017002205_R.jpg    
抵抗ははんだ付けする前に分類したほうがいいです。
わかっていても、気が緩むと違う部品をつけてしまいます。私はよく間違えます。
2017002206_R.jpg
抵抗をつけるとこんな感じです。
2017002207_R.jpg
マイコンのソケットも両端2か所をつけてから、ひっくり返してソケットが基板に密着していることを確認するといいでしょう。浮いていても片側づつこてで溶かせば密着できますので。
2017002208_R.jpg 
IC3(電源IC)も、右側のピンを先につけて、左側の放熱板を基板に密着させます。その後にこの放熱板側も基板にはんだ付けします。
2017002210_R.jpg   
 青いコンデンサや大きなIC(Hブリッジ)等を着けるとこんな感じです。
2017002211_R.jpg    
LCDユニットのコネクタは、LCDユニットをねじで仮止めしてから勘合させたコネクタ上下をはんだ付けするといいでしょう。
※コネクタは若干寸法調整できるようになっているようです。コネクタ同士きちんと勘合させてはんだ付けするとぴったりに仕上がると思います。
2017002212_R.jpg
次に、スイッチを差し込みます。(まだはんだ付けしません)
2017002213_R.jpg
 基板をケースに収納、上蓋を嵌めた状態で上からもう一度押して位置合わせをします。
2017002216_R.jpg     
スイッチのはんだ付けは、対角線2か所で止めました。(2か所止めだとあとで微調整がしやすいです)
再度、ケースに収納して仕上がりを確認しておきます。
さらに残りの部品を付けて、CPUをソケットにさして、いきなり電源ONです。
2017002215_R.jpg
最初はLCDに表示が出ませんでしたが、ボリュームを調整するとこのような画面が泡われます。

2017002218_R.jpg
上蓋とプロテクタを嵌めて早速テスト、無事動作しました。
この画面はショートアドレスを読み出した画面です。

製作開始から仕上がるまで一時間と非常にスムーズに作業が進みました。
以下、留意点をまとめてみました。
(1)はんだ付けをする前に部品を出して整理しておくとよい。
(2)電機屋さんの説明にある通り、押しボタンスイッチのレバーが長いので、
   はんだ付け前にケースの合いを確認する。
(3)LCDユニットのコネクタはちょっと短めなので、
   LCDユニットを固定した位置でコネクタを組み合わせてからはんだ付けする。
(4)ICの向き、未半田がないかよく確認してからテストする。

こんなところでしょうか?







DCC自動往復運転を試してみる
ターンテーブルのDCC化に続いて、シンプルに使える自動運転コントローラを考えております。まずは、一番単純な往復運転からトライです。

今回、位置検出を、DCCの電流検知で試してみました。コストを抑えるために、秋月電子通商の磁気式電流検出用センサを使いました。お値段は一つ100円、外観はこのような形です。
2017012103_R.jpg
この膨らんだところにコイルがあるのでしょうね。早速試しにユニバーサルボードで組んでみました。
2017012101_R.jpg
今回もamazonで注文したarduino互換ボードを使います。ちょっとケーブルがうっとうしいですが、そのうち立派なプラットフォームに移植する予定です。
車両のデコーダも工夫してしてNuckyさんのワンコインデコーダとなります。
2017015102_R.jpg
さて試走です。中央でレールにギャップがあり、左側のレールを走行すると右側に方向転換、右側のレールを走行すると左側に方向転換を繰り返します。

これからいろいろと機能を拡張したいですね。



ターンテーブルその11
今日は、TOMIXのDCCターンテーブルを操作するためのコントローラ試作の紹介です。
ardunino(atmega328)とモータドライバIC、昇圧電源回路とスイッチををユニバーサルボードにさしただけのものです。
20170112.jpg
実は、このボードは3年ほど前に作った簡易コントローラの再利用です。今回アドレスを99に、3つのボタンでF0,F1,F2の信号を出すようにしただけです。プログラムを書き換えて無事動くようになりました。

電源はUSBからの5Vで動作します。ということは出先でも携帯充電用の電池をつなげば、どこでもターンテーブル動作が可能になります。常につかうのであればケースに入れないとダメですね。今では「DCC電子工作連合」の方がDesktop Stationなどのキットや製品をだされているのでユニバーサルボードで苦労しないでも製作できるのですが、どうやればよりDCCが普及するのでしょうかね?


ターンテーブルその10
先日から改造していたTOMIXターンテーブルのDCC化が完成しました。
今回は、より信頼性・耐久性をあげるために回転部の摺動接点をとりやめ、ケーブルで接続してます。
 2017010801.jpg
回転に支障がないよう、ケーブルは蜷局を撒いて回転軸の周りに収めます。最初はケーブルがまとまらず引っ掛かりがありましたが、助手に三つ編みにしてもらったらうまくいきました。2017010802.jpg
また、メンテナンスもできるよう、コネクタで中継しています。
2017010803.jpg
オートリバーサを使わなくても極性切替ができるよう、リレーをつかった切り替え回路をコントローラに追加しました。
どこにでも1回で移動できるように改良しました。
・車両アドレス99で動作します。(アドレス変更機能はサポートしてません)
・F1~F6を使って線路を選択します。
・車両を反転させて線路を選択するときは、F0を押した後F1~F6を押します。
 (F0を押したときはターンテーブルコントローラのLEDが消灯します)

回転部の接点をやめた効果もあり、非常に安定して動作するようになりました。

ターンテーブルその9
なんとかTOMIXターンテーブルのDCC稼働は実現しましたが、もう一つ解決しなければならない問題があります。

DCCでは、各線路に常時給電しないと停車中の車両のファンクションが使えません。アナログのターンテーブルではターンテーブルが向いた先にターンテーブル側から給電するので、そのままつなぐとショートしてしまう事態が発生します。

そこで、ターンテーブルと周囲線路の間には両側にギャップを切る必要があります。それだけではなく、車両が通過するときに短絡する問題が生じます。それを図で説明するとこのようになります。
DCC運転の場合の切替方法

最初は左上の図の通りだとすると、最初は両側からターンテーブルに入線可能です。でも、180°回転させると右の図のように両方とも極性が合わず車両がレールを短絡してしまいます。左下のように逆転スイッチを手動で切り替えられればいいですが、これじゃDCCの意味が半減してしまいます。

そこで考えたのは「オートリバーサ」の採用です。Digitrax AR01では車両がギャップを渡るときの異常電流を検知して瞬時に極性合わせをする回路です。ループ線用の製品ですがターンテーブルでの極性反転に利用できます。このときの組み合わせは以下の通りです。
DCC接続

また、このオートリバーサですが、自作できればターンテーブルコントローラ内部に収納することも可能だと思います。

ターンテーブルその8
ターンテーブルのDCC化の続きとなります。
今回はこのサークル上のLEDを生かすために既存のケースと基板をそのまま利用し、マイコンボードを取り付けることにしました。
201701035.jpg
まずは、今までのマイコンと新しいマイコン(atmega329P/arduino)の対応表を作ります。

 1 -                       28 -
 2 Vcc                     27 -
 3 -                       26 -
 4 GND                     25 LED A1  (PB2)
 5 ?                       24 LED A2  (PB1)
 6 leftSWITCH  D18       23 LED A3  (PB0)
 7 rightSWITCH  D19      22 LED K  (PC3)
 8 senser(LO)   D6         21 LED K  (PC2)
 9 -                       20 LED K  (PC1)
 10 Left回転(HI)  D5       19 LED K (PC0)
 11 Right回転(HI)  D4      18 (EEP)
 12 pull(HI)       D3      17 (EEP)
 13 push(HI)       D2      16 (EEP)
 14 pushswitch   D11       15 (EEP)

19番から25番ピンはサークル上のLEDのダイナミック点灯回路で複数同時点灯できる構成です。製品では点灯で目標とする位置、点滅が現在位置を示しています。
201701033.jpg
CPUは外してしまい、裏にマイコンボードを追加します。
新しいマイコンは、こんな感じです。今回はamazonで購入したarduino互換ボード(シリアル/USB変換器付き)を使いましたが、便利ですね。
201701032.jpg
また、外部電源部は交流であるDCCを整流するダイオードブリッジをつけておきます。また信号の片方を抵抗分圧してarduinoボード接続し、通信データを読み出せるようにします。
201701031.jpg
F1~F12が線路選択(ただし、KATO D101ではF8までしか使えません)、F0が反転になります。


ターンテーブルその7
あけましておめでとうございます。
今年もよろしくお願いします。

さて、今年はこちら、TOMIXのターンテーブルから始めます。先日、TOMIXのターンテーブルをDCC化できないか相談いただきまして、調査をすることにしました。
まず、転車台部分を外してみます。
201612302.jpg
TOMIXのターンテーブルはこの回転部分の接触不良と思われるトラブルが多いですね。KATOは接点を二重にしていますが、TOMIXはシングル接点です。一度メーカーさんに再調整いただいたのですが、それでも完璧ではなく(わざわざ完全にはならないとのお手紙もいただいた)、そこで基板を固定したらだいぶ改善、慣らし運転をすればほぼ問題ないレベルまで来ました。
201612303.jpg
モーター部分のカバーをはずすと、あらKATOと同じような小型モータですね。その割ににぎやかな動作音なのはギアのせいかもしれません。また、この構造はKATOと非常によく似てますね(というよりKATOが参考にしたのですね)。
201612301.jpg
制御ユニットはこちらです。LEDが路線分だけ並んでいて、左右ボタンを押した回数を覚えてその方向に回すという仕組みです。目標地にたどり着く前は現在どこにいるか点滅するので使いやすいですね。
201612304.jpg
さて、裸にしました。LEDがずらっと並んで中央にPICマイコンが付いています。左上のICは不揮発性メモリで、電源を切ってもどの位置だったのか覚えているようです。
ターンテーブルへのコネクタに分析装置(KATOターンテーブルでも使ったもの)をつけて動かし、動作を読み取ります。
201612305.jpg
読み取った結果は以下の通りです。
JP5はコントローラ側基板アサイン、()内はケーブルのピン番号、→の先はターンテーブル加工時のアサインです。

JP5-1 回転モータドライブA(5)     →ケーブルは黄色<4>
JP5-2 レール1(2)           →ケーブルは茶色<1>
JP5-3ロックモータドライブA (3)    →ケーブルは赤<2>
JP5-4 コモン信号(4)          →ケーブルはオレンジ<3>
JP5-5 回転モータドライブB(1)      →ケーブルは黒<0>
JP5-6 レール2(6)            →ケーブルは緑<5>
JP5-7 ロックモータドラーブB(7)     →ケーブルは青<6>
JP5-8センス信号スイッチ(回転中はLO) (8)→ケーブルは紫<7>
あとは、どのように改造するか考えなくてはなりません。KATOと同様、この製品の筐体やモータードライバ回路をなるべく生かすか、それとも全く別にしたほうがよいかいろいろと考えてます。




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