こんにちは。かいちょうです。

前回からちょっと時間が空いてしまいましたが、引き続き運転台コレクションのNゲージコントローラの検討を進めます。

ホール素子がダメだったので原点に戻り小さなボリュームを探してみました。しかし、入るようなものが見つからず、どうしようかなと思っていたところに手持ち部品で最有力になりそうなものが見つかりました。

それは、反射型フォトリフレクタ(ROHM製のRPR-220)です。光を出すLEDと反射を見るフォトダイオードが組み合わされたものですが、ライントレースカー工作の残りがあったので試しにコントローラ下部にあてがったところ、ハンドル角にだいたい合うような特性を得ることができました。

サイズ的にも十分入りそうです。

こちらはテープで仮止め実験をしたものですが、ハンドルを一番上から下に下げると大凡4.8V<–>1.8Vの範囲で信号が得られました。これだけあれば十分でしょう。

大きな問題だったハンドル角検出がクリアになったので、基板を設計することにしました。

今日はこの辺で

(K)

こんにちは。会長です。

今日は先日の鉄道ガチャガチャネタをさらに進めたお話をしたいと思います。

運転台コレクションがNゲージのコントローラになったらいいな・・・と前回書いたのですが、その思いに火がついてしまいました。(笑)
なんとか実現しようと考え始めてしまいました。

実現する上で追加が必要なコンポーネントとしては、主にモータドライバ、全体制御をするマイコン、としてハンドル角を検出するためのセンサがあります。前2つはこれまでのDCC開発で培ってきた資産があるのであまり難しくありません。問題は最後のセンサです。

鉄道模型を自在に制御するのであれば、ハンドル角に応じた速度制御を行いたいのですが、鉄道運転台コレクションは一杯に倒したときに音が鳴ればいいや・・・という仕様なので角度検出ができるような機構がありません。

これをどうアイデアで実現するか、実験も行ってみたので報告したいと思います。

選んだのは秋月で売っているソニー製ホール素子DM-106Bです。一つ50円なり。

このセンサはTO-92のような形をした小型品で、内容積が小さい今回の運転台にぴったりです。さらに、センサの出力がアナログタイプなので、無段階の出力が得られるという期待もあります。
(ホール素子で多いのはどちらかというとヒステリシス付のデジタル出力で今回の用途には合わないと思いました)

センサと本体を並べてみます。中の基板は乗っ取りで変更する予定なのでセンサを取り付ける部分がないのは問題になりません。

実際にリミットスイッチの近傍においてみました。小型なので入りそうに見えます。リミットスイッチの頭とほぼ同じサイズです。

ハンドル側との位置合わせもしてみます。ハンドルの下部に小さな磁石を付けて、その反応をセンサで取ろうというという発想です。

早速、手持ちの磁石で出力がどの程度変化するかを確認してみます。この磁石は台所の換気扇フィルタ固定用で、鉄板から指ではずそうとすると難儀するほど強力です。
センサの出力は上側と下側に磁気によって変化する抵抗があり、磁気がない場合は入力された電圧のちょうど半分が出る仕様になっています。そこで、5Vの電源を掛けて、磁石が当たったときにどのくらいその電圧が変化するかをテスタで確認することにしました。

こちらは、磁石を当てていない時の電圧です。スペックでは入力電圧の半分ですが、ほぼほぼぴったり2.499Vが出ています。これに磁石を当てると

確かに0.009V下がりました。しかし、これではあまりにも変化量が少ないです。
実際、ハンドルの下部に付けたとすると物理的には数mmの変化になるわけですが、数mmの変化だともっともっと電圧の変化量が小さいわけで・・・OPampで増幅しないとダイナミックレンジが確保できそうにありません。
それに、何度も動かしていると、同じように磁石の位置を変化させても不安定な出力(同じ値にならない)です。これはダメかも。

そもそもこのホール素子のアプリケーションは回転検出のようなものだったので、絶対的な磁力をDC的に計測するのには向いておらず、AC的に変化するようなものでないとダメなのかもしれません。(そう考えるとデジタル出力が多いというのも納得です)

というわけで、最初のホール素子は失敗になってしまったのですが、めげずに次なるアイデアを考えていきたいと思います。

今日はこの辺で

(K)

こんにちは。会長です。今回は現行のTOMIX 2線式電動ポイントをGR-KURUMIで動かしてみたいと思います。回路は同一ですが、プログラムでフォトリレーの開通方向を2線式に合わせて切りかえます。また、モータドライバも交流式ではなく直流式になるのでワンショットパルス波形を出す形に切り替えます。

早速動かしたときの波形が次の通りです。電圧はTOMIXのコントローラに会わせて12Vとし、TOMIXのポイント切り替え機と同じくらいの20ms励磁を行いました。こちらはすんなり動いてくれます。切り替えもスムーズです。流れる電流も小さいので、旧世代の3線式に比べて小さいエネルギーで動いてくれる設計になっていると言えますね。

電流波形はAC測定用CTなのであくまでも参考です。(おそらく正しくないでしょう)

2線式、および前回の3線式も連続で動かしてみましたが特に不具合もなくGR-KURUMI、モータドライバ、フォトリレーの組み合わせで動かすことが出来ました。よって、この組み合わせを基本的なコンポーネントとしてポイントコントローラを作れる・・・と判断しました。
まだいつ設計するかは決めていませんが、今後のアイテムとして少しづつ概要仕様を固めていきたいと思います。

次回はC99まで進めていたHiSE/LSE用デコーダのチューニングについて行いたいと思います。

それではこの辺で。

(K)

こんにちは。かいちょうです。

こちら、前回の続きです。TOMIX 旧3線式電動ポイントをGR-KURUMIとフォトリレーおよびモータドライバで動かして、その時の電圧電流波形をオシロで測定してみました。

信号の流れ的には、GR-KURUMI–>モータドライバ/フォトリレー–>電動ポイントになっています。電圧電流を測るためにプローブも接続していきます。

GR-KURUMIは、Digital_write, wait関数を使ってポートを操作し、50Hz駆動を模した交流(実際は矩形波)がモータドライバから出力されるように、プログラムを作りました。3線式なのでポイントの操作方向を切り替えるときにはフォトリレーの導通を変更します。

こちら、電源に16Vを印加したときの波形です。ポイントは転換します。(励磁時間は本物の10倍ぐらいにしていますが、短くしても大丈夫でした)
波形は、一番上がモータドライバの出力部、真ん中がフォトリレーの出力、下が電流波形です。モータドライバが出力する電圧は矩形波なので、CTで取っている電流波形の頭はフラットになりません。(多分本物の電流プローブでも頭は平にはならない気がしますが)

今度は電源電圧を12Vぐらいまで下げてみました。波形の形は電圧が変わった分以外あまり変わりませんが、12Vだといくら励磁時間を長くしてもポイントは転換しません。電動ポイントのソレノイドは動き出すときに最もトルクが必要になるはずですが、12Vではエネルギーが足らず、動き出せないようです。ずっとほっておくと電動ポイントマシンが過熱してくるので、ほどほどで止めます。
元々のポイント用電圧が(負荷時に)17Vぐらいだったので、やはりそのくらいの電圧がないと動かないことがハッキリしました。

次回は現代的(?)な2線式の方も動かしてみたいと思います。

(K)