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Arduinoは、いいんでね~の その4 [Arduino]

親爺ぃ流、自動運転の構想です。

ArduinoのはPWM出力があり、0~255段階の細かな設定が簡単に出来るのです。

MEGA 2560は、15本も持ってます。

そこで考えたのです。

自動運転構想3.jpg

Arduinoで、ギャップ区間ごとに専用パワーパックを受け持たせる形にします。
(Arduinoは5V出力なのでモータードライバ(TA8428K(S))で12V出力にします。)

このレイアウトでは、10台のパワーパックを10人で運転するようなもんです。

給電モードは、「発車モード」「停車モード」「走行モード」「減速モード」「停止モード」です。

これらと、センサーとポイントや信号機との組み合わせで、走行パターンを順序立ててプログラミングしていきます。

例えば、駅に停車中の車両が出発信号が「青」になると「発車モード」になり、徐々に加速して行きます。

次の区間が「青」なら、「走行モード」になり定速走行になり、「黄」なら「減速モード」、「赤」なら「停止モード」。

「赤」から「青」に変わったら「発車モード」、駅に着くときは「停車モード」という具合です。

親爺ぃのレイアウト規模だと、2~3列車の同時運行が限度でしょうが、数パターンの走行プログラムをPC画面から選択出来るようにするという妄想的な構想なのです。

構想なので出来るのかは分かりませんけどね。(^^;

やれるところまでやってみようと思っています。


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Arduinoは、いいんでね~の その3 [Arduino]

注意)その後、ホールICにしたのでこの記事は没ネタとなります。

単線自動閉塞 その1 ホールIC 」 を参考にされてください。

自動運転させるためには、センサー信号の検知が欠かせません。

Arduinoでセンサーからの信号を取り込みます。

TPR-105F.jpg

Arduinoへはシリアル通信で送ります。

P1050455.JPG

センサーからの信号をアナログピン(A0ピン)に繋ぎます。

モニター.jpg

指をセンサーに近づけると、Arduino IDEのシリアルモニターで見ると、数値が上がっていきます。
(なにも検知してない時は、「0」です。)

ピークが331ですので、40以上数値が上がったら検知したことにします。

senser.jpg

スケッチ(プログラム)はこんな感じです。

13行目の「40」の数値を変えることによって検出距離調整が出来ます。

「5」ですと、13mmくらいから反応します。

「40」で7mmくらいでした。

P1050452.JPG

センサーが検知すると13番ピンに繋いだLEDが点灯します。

Arduinoでセンサーの検知ができるようになったので信号機の目処が立ちました。


タグ:鉄道模型
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Arduinoは、いいんでね~の その2 [Arduino]

前記事のコメントで「素晴らしい事例を是非動画で・・・」のリクエストがありましたので早速アップしてみましょう。

あなたは覚えているだろうか?

部埼灯台完成に向けて その1」の記事を。

この時は2個のLEDとキットを使って、連成不動単閃白光を実現させました。

Arduinoという強力な武器を手に入れたので、1個のLEDで同じ光を再現させてみましょう。

P1050450.JPG

Arduino、LED、電流制限抵抗のみです。

まずは動画をご覧ください。

Arduinoは、いとも簡単にやってくれますね。

「今までの苦労はなんだったんだ」、てなもんです。

部埼スケッチ.jpg

18行目と23行目のdelay(10);をdelay(50);くらいにしたほうが、光源がゆっくり回って来た感じが出そうですね。

<追記>

delay(13)が風情がありますね。


タグ:鉄道模型
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Arduinoは、いいんでね~の その1 [Arduino]

レイアウトの制御をアナログなリレーでやっていくと配線が膨大になっていきそうです。

そこで、フォトリフレクターをネットで調べている時に、頻繁に目にしたものがあります。

P1050443.JPG
「Arduino MEGA 2560 R3」

「Arduino」です。

気になって調べてみると、鉄道模型の電気制御に向いているマイコンなのです。

「Arduino UNO」が標準みたなのですが、それより上位の「Arduino MEGA 2560 R3」の互換機がヤフオクで安価で出てたのでゲットしてみました。

正規品は6,000円くらいするのですが、送料込みで2、000円で手に入れることができました。

勘の鋭いあなたは、そろそろこの記事の落ちがバレバレかもしれませんね。(^^ゞ

P1050441.JPG

届いたものは、本体とUSBケーブルです。

他に説明書とかはいっさいありません。

使い方はネットや解説本がありますので心配はいりません。

P1050447.JPG

互換機とはいえ、正規品とそっくりなところが気になりますが、、、、、、

動くかどうかどうかが問題です。

早速サンプルプログラムをいろいろ動かしてみたのですが、すべて正常動作をしました。

期待させて申しわけないのですが、「動かない~(泣)」という、落ちではないのです。

これはいいです!

最強のおもちゃを手に入れることが出来ました。

しばらくこれにハマりそうですね。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その13 [レイアウト]

親爺ぃレイアウトギャップ.png

いろいろ妄想が膨らむと、走らせる楽しさを求めて、レイアウトの線路配置を変更したくなりますね。

現在、待避線はあるものの、交換駅は土佐北側駅と坪尻駅の2ヶ所です。

もう1ヶ所、駅が欲しいですね。

坪浦駅を交換駅にするには坪尻駅に近いし、スペースが足りません。

海の上の鉄橋あたりがいいのですが、橋上駅が2つになってしまうのもねぇ・・・

海を無くしたら部埼灯台やイカ釣り船の製作はなんだったんだってなってしまいます。

下の待避線をやめて、鉄橋上を信号所にしちゃおうかな~・・・・

終わりの見えないレイアウト製作は、こうしてまた混迷を深めていくのであった。

ここまで読んでもらって恐縮ですが、リレーを使った信号機制御は複雑になり過ぎです。

Arduinoを使った信号機制御のほうが簡単ですので、このシリーズは没記事になります。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その12 [レイアウト]

在線センサー.jpg

リアルなATSシステムを目指すと、やはり黄色信号は必要ですね。

黄色で減速、赤で停止を、ギャップ区間の入口と出口にセンサーを設置(信号機センサーと併用もありか)すれば、在線も把握出来ますね。

益々頭の中は混乱の極みです。(^^ゞ


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その11 [レイアウト]

懸案のワンショット回路はスイッチが入りぱなしだと動作してくれません。

土佐北川駅の出発信号のこともあるので、ここは方式を改めます。

センサー位置4.jpg

制御ボックスに坪尻駅からの発車ボタンを設置して、信号機Bをセットします。

引き上げ線は、C1センサー上に停止してPP反転時にセットします。

修正.jpg

やっと実験線の製作に入れます。

ついでに信号機に連動してレールの給電を模索してみました。

閉塞折場..jpg
信号機Aの「折場」が青の時

閉塞本場..jpg
信号機Aの「本場」が青の時

閉塞場内..jpg
信号機Cの「場内」が青の時

閉塞上2出..jpg
信号機Cの「上2出」が青の時

閉塞上1出..jpg
信号機Bの「上1出」が青の時

閉塞下出..jpg
信号機Bの「下出」が青の時

閉塞場内北..jpg
信号機Dの「場内」が青の時

閉塞本場北..jpg
信号機Dの「本場」が青の時

なんだか面倒くさいですね。(^^ゞ

よ~~く考えてみたら、ここの区間は1編成が入ったら他は入れませんね。

例外として、坪尻駅に1編成が停車中に本線を通過できるのみです。

画面に映っているギャップ区間は1つと考えた方がいいみたいです。

なにもここまで細かくすることは無いのですね。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その10 [レイアウト]

親爺ぃの頭の中は混乱していた。

考え始めた「坪尻駅信号機システム Ver.2」なのだが、途中から変更を繰り返して自分でもなにがなんだか解らない状態になっていた。(^^ゞ

そんなわけで、頭の中の整理を兼ねて、この記事を備忘録としてまとめ上げておくことにします。

IC4011PWM改3.jpg

前記事のパワーパックから、車両の進行方向を検出する5V出力(青が前進、黄色が後進)が取り出せました。

センサー位置3.jpg

車両の進行方向によって反応するセンサーは上図のようになります。

信号機Aの「折場」の信号機を例にして「赤」から「青」にする条件を考えます。
(信号機のデフォルトは「赤」です。)

1.ポイントAは「定位」、ポイントBは「反位」で左から来る車両が引き上げ線に進入できます。

2.パワーパックは「前進」です。

3.センサーA1で「青」、センサーA2で「赤」に戻して完了です。

本線A.jpg

本線A信号機のセンサー回路です。

5V仕様、リレーは入手しやすい「G6AK-274P DC5」に変更しました。

A1とA2センサーの間だけ、本線A信号(+5V)が出力されます。

坪尻駅信号機制御完成版.jpg

信号機制御回路にブっ込みます。

本線D信号.jpg

本線D信号機のセンサー回路です。

本線A信号機センサー回路と違う点はPPからの5V入力(後進)が違うだけです。

本線のセンサー回路は問題は無いでしょう。

場内B引上げC.jpg

場内と引き上げ線のセンサー回路です。

場内を例にすると、駅に到着後PPの進行方向を反転して、出発する時に赤から青になります。

信号機脇のセンサーB2に感知されると、赤に戻ります。

これには問題があります。

リセットセンサーがONになると、ラッチングリレーにセット・リセットコイル両方に電流が流れてしまってマズいです。

場内B引上げCワンショット.jpg

そこで、PPからの給電をワンショット出力にします。

これなら問題は出ませんよねぇ・・・・・

出ちゃうのかなぁ~・・・・

車両がセンサー上を通過した後に、ワンショット回路が働いて青にならないのでしょうか・・・

出発信号は難しいですね。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その9 [レイアウト]

実験線をやるにも、ブレッドボードで回路を組んでしまうと、ブレッドボードがいくつあっても足りません。

動作確認されたものからユニーバーサル基板に実装していきます。

初めにパワーパックに組み込みました。

KATO製スタンダードSの中身をそっくり入れ替えます。

P1050433.JPG

パワーFETにオリジナルの放熱板を移植して使いました。

スロットル用ボリュームは純正のスロットルレバーを使いたかったので、シャフト長15mmのギザギザローレットのものを探したのですが見つからず、シャフト長20mmをかさ下げして取り付けました。

P1050435.JPG

前後進切り換えスイッチは12Pトグルスイッチになりました。

P1050437.JPG

新たに電源スイッチを新設して、リセットスイッチがあった穴からセンサー用出力線を出しました。

12V電源コネクタとフィーダー出力コネクタはオリジナルのものを使いまわしです。

P1050436.JPG

センサー用5V電源はここに新設しました。

見た目をあまり崩さずに、オサレな常点灯対応パワーパックに生まれ変わりました。


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坪尻駅信号機システム Ver.2への道 その8 [レイアウト]

親爺ぃは、失意のどん底にいた。 

信号機システムのセンサー電源をレールから取るため、PWM制御方式パワーパックの自作をした。

ネットで調べるといろいろ紹介されてます。

その中でも目を引いたのが、「沖縄電気鐡道-浦添線-」さんのIC4011を使った「量産型PWMパワーパック」です。

部材を取り寄せ、ブレッドボードで組んでみました。

P1050430.JPG

実験線で動かしてみるとスローが効いてナイスな常点灯対応コントローラーです。

こんな素晴らしいPPを考えてくれて、ありがとうございます。

と、ここまではいつもと違って順調に進んでいました。

そうなんです、ここまでなんです。^^;

PWM制御は電圧が一定と言われていたので、レールの電圧を測定したのです。

「ガ~~~~~~~~~~~ン!?」^^;^^;^^;

車両のスピードに比例して電圧も上がって行きます。

pulsewidth.gif
PWM制御によく出てくるこのグラフはなんだったんでしょうか?

電圧は一定でON・OFFを繰り返して行くのとは違っていたのね・・・・・

とんだ勘違いをしてたのね。

こんな不安定な電圧からセンサー電源を取るわけにはいきません。

「また、壁だ~~~~~!!」

レールから取れないとなると、どうやって車両の進行方向を検知すればいいのでしょうか?

失意のどん底の中、実験線で進行方向を切り換えては、思案を巡らしていました。

「あった!!」

今までなんで気付かなかったのが不思議なくらいなとこにあったのです。

IC4011PWM.png

沖縄鐡道さんの配線図はこうです。

これをこう変更します。

IC4011PWM改3.jpg

進行方向切り換え6Pスイッチを12Pスイッチに換えて、センサー用独立電源を確保してしまうのです。

レールの極性を替えるのは、PPのトグルスイッチなのですからね。

これならPPは走行に専念出来るし、センサー用電源は安定したものになるのです。

これを基板に実装して、KATO スタンダードSに組み込もうと思います。

今回ばかりは高くて分厚い壁と思っていましたが、梯子が立掛けてあったので助かりました。


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