Nゲージ 踏切の製作(その4) 量産2

センサーのテストも終わったので、制御用基板部分を最終仕上げ。

遮断機のない踏切、遮断機が2セットの踏切、遮断機が4セットの踏切など合計5セット分を作成した。

踏切に構成に応じてPICの構成やらコンデンサの容量などが少しずつ異なっている。

警報音とLED用のPICはPIC12F675、遮断機はPIC12F629、センサーと進入方向を示すLED用はPIC16F630を使用した。

踏切によって機能が異なること、プログラムを格納できるサイズの制約、ポートの数、アセンブラを使った際のデバッグのしやすさ等々から3種類のPICに機能を分けたが、結果からいうとPIC24FJ64GA002などを使ってc言語などで書けば1つのPICで良かったみたい。あとはコンデンサの容量だけ変えれば。

PIC12F675が80円、PIC12F629が70円、PIC16F630が100円など。片やPIC24FJ64GA002は330円で購入と若干高め。
けど、遮断機が4セットある踏切はPIC12F629を2つ使ってしまったので、PICのコストはトントン・・・

今後作るならPICはPIC24FJ64GA002の1つにまとめた方がいいかなぁ、と思うが、踏切は5セット以上いらんしなぁ・・

踏切制御基板量産
一番下のは、試しに購入した市販の踏切音とLEDのキットの基板をくっつけて機能を少し拡張したもの。

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3) センサー

踏切を動かすためのセンサー。
レールを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、なるべくレールは切り刻みたくないのでこの方式はパス。

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パネの強さによっては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。
ちょっと財布には厳しい。

ということで、遮光式のセンサーを自作することにした。

可視光センサーだと部屋を暗くして運転を楽しめないとか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、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ピクルと一緒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さすことにした。

センサーはピンヘッダに取り付け
表面実装用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、これにチップをつけたピンソケットをさす。

2ピンずつに切りだし。

表面実装赤外線LEDとフォトトランジスタ
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。
中段は表面実装チップをハンダづけしたピンソケット。こちらを使うことにした。
下段はレイアウト上におくピンヘッダ。

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、チップへの配線は外につける必要があり、加工が面倒そうなので、ピンソケットを使用した。

表面実装赤外線LEDの大きさ
左から、ジャンパピン。
次が、赤外線LED。
その次がフォトトランジスタ。
ちなみにピンの上部にハンダづけしているので、チップとピンソケットのあいだに空間があるが、これは実際に取り付けるときに微調整するつもり。

ブレッドボード上で試してみることにした。
ブレッドボード上でテスト
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。

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になったら起動する(アクティブ・ロー)ようにしてある。

なので、センサーにかかっていないときはHIの状態。LEDをつなぐと点灯する状態。

ブレッドボード上でテスト
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。

センサーにかかったら、LOの状態になってLEDは消灯する状態。

ブレッドボード上でテスト
車両は、センサーにかかっている状態。
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。

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、センサー部は10組作って、650円くらいでしょうか。

(電源部除く・・市販のセンサー買っても必要ですし・・)

Nゲージ 踏切の製作(その2) 量産

踏切警報機の音とLEDの点滅はできたので、続いては遮断機だが、ここでちょっと寄り道。

購入した市販のキットは音とLEDを点滅させる基本部分の1セット分だけだが、他の工作に使う電子部品を買った際、ついでに踏切用のパーツも購入しておいたので、一旦量産。

昔は秋葉原に行っては抵抗1本、コンデンサ1本と買っていたが、最近は通販だと100本単位とか10個単位などで売られてるし・・
なもんで、他の工作の材料を買う時にいくつかパーツを買い足せば何セットか量産できることになる。

通販で買い忘れたものや、ネットで探せなかったものは先日秋葉原に行って買ってきた。
・・なんだ、結局出かけてるし。

ちなみに、ユニバーサル基板は約100円、DCジャックは4個入り100円、スピーカ100円、LM386オーディオアンプIC 2個で100円など。
とはいえ、ちりも積もれば高額に。

Nゲージ 踏切 量産
ひとまず、2セット製作。

左の基板は購入した製品のもの。
センサーなどを使って自動化しなければパーツは基板の半分を使っているだけ。

今回作っているのは現時点では、音を出してLEDを点滅させる部分のみ。

基板の空きスペースにセンサーやら遮断機の制御部を作りこむつもり。

 
  • 電源は、PC用の電源から12Vの方の出力を使用してDCプラグ、ジャックで基板に。
  • 基板上では、三端子レギュレーター(78L05)で5VにしたものをPIC用に、12VそのままのものをオーディオアンプLM386用に。
  • LED部の点滅と音の生成はPIC12F675。
  • PICからの音の出力は可変抵抗を通して音量を可変にし、オーディオアンプLM386で増幅。

スイッチになる部分は今後作りこむ予定なので、当面はスイッチ代わりにピンヘッダを立てて、ジャンパースイッチを使ってON/OFFできるようにしてみた。

PICのプログラムはネットから探したものをカスタマイズしたもんで、掲載してません。ゴメンナサイ・・

fumikirikit2_3
市販のものも電鈴式やらJR、私鉄、構内等のいろいろな音程のものがあるようで。
ならば、今作っているのも音程は違うのだが、せっかくだからPICさえ取り換えればどの基板でも動作するように。

ということで、LEDの出力用のピン、音の出力用のピンなど市販のものにあわせた。
すで作った基板を使ってもよいのだが、簡単な回路なのでブレッドボード上に組み立てて試験してみた。書き込み等は秋月電子のPickit対応ICPS書き込みアダプターキットとPickit3を使って。

購入したキットも少し手を入れ始めた。
ひとまず、006Pの電池以外にもアダプターから電源がとれるようにDCジャックを追加したり、LED部はコネクタで取り外しを容易にできるようにしたり。

Nゲージ 踏切 スピーカー
ジャンクボックスを探していたら、PCのマザーボードのSP端子に直付けするスピーカーがいくつか出てきた。
上端に写っている円柱状のもの。写真では大きく写っているが、φ12くらいのもの。

 

これでも、結構いけるかも。
ちなみに、センターにあいている穴を指で閉じると音質が変わった。

好みに合わせてテープを貼ってふさいだりしてもいいかも。
コンパクトにできるとレイアウト以外にもちょこっとしたシーナリーに組み込むことも容易にできるかと。

Nゲージ 踏切の製作(その1)

Nゲージの踏切については、警報音がなり、ランプも点滅して遮断機も動く自動踏切のセットがカトーやトミーテックから発売されている。

定価ベースではカトーのものは18,900円、トミックスのものは15,750円と(私にとっては)お高め。
小さなスペースでも運転できるNゲージとはいえ、レールを引いて走らせるには、ヨッシャと気合が必要なもんで、コレクションのみとなっているような気が・・・
おそらく、出来合いのものを買っても1度動かせば満足してそのまま押入れの肥やしになるのは必至。

完全自作ではないけど、作る過程も少しは楽しめるようキットを利用して作ってみよう・・かな。
 

Nゲージ 踏切の製作 踏切キット
音と光はマイクロ電子サービスのNゲージ踏切キットを利用してみた。
(2,480円/2013年現在)

手動のon/offスイッチを使用して音と光がでるのみのキットなのでパーツも少なめ。

遮断機も動作させることができるキットもあるが、ことらはちょっとお高め。(9,800円/2013年現在)

Nゲージ 踏切の製作 LED
LEDは表面実装型の1608サイズと1005サイズのものが4個ずつついていた。
 
ちなみに1608サイズのLEDは横1.6mmx縦0.8mmx厚さ0.4mm、1005サイズのLEDは横1.0 x 縦0.5 x 厚さ0.20 mm くらい。
 
写真のものは1608サイズのLEDに0.12mmのポリウレタン線を半田づけしたところ。

Nゲージ 踏切の製作 トミーテック ジオコレ 情景小物 054 踏切B踏切自体は別売。
マイクロ電子サービスの作例にあるようにトミーテックの情景小物を利用した。
作例にあったのは道路幅が狭いものに対応した警報機2、遮断機2のもののようだ。
 
私は最終的には道幅の広い道路で左右2本の遮断機が時間差で動作するものにしたいので、警報機4、遮断機4がセットされた「ジオコレ 情景小物 054 踏切B」を利用することにした。
あまり風呂敷を広げると結局「出来合いのものを買った方が安かった」ということになりかねないが、まぁ、作るのを楽しむことも趣味のうちということで。

Nゲージ 踏切の製作 穴あけ
LEDを裏側に取り付けるので、1mmのドリルで警報機のレンズ部に穴をあける。

Nゲージ 踏切の製作 穴あけ完了
無事に穴あけ完了。

キットの警報機は着色、組み立て済みのものであるが、ちゃんと道路の左右に設置してもよいように柵が配置されていた。

でも、ゼブラ模様の黄色と黒色の境もボケボカ感が強すぎるような・・
やっぱ、面倒でも自分で塗らんとアカンのかね。

Nゲージ 踏切の製作
警報機1つにLEDを取り付け終わったところ。
背面にも結構光が漏れるので何度か黒の塗料を塗ってみた。
ただ、横からはどうしても漏れますなぁ。

ポリウレタン線とリード線の半田付け部分はどうしても弱くなりそう。
残り3つを作ったり、レイアウトに取り付けたりしている間に切れても困るので熱収縮チューブで保護しておいた。
ただ、実際に収縮させると固くなって逆に作業性が悪くなりそうなのでチューブはかぶせただけ。

Nゲージ 踏切
・・自動車のカタログ風に言うと・・
機能説明のためにすべて点灯させています。
実際の動作の状態を表しているものではありません。

製品の黒色と黄色の境がボケボケといいながら、結構小さいので、写真もピンボケです。面目ない・・。

 

さて、遮断機の方は・・お小遣いが貯まってからか!?