Nゲージレイアウト用制御盤 (その8)、Nゲージ電機用コントローラ (その9)の台

レイアウト用制御盤、電機用コントローラの台

Nゲージの固定レイアウトは2段重ねで計画中。

 

1段目は高架駅モジュール。
エンドレスの複線を引いてレイアウトの外周から眺める感じ。
2段目はそこから40センチくらい上に板を貼って普通にレイアウトを作りこむ。

 

当初、床から数センチのところに1段目が来るようにし、寝っ転がって眺めようと考えたが、問題はやはりホコリやゴミ。
レイアウトの下にはどうしても隙間ができるだろうからゴミもたまるだろうし。
そんなところに寝っ転がって目の前ゴミだらけじゃレイアウトを眺める気分にもなれまい。

 

ということで、2段目のベースが一般的な食卓テーブルなどの高さくらいになるようにしてみることにした。
テーブルの高さで比較的多いのは72センチくらいのようだ。
そこから約40cmから50cm下に1段目を配置すると床から30~20cmくらいの間隔があいて掃除もしやすそう。

 

ただ、レイアウト制作は未着手だが、コントローラ、制御盤など床に置く予定で作成中。
ひとまず、この台を作ることにした。
100均のメタルラック
素材はダイソーのメタルラック。

 

100均とはいえ、ポール1本が100円だったり、棚板も一番小さいのは100円だが、それより大きいものは300円だったり。

 

ホームセンターに置かれているようなその他のメーカー製のものよりトータルでは安くなるが、問題点もあり「断然安い」とまではいかない。

100均のメタルラック
一番の問題は強度。
30センチ×40センチの棚板に24インチのモニタを置いてみたところ、たわんでしまった。

 

モニタの重さはカタログ値で4.1kg。モニタスタンドは不明だが、モニタ本体よりはずっと軽く、合わせても10kg以下だと思う。
ラック棚は耐荷重10kgとなっているのだが・・

モニタスタンドの接地面積は小さいが、荷重が1点に集中しすぎというほどでもあるまいに。
ルミナスなどのメーカー品は全幅に渡ってついている棚板側面の山型というか波型の補強が中央部の1/3くらいの幅にしかついていない。
このあたりが100均の材料費の限界ということか。

 

棚板はたわんではいるが、壊れていないので荷重に耐えているということになるのか!?

100均のメタルラック・棚板
普通は横手方向に並行に並んでいるバーがメッシュ状にならんでいる「転び止め棚」というのがあった。
強度的にはこちらの方が強そう・・
ただし、素材の太さが同じならの話。
測ってないので分からないが、コストのことを考えるなら線は細くなっているとも考えられるが。

100均のメタルラック・キャスター
キャスターも2種類ある。
ベースが金属のものは1個で100円、樹脂のものは2個で100円。

 

作成中の制御盤は結構重いので金属製のキャスター、その他は樹脂のものにした。

100均のメタルラック・キャスター

 

ム、ム、ム・・・「転び止め棚」に落とし穴が・・・
別にダイソーが落とし穴作ってるわけじゃないが・・

100均のメタルラック・転び止め棚
スリーブが入る穴の部分はテーパーになっており、上下が決まっている模様。
つまり、棚板は上下逆さまには取り付けられない。

 

「転び止め棚」は側面の補強部分の下側にメッシュがくるように配置されている。
上の面にメッシュを持ってこようとしてもスリーブ穴が逆テーパーになりスリーブが入らない。

100均のメタルラック・転び止め棚

 

必然的にメッシュの面は下側になり、側面の補強部分は上側に伸びるようになる。

 

まあ、「棚」というより「バスケット」「籠」ですな。

 

ということで、この棚からはみ出すように物を置く場合、側面の高さまで何らかのスペーサーを置く必要ある。

制御用ラズベリーパイ
棚板は2枚。

下の段には17インチモニタ。
こちらはスタンドがあるので棚がバスケット状になっていても問題はない。

制御用ラズベリーパイ
このモニタの背面には全体を制御する予定のラズベリーパイが配置されている。
ちなみに、「こんな感じ」で背負っている。

キーボード置き場
下段の棚の前にはキーボードを置くためのワイヤーラックのパーツを取り付けた。

レイアウト用制御盤の台
上段に制御盤を置くとこんな感じになる。
こちらの棚板には別途スペーサーを挟んで制御盤が水平に設置できて落ちないようにする予定。

 

ラズベリーパイは床に座って操作する。

レイアウト用制御盤の台・裏面
制御盤はまだまだ工事中。

レイアウト用制御盤内部
工事中の制御盤は永らく作業を中断しているが、こちらにも問題が。
どの色の線がどこにつながっているかを示したメモがどこかに行ってしまった・・

どうしよう。
この線をもう一度見直さなきゃならん。

レイアウト用制御盤
椅子は子供の学習机のもののおあがり。
アタイのものになってもう何年たつことやら。

 

子供より、アタイが使っている期間の方が長くなった。

 

続いては機関車の運転台型のコントローラ。

電機用コントローラの台
2個のラックを作って、L型に配置すれば良さそう。
棚板も30センチ×15センチのダイソーで一番小さいやつ。1個100円也。

電機用コントローラの台
2個のラックの間にさらに30センチ×15センチの棚板を入れるとちょうど良さそう。
ただし、ポールを1本抜く必要がありそう。

電機用コントローラの台
1つのラックのポールを1本抜いてセットするとちょうどよい間隔となるが、別のポールを支点にして回ってしまう・・


ということで、ポールは1本抜くことはせず、棚板が入る部分を欠きとって組み立て、棚板を縛ることにした。

電機用コントローラの台
こんな感じで欠きとった部分に追加した棚板の側面が食い込む感じ。

電機用コントローラの台
ポールと棚板は結束バンドで固定。

電機用コントローラの台
こんな感じでできあがり。
2個のラックをつなぐ間の棚板は一段下がった位置についている。

電機用コントローラの台
最終的にはこちらもダイソーのMDF板(木質繊維を原料とする成型板)を敷いてラックへの固定とコントローラの固定をする予定。

電機用コントローラの台
コントローラを置くとこんな感じ。

電機用コントローラ
椅子に座ってちょうど操作しやすい高さとなった。

ポイント制御盤
ポイントマシンの制御盤もラックの上に置いてみた。
こちらも、肝心の制御部分はいつなにったら完成するのやら・・

レイアウト用制御盤、電機用コントローラの台

あまり、付属品ばかり作っていたらレイアウトを置く場所がなくなるかも・・
ただ、レイアウトを設置する場所も決めたので少しずつ進展している。

Nゲージレイアウト用制御盤 (その7) ポイントマシン制御盤部

ポイント制御盤部

外見が出来上がってきてすっかり満足し、その先に一向に進めなかったが、ぼちぼちと。

レイアウト製作に着手できる時期がちょっと不明。
なもので、実際にレイアウトの台枠を作るときに今の構想とは多少異なるかも・・ということでレイアウト用制御盤はレイアウト本体と分離して作り始めている。
 
分離して作ることによって問題となるのは制御盤とレイアウト上のポイントマシンなどの配線。
制御盤とレイアウトの配線が相当多く、複雑になりそう。
また、この制御盤は本物のように発点と着点を指定するとその経路上のポイントを必要な方向に転換するという感じで作り始めている。
PICマイコンで制御するのであるが、バグがあれば当然ポイントは切り替わらない。
すると、列車も走らすことかできない。
 
Nゲージの走行を楽しむためのレイアウトなのか、PICマイコンでポイントが切り替わるのを楽しむためのレイアウトなのか分からなくなる・・・
まぁ、どっちでもいいかな?
 
発着点から経路上のポイントに転換の指示する制御盤部とレイアウトの台枠部分に組み込んでポイントマシンを実際に制御する部分に分けた構成。
 
制御盤部のPICマイコンとポイントマシンを制御するPICマイコンはI2C通信。
制御盤部のPICマイコンをマスタとし、レイアウトのポイントマシン制御部の複数のPICマイコンはそれぞれスレーブとすることで制御盤部とポイントマシン制御部の配線はかなり減らせるはず。

 

ポイント制御盤部
制御盤部の内側。
ひとまず、ターンテーブル操作用の配線を。
制御盤のベース部分に配線を集約していくつもりなのだが・・

このあと、テコ用のロータリースイッチの配線やら、LED用の配線やら・・
ウ~ム、故障時にわけ分からなくなりそう。
それ以前に作成途中でもわけ分からなくなりそう。
 
全部の配線を制御盤のベース部分に集約する前に、一旦この上の部分だけで完結させてLEDの点灯試験やテスターでスイッチがどうなっているかを判定できるように中継用の端子台を作ったほうが良さそう。

ポイント制御盤部
こちらは、レイアウトの台枠部分に組み込むポイントマシンの制御部。
 

18個のポイントマシンはレイアウトの左右に分かれて配置される予定なので、制御部も2つ作ることにした。

ひとまず、これまで作ってきたMP3やらWAVファイルを再生するPICマイコンを組み込んだ。
機関区を作る予定の側のPICマイコンではドンキーポンプやら汽笛の音を再生、反対側は駅のアナウンスやら雑踏の音やらを再生。
 
音源も準備ができて、組み込み完了。
・・スイッチの切り替えたり押すボタンによっていろいろな音の再生ができるのであるが、実際に操作するとどのボタンがどの音かすぐに忘れる。
一覧表でも作って近くに置いとかなくちゃ・・
 
 

ポイントの制御もPICマイコン。
PICマイコンは1つのポイントに対して1つ。

ポイント制御盤部
パーツのレイアウトを検討中。
安い基盤を使ったら、ソリのひどいこと、ひどいこと。
このままハンダ付けして、台にネジ止めするときに真っ直ぐ伸ばすだけで断線は必至。

細い木の棒などをネジ止めして矯正じゃ。
 
本来は進路を構成する制御盤部のPICマイコンの指示によってポイントマシンを制御するのであるが、バグやトラブルなどで進路が指定できなくなると列車が走行できないレイアウトとなる。
 
そこで、レイアウトの台枠部分に配置するこの基盤上にポイント切り替え用のタクトスイッチを置くことにした。
それぞれのPICマイコンに対して定位に切り替えるタクトスイッチ1個、反位に切り替えるタクトスイッチ1個。また、今どちらに開通しているのかはポイントマシンに付けたマイクロスイッチによって調べるのだが、ちゃんと検知できてるかがすぐ分かるようにLEDを点灯させることにした。

Nゲージレイアウト用制御盤 (その6) 進路の制御盤パネル

今回作成しているNケージレイアウトの制御盤の目玉のひとつ、進路の制御盤。
要は、レイアウトのポイントを転換するテコを本物みたいな感じで作ろうというもの。
で、いよいよそのパネルの製作。

まずはテコ。
信号テコ
こちらは、本物のテコ。
枠は頑丈で奥行きがある。そしてネジの緩み止めなどもちゃんと施されている。

さすが、重要部品。

実物のテコの頭をシリコン&レジンでコピーすることも考えたが、それじゃぁ本物の制御盤と同じ大きさが必要になる!?
ということで、ちょっと小さめのサイズのものをモデラで削りだしてレジンで量産。

実物の信号テコと模型用自作信号テコ
左:削りだしてレジンで量産したテコ
右:本物のテコ

多くのテコは中立の位置と左右に倒した位置の3点に切り替えられる。
切り替えるときはカチッ、カチッと節度がある動作なのでこれは実現したい。
ただ、なるべく小さく作りたいのでいろんな仕組みは考えず、市販のDIPロータリースイッチを使用することにした。

DIPロータリースイッチとテコ
このスイッチはエンドレスでクルクル回すことができる。
最初はストッパを作って3点しか動かないようにしようかと思ったが、私しか使わないスイッチ。
仕組みを考えて作りこんでも結局は自己満足で終わるのが目に見えているので無駄な努力はしないことにした。

肝心のテコは裏側にDIPロータリースイッチの頭が入る穴をあけ、瞬間接着剤で固定することにした。
この頭を埋め込んだテコの部分はスイッチ本体から外すことができる。

続いて制御盤のパネル。

進路表示用青色LED
開通している進路を表示するのに青色の表面実装型のLEDを使用することにした。
光らすとこんな感じ。

進路表示用青色LED
進路を表示しようとすると複数個のLEDが点灯することになり、照度を落として光らせても目が痛いかも。
ということで、1mm厚の白色のプラ版の裏側から光らせることにした。

進路表示とは別に信号機の表示もLEDで点灯させることにした。
こちらは砲弾型のLEDで光を和らげるため拡散用のキャップをかぶせることにした。

パネルベースのアクリル板
プラ板だけだとヨレヨレになってしまうので、3mm厚のアクリル板をベースにしてその表面にプラ板を貼り付ける。

アクリル板にはテコ用のロータリースイッチの穴、LED用の穴などを明けていく。
ロータリースイッチの穴は本体が入るように四角。

ウ~ム、結構穴だらけ。

裏側に基盤を取り付けるためのM3のネジ穴もあける。

パネルベースのアクリル板と表面のブラ板
表面に貼り付けるプラ板にはロータリースイッチとLED用の穴を明ける。
ロータリースイッチの穴は軸が通るだけの丸穴。

ネジ穴はアクリル板だけにして表面からは基盤取り付け用のネジの頭が見えないようにした。

当然ながら、プラ板とアクリル板の穴の位置が合わないと、穴ぼこだらけで再利用できないプラ板とアクリル板になってしまう。orz

線路表示用パーツ
制御盤上に線路の部分を表すラインは別のプラ板から切り出したパーツを貼ることにした。

塗装した進路表示盤と線路表示パーツ
プラ板とアクリル板を貼り合わせたところで塗装。

進路表示盤に線路表示パーツを貼付
線路の部分は塗装のかわりに区間ごとに色の違うテプラのテープを貼って、LEDを透過させる部分は塗装を剥がし、テープも隙間をもたせた。

が、・・結果、どうもテプラのテープだとテカテカしすぎる。

ウ~ム、線路部分はもともとパネルのマスキングが大変そうなので別パーツにしてテプラのテープを貼ろうと考えたのだが、やっぱ線路の部分も塗装で表現したほうが良さそう。

進路表示盤に線路表示を塗装で再現
と、いうことでマスキングを繰り返しながら塗装。

まぁ、こんなもんでしょうか。

パネルのサイズは450mm×200mm。

塗装が終了した進路表示盤
結局信号機の部分も塗装で表現。

進路を示すLEDの部分は切り抜いてあり、その上に貼るパーツを透過させる予定だったが、上に貼るパーツがなくなった今・・・
結局LEDがそのまま見えるようになってしまったとさ。

・・世の中、思い通りに行かないことは多々ある。ウム、しょうがない。orz

進路表示盤用基盤
テコ用のDIPロータリースイッチ、着点を選択するためのタクトスイッチ、LEDなどを取り付ける基盤。
3分割してあり、アクリル板にねじ止めする。

進路表示盤用基盤にパーツを配置
基盤の表面はこんな感じ。

進路表示盤に基盤を取り付け
基盤の裏面はこんな感じ。
この基盤はスイッチとLEDを配置したもので、実際に制御するPICマイコンは別の基盤に作りこんでケーブルでつなぐ予定。

基盤の右上にあるのは「Nゲージターンテーブル (その1) ロータリースイッチを作る」で作ったターンテーブル操作用のロータリースイッチ。

完成した進路表示盤のパネル
線路の番線番号、信号の番号などをテプラで作成して貼り付け。

左上部にはターンテーブルのコントロール用スイッチがある。
この部分の線路の色塗りは別パーツに塗ってして貼り付けることにした。

完成した進路制御盤パネル
進路制御盤の心臓部・PICマイコンによるポイント転換の制御はまだまだ未完成なれど、結構形が出来上がると、さぁ、もうひと踏ん張り

・・という具合にはなかなか進まないのであるが。

ちなみに、この写真ではまだテコはついていません。
テコをつけるのは基盤のロータリースイッチなどのパーツの配線が終わってからの予定。

完成した進路表示盤のパネル裏側
裏面はこんな感じ。

Nゲージレイアウト用制御盤 (その5) 音の部分2

レイアウトの音としては、市販のMP3プレーヤーボードMK-144を使ってBGMのほか、列車の接近、発車時のアナウンス、自作のWAVプレーヤーを使ってディーゼルエンジンのアイドリングの音やら汽笛の音などを再生。

今作っている制御盤にはMP3プレーヤーボードMK-144は4台を組み込んでいて、MK-144が持っている機能でボタンを押すとBGMが流れるところまでは作ってあるので、今度は駅のアナウンス類の再生のスイッチをPICマイコンで作って取り付けるのと、WAVプレーヤーの組み込み。

ちなみに、レイアウトは4番線まで作る予定で4台のMK-144はそれぞれの番線のアナウンスを行う。
スピーカー部はステレオで2組を用意してあり、切り替えスイッチで全ての音をミキシングして1組のスピーカーに出力したり、2組に分けて出力したりすることができるようにしてある。

試しに手動で1~4番線の音を全て出したりして試したところ・・・一応聞き取れることはできるが・・やかましい(^^;
2組のスピーカーを使って分けて出力してみると・・聞き取り易さは増すが・・やかましさもさらに増す。

まぁ、実際にレイアウトに組み込んだときは全ての番線の音は一斉に出すことはしないと思うが、それでもスピーカーは1組だけで良いかもしれない。

WAVプレーヤーは鉄道模型レイアウト・プラモデル展示台用の音(PICでWAV再生) 2で作ったものをカスタマイズ。

押しボタンを押されることによって、対応するWAVファイルをSDカードから読み込んで再生する。
ただ、性能上サンプリングレート8kのものが限度で、それ以上のレートのものの再生は難しい。
なもんで、音質は求められないのでもっぱらエンジン音やら汽笛などの音の再生専門。
ただし、1つのPIC24FJ64GA002でモノラル2ch分の処理は可能。従ってスピーカーは2つで、同時に2種類の音を再生することができる。

PIC16F886が1個で20個のスイッチのON/OFFを判定し、PIC24FJ64GA002に再生するコマンドを送信する仕様。

MK-144の方は同じようにPIC16F1823で4個のスイッチのON/OFFを判定し、再生するコマンドを送信する。
こちらは1つのMK-144に対してPIC16F1823は1個が受け持つ。

WAVプレーヤー
で、基板が完成。
左がWAVプレーヤーとアンプ部。
青色のパーツは端子台で、12V、5V、3.3Vの電圧を他の基板に供給するためのもの。

右下はPIC16F1823が4個。
MK-144はすでに制御盤の箱の中に組み込んである。

空き地にはポイント制御用の回路を作りこむ予定。

 

WAVプレーヤー組み込み
出来上がった基板を制御盤に組み込む。
この基板の上部の蓋となる部分に押しボタンが並ぶ。

白く見えているのが蓋。

その右側の黒いロータリースイッチは、PWMコントローラの出力をどの線路に出力するかを設定するスイッチ。



アラ!?


アラ、アラ!?


蓋となる部分にある押しボタンスイッチの配線やらPWMコントローラの出力切り替え用の配線が突っかえて蓋が閉まらん・・


ウ~ム、行き当たりバッタリ方式は最近行き当たりバッカシ・・


さて、天井のスイッチの配線を直すか、基板を直すか。
WAVプレーヤー 基板
ウォーリャっと、PIC16F1823が4個ある部分の基板をギーコ、ギーコと鋸で欠き取り、後方に後退。

ここの空き地は、ポイント制御用の回路を作りこむ予定地。
行き当たりバッタリで、エイ、ヤーと基板を欠き取ってしまったが、本当に良かったのだろうか!?

ポイント制御用の回路を作りこむ時に後悔するのかも知れない・・

 

WAVプレーヤー 基板
・・基板を欠き取るとき、じっくり考えもせず、天井から見て基板の部品が見える位置まで後退させりゃいいやとギーコ、ギーコと鋸を入れたが、その後で気がついた。
・・ホントにここの部分だけが干渉していたのだろうか・・・

 

WAVプレーヤー 基板
・・ひとまず綺麗に収まった。
一安心。

 

WAVプレーヤー 制御スイッチ
天井部分には再生用の押しボタンスイッチ34個。

押しボタンスイッチもこれだけあると結構なお値段がするので、コストを抑えるため1個あたり10円と一番安価なタクトスイッチにした。

基板上にハンダ付けし、天井部分の板に穴あけしてスイッチの頭がのぞくようにしてある。

 

基板の上部にはポイントの制御盤がつくので、基板上のWAVプレーヤー部のボリュームには直接アクセスできなくなるであった・・
・・ウ~ム、忘れてた(^^;

制御盤 内部
制御盤の箱の前方左側に穴をあけてボリュームとスピーカーの切り替え用のロータリースイッチを配置した。

WAVプレーヤーの再生音は、制御盤の箱の後方につけたスピーカーから出すことができるほか、レイアウトに組み込むときはレイアウト付近に配置したスピーカーからも音を流すことができる。

レイアウトが大きくなればなるほど離れたホーム付近からアナウンスが実感的に聞こえる。
が、現実にはちっこいレイアウトしか作れないのでどこで音がしても同じかもしれない。
カナシー・・

 

MP3 制御部
箱の中の右側には市販のMP3ボードとBGMをダイレクトに再生するための押しボタン(タクトスイッチ)。

 

制御盤 背面
背面のスピーカーにはネットを貼った。

外部スピーカーを接続するコードもMP3音源、WAV音源用それぞれに配置。

 

これで制御盤の下半分は完成・・したのか!?

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