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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その7 [レイアウト]

センサー回路、TPR-105F編です。

回路はRPR-220では危ないので変更しました。

tpr-105.jpg

こちらはセンサーに感知されるのは4mm~0mmです。

P1050405.JPG
(目立たないのがいいですね)

枕木の上に載せる状態で車両の床下機器との隙間が3mmです。

直射日光の誤作動試験はタイミングが合わずまだです。

<追記>
晴れたので検証してみました。
窓際に近づけただけで反応します。
窓際にレイアウトを設置する場合はカーテンなどの対策は必須ですね。

P1050407.JPG
(もっと手前から反応します)

親爺ぃのレイアウトは直射日光は射しこまないので、使い勝手のいいTPR-105Fを採用することにします。

値段も安いしねぇ。

RPR-220とTPR-105Fを使い比べる方はそうは居ないと思いますが、両者の端子の配置が違いますので気をつけてください。

RPR-220端子.jpg

画像右下のRPR-220の端子配置です。

TPR-105F.jpg

TPR-105Fの端子配置です。

日本語と英語の違いだけではありません。

赤外線LEDに対してフォトトランジスタの向きが違ってます。

思い込みで配線をすると間違えます。((^^ゞ


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その6 [レイアウト]

センサー回路の実験です。

P1050403.JPG

ロームのRPR-220を使ってみました。

青く光っている部分(見えませんね(^^ゞ)に白い紙をかざすとリレーがONになり右上のLEDが点灯すれば成功です。

ラッチングリレーが手元に無いので「G5V-2 DC12」を使っています。

コイルの定格電流は41.7mAです。

ラッチングリレーの「G6BK-1114P-US DC5 DC12」は、29.2mAです。

感度いいですね。

8~9mmくらいからからLEDが点灯して、4mmくらい近づけると消灯します。

データシートの相対出力-距離特性グラフと同じです。

これを元にした回路図です。

rpr.jpg

ラッチングリレーは12V仕様に、Tr1は2SC2120で余裕のドライブです。

坪尻駅だけでこの回路は4セット必要になります。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その5 [レイアウト]

車両検知のセンサー部の製作です。

車両の検知にはいろいろな方法があります。

1.レールに無通電ギャップ区間を設けて、電流の変化を読み取る方法。
(これは、短いギャップを切るのが面倒だし、1モーター車が走るので問題が出そうなので却下)

2.磁石センサーで車両を検知。
(リードスイッチで懲りたので却下)

3.CDSセルで車両を検知。
(親爺ぃのレイアウトは電飾に彩られた夜間走行がメインなので、CDSが反応しないので却下)

当レイアウトでは、フォトリフレクタで検知させるのが良さそうです。

フォトリフレクタ回路図.jpg

フォトリフレクタは、赤外線LEDの発光をフォトトランジスタで受ける反射センサーです。

入手しやすい物は、3種。

リフレクタ3種.jpg

リフレクタ1.jpg

LBR-127HLD

横8.7mm、縦4.5mm、高さ5.6mm

1個、50円

リフレクタ3.jpg

TPR-105F

横3.2mm縦2.7mm高さ1.4mm

1個、40円

この2種は秋月電子で扱っています。

レール間に設置するので、TPR-105Fのほうが小さく、ATS地上子ぽくて良さげなのですが、フォトリフレクタをいろいろ調べていくと、直射日光や強い照明を受けると誤作動するみたいです。

リフレクタ4.jpg

RPR-220

横6.4mm縦4.9mm高さ6.5mm

1個180円、マルツ電子で扱ってます。

ローム社製フォトリフレクタなのですが、これは可視光遮断フィルタが内臓されていて外乱光の影響を受けにくいそうです。

蛍光灯の光は確実に遮断するようですが、白熱灯は赤外線が含んでいるので反応するみたいですね。

値段が高いのが難点ですが、魅力を感じますね。

TPR-105FとRPR-220を実験で検証してみたいと思います。

<追記>
その後、ホールICをセンサーとして正式採用されました。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その4 [レイアウト]

本線上の信号機の切り換えです。

本線センサー.jpg

(センサーとリレーの間に増幅回路が必要です。)

 信号機Aの本場の信号機を例にします。

信号機Aは、高松からの下り列車が坪尻駅手前の坪尻トンネル手前に設置されています。

信号を青に換えるセットセンサーは任意の位置に設置します。

列車がセットセンサーの上を通過すると信号機Aの「本場」の信号が青に変わります。

ラッチングリレーもセットされるのでセンサーを通過しても青を保持します。

列車が信号機Aを通過したあたりに設置したリセットセンサーを通過すると信号機が青から赤に戻ります。

上り列車が通過する時は、この2つのセンサーは無反応するようになってます。

坪尻信号機制御V2.jpg

これですべての信号が揃いました。

部材の到着が待ち遠しいですね。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その3 [レイアウト]

 親爺ぃは、壁にぶち当たっていた。

各信号機ごと青点灯させることは出来るのですが、赤点灯に戻す方法がなかなか思いつきません。

あちこちのHPやブログ、鉄道模型の電子工作記事を漁っても、今回ばかりは閃きが出て来ません。

ポイント連動させることが、そもそもの間違いだったのだろうか・・・・

苦肉の策として、タイマーIC555を使ったワンショット回路で指定時間が過ぎたら、LEDを点灯させているリレーを切ってしまう方法があります。

IC555.jpg

仮に、PPを逆転させた時の信号を10秒間だけ流して青点灯させ、その後赤点灯に戻してしまうという案です。

10秒間の間に坪尻駅を発車して信号機まで進んでしまえばいいのですが。

孫がマゴマゴした操作して、発車すらしない間に10秒経ってしまうと興ざめですね。

やはり、本物の信号機のように決められた位置に車両が来た時、赤点灯に切り替えたいものです。

Ver.2の配線図を眺めながら万事休すかと諦めかけた時、閃きがあったのです!

坪尻信号機センサー位置3.jpg

線路にセンサーを設置して、その信号で青点灯させてるリレーを元に戻してしまえばいいのです。

R2.jpg

リレーを追加してセンサー信号をトリガーに使えば実現出来ますね!

「壁を越えたぞ~~~~!」っと、喜んだのはほんの1時間でした。

センサーにフォトリフレクタを使うのですが、車両がセンサーに乗ってる時は赤点灯なのですが、車両が通り過ぎてしまうと、また青点灯に戻ってしまいます。(^^ゞ(^^ゞ(^^ゞ

参ったね!

世の中そんなに甘くはないんだね。

いいアイデアを思いついたと思ったのですがねぇ・・・・・

が、ががが、ま、待てよ?

リレーが戻らなければいいんじゃね?

閃き第二段です!

苦しい時の、ラララ~♪、ラッチングリレーという手があったのです。♪♪

あのリバース線制御に出てきたリレーです。

ラッチングリレー2.gif

オムロン G6BK-1114P-US DC5

拡大3.jpg

車両をセンサーが感知すると追加のリレーでLED点灯用リレーをOFFにして赤点灯に戻してしまいます。

着場センサーはリレーをリセットするためです。

センサーが2ヶ所になるのは目を瞑りましょう。

希望の光が見えて来ました。

実験してみたら、ぬか喜びに終わらないことを祈ってます。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その2 [レイアウト]

常点灯対応PWM方式のパワーパックは常時12Vを出力しています。

坪尻駅出発信号.jpg
坪尻駅を発車する時に、PPを反転させるとこのように12Vが出力されるので、この信号とVer.1の信号を組み合わせればいいようです。

本線側は、フォトリフレクタで検出した信号を組み合わせます。

坪尻信号機制御V2.jpg

実験していないので解りませんが理論上はいけそうです。

しかし、青信号に切り換えは出来るのですが、どうすれば赤信号に戻せるのだろうか・・・(^^ゞ

ポイントを切り換えるか、対象ギャップ区間の給電を切れば戻るのでしょうが、それでは芸がありませんね。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 [レイアウト]

坪尻信号機配置2.jpg

車両を検知したセンサーの信号をVer.1の信号と組み合わせれば希望の信号機のみ青点灯させることが出来そうです。

坪尻駅の場合、車両の検知は大きく分けると2種類の方法に分けられます。

信号機Aと信号機D、信号機Bと信号機Cです。

信号機Aと信号機Dは、手前の本線上にセンサーを設置すれば出来そうです。

問題は信号機Bと信号機Cですね。

坪尻駅からの出発信号機Bを例にすると、

坪尻駅進入1.jpg

車両が駅に進入して来ます。

信号機Bは赤点灯のままです。

坪尻駅着場2.jpg

車両が駅に到着しました。

通過列車待ちがありますので、信号機Bはまだ赤点灯のままでないといけません。

坪尻駅発車3.jpg

パワーパックを反転させて発車します。

この時、信号機Bのどちらかは青点灯になります。

このパワーパックが反転した時の微弱な信号をセンサーにしたいのですけどね。

構想は出来ているのですが、上手く行くのかブレッドボードで実験をしてみないことには解りません。


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そうだ!制御ボックスを作ろう~♪ その10 [レイアウト]

一週間以上更新をサボってました。

配線ミスやら勘違いで、坪尻信号機システムには手こずっていました。(^^ゞ

坪尻ロジック完動版.jpg
(完成版)

ブレッドボード上で組んでみましたが、ロジックICの8つの入力にプルダウン抵抗を追加しています。

P1050377.JPG

う~ん、凄まじいことになってしまいました。(^^ゞ

P1050372.JPG

解りやすいように、こんなのを作ってみました。

こんなことをやっているから、いつまで経ってもレイアウトが完成しないのかもね。(^^ゞ

配線ミスをチェックして動かしてみます。

坪尻信号機配置2.jpg

電源投入時は、P1ポイント(左)は定位P2ポイント(右)が反位ですので、信号機Aの「折場」と信号機Cの「上2出」のLEDが青点灯、他のLEDは赤点灯です。

次に、P1ポイント定位のまま・P2ポイント定位に切り換えると、信号機Aの「本場」と信号機Dの「本場」のLEDが青点灯、他のLEDは赤点灯になります

次に、P1ポイント反位に切り換え・P2ポイント定位のままですと、信号機Bの「下出」と信号機Dの「着場」のLEDが青点灯、他のLEDは赤点灯になります。

次に、P1ポイント反位のまま・P2ポイント反位に切り換えると、信号機Bの「上1出」と信号機Cの「着場」のLEDが青点灯、他のLEDは赤点灯になります。

動画です。

レイアウト上の信号機の点灯状態でポイントの開閉状態が確認出来るようになったのですが、何か釈然としないものが・・・

鉄道信号と考えると、おかしなことになってしまいますね。

P1050379.JPG

例として、P1ポイントを定位、P2ポイントを定位の時、上りも下りも青信号になってしまいます。

目を瞑ってもいいのですが、車両の位置を検知して、進行方向側だけの信号機を青にしたいですね。

この坪尻駅信号機システムを発展させて、 Ver.2の開発に動き出しています。

益々レイアウトの完成が遅れますが、しかたないですね。


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そうだ!制御ボックスを作ろう~♪ その9 [レイアウト]

坪尻ロジック42.jpg

ロジックICから直接リレーのG5V-2 DC5をドライブすることは出来ません。

ロジックICの「TC74HC08AP」の出力は最大20mA、リレ-のコイル駆動電流は100mAです。

そこでsinさんからトランジスタをカマしてドライブさせればとの提案をいただきました。

提案をしていただけるのはいいのですが、その先のトランジスタの選定、回路図の描き方、抵抗値はいっさい教えてくれません。(^^;

トランジスタで回路なんて組んだこと無いのですが、急遽やっつけ勉強してみました。(ネットは便利やね)

トランジスタ4.jpg

使用トランジスタの選定は、

1.コレクタ電流(Ic)が100mA流れても壊れないもの。

2.コレクタ・エミッタ間電圧が5V以上のもの。

調べていくと「2SC1815GR」がいいようです。

1.は150mAまで、2.は50Vの余裕があります。

直流電流増幅率(hFE)は、Min200~Max400です。

抵抗値の割り出しですが、初めにリレーコイル電流=コレクタ電流に100mA流すために、「2SC1815GR」のベース電流を計算します。

100mAを200(Min増幅率)で割って、0.5mAがベース電流です。

0.5mAでもいいのですが、十分な余裕を持たせるため2~3倍するそうなので、2倍の1mAとします。

電圧(5V)と電流が解ったので抵抗値が計算できますね。

トランジスタには半導体の壁といって、0.6Vの損失を計算に入れるそうです。

(5V-O.6V)の4.4Vを1mA(0.001A)で割ります。

抵抗値は4400Ω(4.4kΩ)となります。

部材が届き次第、ブレッドボード上で実験です。


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