Nゲージのレイアウトで使用する制御盤、ポイントマシンの制御、信号LEDの制御などをラズベリーパイとPICマイコンを使用して製作中。だが、「I2C通信・・複数バイトの受信終了がわからない・・」という問題があった。ちょっと試行錯誤の上、なんとか動くんじゃないか？というテストプログラムができた。
Nゲージ 踏切の製作(その3) センサー
「Nゲージ 踏切の製作(その2) 量産」で音と光を出す部分の量産を始めた。
続いて今回は、そのスイッチとなるセンサーの部分の工作。
踏切を作動させるためのセンサーとしては、レールを区切って流れる電流を検知する方式、車輪にスイッチを踏ませる方式、光を遮光して検知する方法などいくつかある。
PWMのコントローラを作りたいと思っているので、レールを小刻みに区切る方式はパス。
車輪にスイッチを踏ませる方式の場合、自作するとリン青銅板などで作るバネの強さの調整が難しそうで、脱線のおそれがある。
トミックスからはTCSワンタッチ装着センサー(5558 税抜き本体価格1,300円)が発売されているが、1踏切あたり4個のセンサー(上り進入、上り退出、下り進入、下り退出)を設置するとなるとセンサーだけでなんと5,200円。
レイアウト上には3～4個の踏切を設置しようと考えているので、ちょっとというか、かなり財布には厳しい。
ということで、遮光式のセンサーを自作することにした。
遮光式のセンサー
可視光センサーだと部屋の照明やら外の光やらで誤動作するのでは？という問題もありそうなので、赤外線センサーにした。
・・レイアウトの近くで赤外線ストーブなどはつけないと思うので。
赤外線LEDやフォトトランジスタにもいろいろな大きさのものがある。
Nゲージレイアウト上においてもあまり違和感がない大きさということで、基板類の表面実装用の赤外線LEDとフォトトランジスタを使用することにした。
光を出す側の表面実装赤外線LED(OSI5LAS1C1A)の大きさは3.5mm×2.5mm。
光を受ける側の表面実装フォトトランジスタ(PS1101W)の大きさは3.0mm×2.0mm。
この大きさだと踏切の周りにあるキュービクルなどと一緒にレイアウトにおいても違和感はないと思う。
それぞれのチップは高さの低いピンソケットをさかさまにして、その足にはんだ付け。
レイアウト上にはピンヘッダを立てておいて、これにチップをつけたピンソケットを差すことにした。
(写真上) 写真上段がピンソケット。
写真下段がピンヘッダ。
写真左上のがいくつか連なっているピンソケット。
これを2ピンずつに切りだしたのが写真右上のもの。
これに赤外線LEDやフォトトランジスタをハンダ付けして使用する。
写真左下のがいくつか連なっているピンヘッダ。
ピンヘッダも2ピンずつに切りだしたりが、写真右下のもの。
レイアウト上にピンヘッダを立てて配線、これにチップをつけたピンソケットを差し込んで使用する。
当初は、ジャンパピンに表面実装チップをつければ、いかにも踏切周りにあるキューピクルそのものに見えるかなと思ったが、ジャンパピンはピンをショートさせるもの。
つまり、中は導通があるので、チップへの配線は別に外につける必要がある。
加工が面倒そうなので、ピンソケットを使用することにした次第。
(写真上) 上段はφ5の赤外線LEDとφ5のフォトトランジスタ。
こちらを使うとちょっと大きめなので使用しないが・・参考までに。
中段は表面実装チップをハンダづけしたピンソケット
こちらが今回使うもの。
下段はレイアウト上に設置しておくピンヘッダ
(写真上) 左から、ジャンパピン。
次が、赤外線LEDをつけたピンソケットとピンヘッダ。
その次がフォトトランジスタをつけたピンソケットとピンヘッダ。
最後が平成二年の10円玉。
もちろん、大きさを比較するためのもので踏切には使用しません(^^;
ピンソケットをひっくり返してピンの部分にパーツをハンダづけしている。
チップとピンソケットのあいだに隙間があるが、これは実際に取り付けるときに動作を確認しながら微調整するつもり。
動作確認
ブレッドボード上で試してみることにした。
(写真上) ブレッドボードの大きさに制約があるので、やたらチップと車両がくっついているが、本当はもっと離しても大丈夫。
「Nゲージ 踏切の製作(その2) 量産」で作った踏切の音声を鳴らしたり、LEDを点灯させる部分のPICマイコンは、入力端子がLOになったら差動するようにしてある(アクティブ・ロー)。
なので、車輛がセンサーにかかっていないときはHIの状態。つまり、LEDをつなぐと点灯する状態にしておく。
(写真上) この写真、車両は、センサーにかかっていない状態。
緑のリード線のところに見えるLEDは点灯中。
(写真上) この写真、車両は、センサーにかかっている状態。
車両がセンサーにかかったら、LOの状態になってLEDは消灯する。
緑のリード線のところに見えるLEDは消灯。
OKでした。
このセンサーを4組作って、いったんPICマイコンで踏切を動作させるのか停止させるの判定をさせ、その出力をLOかHIかで音声部、遮断機部のPICの入力端子につなげばOK・・のはず。
ここの回路は簡単で、発光部は赤外線LED1個と抵抗1個、受光部はフォトトランジスタ1個と抵抗1個のみ。
回路図エディタ持ってないので回路図書けません(^^;
・・悪しからず・・
表面実装赤外線LED 10個で150円くらい。
表面実装フォトトランジスタ 10個で200円くらい。
330オームくらいの抵抗は100個で100円、4.7kくらいの抵抗も100個で100円くらい。
(ちなみに、今回使ったのはLED側は330Ω、フォトとランジスタ側は4.7kΩ)
ピンソケット、ピンヘッダ等もそれぞれ50円くらいのもので、センサー10個分はできる。
と、いうことで、センサー部のコストは10組作って、650円くらいでしょうか。
(電源部は別会計・・市販のセンサー買っても別途必要のようですし・・)
