Nゲージ用ポイントマシンを・・part2

先日、PICマイコンでタミヤの「ユニバーサルギヤーボックス」を使ってポイントマシンを作ろうとして検証してみた。
・・・・「Nゲージ用ポイントマシンを・・作りたい

手持ちの篠原のポイントは18個、それにトミックスのポイントを加えて20個くらいをスローアクションのものにしようとしていたが、トミックスのポイントはほぼ見えないところに配置することになりそう。
と、いうことで製作するポイントマシンの数は18個に決定。

ギヤーボックスが680円(定価)もするので、ポイントマシン1個あたりの単価は1,000円をちょっと切るくらいになりそう。
(配線用費用を除く。電源部は廃品利用。)
ポイント数は当初の予定より2個減ったものの18個ともなると18,000円程度に。
ウ~ム、市販品のPECOのものを使うと25,000円くらいになりそうなので、7,000円くらいと電気機関車1両買えるくらいの節約になりそうだが・・

じゃ、ステッピングモータならどうじゃ、と検証してみた。

ステッピングモータのテスト
使用したのはPIC16F1823。
その出力はトランジスタアレイTD62083APGを介してステッピングモータ・コパルSPG20-1362に。

このモーターは他の用途に8個ストックしておいたもの。

検証用のプログラムは単純に2相励磁となるように出力ポートに値をセットし、指定時間待って次の値をポートにセットするというもの。
c言語でのfor文。
待ち時間は__delay_us()を使用。

モータSPG20-1362は1回転/360ステップ。

検証の目的は・・このモータ、どのくらいの回転数がでるのか。
なにせ、シロート。モータのデータシートを見てもわからない(^^;

__delay_us()でパルス間隔の時間調整をしようとしているのだが、適当(いいかげんな)な値を設定しては気持ちよく回転してくれるか試してみる、の繰り返し。
で、脱調らしい兆候もなく一番回転数が高くなったと思われるのは__delay_us(2500)くらいだった。
2000μsecでは脱調気味、3000μsecだとちょっとスピードが落ちたかなという感じ。

ということで、一番速度がでていそうなのはパルス間隔2.5msecくらい。

配列に格納した値を指定の4ポートに設定できるようなunionを定義して1命令でセット。それをfor文で繰り返すのみ。
c言語のコンパイラは最適化をやってくれないfree版だけど命令サイクルにかかる時間はさほどかかっていないはず。

まあ、ざくっと1回転強/1秒。
60rpmから、よく回って70rpmというところだろうか。

正直言って、もうちょっと回ってくれよぉ~。
120rpm~130rpmは欲しいところ。

モータ・1個250円。
PIC16F1823・1個100円
トランジスタアレイTD62083APG・2個で100円。ただし、1個で2モータ分の回路がとれる。
つまり、実質1ポイントマシン当たり25円。
電気関係のパーツはここまでで電源部、配線コードをのぞき225円。
基板も1マシン分に換算すると50円程度で実現可能か。

ひとまず、このまま作業を続けることにする。

市販のギヤボックスは使用せず、モーター軸に直結させたネジにナットをつけて・・要はリニアステップモータのような形で実現することに。

軸の延長パーツを作る
モータの軸がφ3ということで、M3の真鍮製高ナットを加工。
20mmのナットの半分くらいを3mmのドリルでネジ山をさらい、モータ軸が入るようにする。

軸の延長パーツ
高ナットをモータの軸にはめ込み、根元にM2のすりわりビスで回り止め。

高ナットのもう一方の先にはM3のネジを挿入し、緩み止めのためナットで締めつける。
ネジの頭は切り取っておく。

移動子を作る
M3のネジの上を移動する移動子を作る。
10mm角のアルミの角材を20mm程度。
モータの軸から大きくハングさせると反対側を保持しておかないとプレてしまいそうなので、角材の半分はモーター軸にとりつけた真鍮高ナットの外にかぶさるように穴をあけておく。
残りの半分にM3のネジをきっておく。

中心はずれても構わないが、垂直に穴があいていないとネジの上を移動する時にブレてしまう。
試しに1つ、ボール盤で作ってみたがやはり穴が斜めになってしまった。

そのため、旋盤に4爪チャックを取り付けて加工。

移動子
ひとまず、予備も考慮して20個作ってみた。
20mmの長さにしたのは停止位置検出のスイッチを押したり、ポイントを動かすピアノ線をたてたりするため。

移動子・移動の状態
角材が軸と一緒に回転しないようにしておけば、モータの軸が回転すれば、角材が出たり入ったり。

写真上は角材がモータ軸の一番外れまで移動したとき。
写真下は角材がモータ側に移動したとき。

この角材にピアノ線をたててポイントを移動させるというもの。

角材、ピアノ線等の材料費1ポイントマシンあたりでも数十円程度か。

停止用のスイッチ、起動用のタクトスイッチなどの電気部品を入れても1ポイントマシンあたり350円程度で収まるはず。

ただ、問題はモータの回転速度が意外に遅いこと。

ポイントのトング部の移動量は2.5mmくらい。
モータ軸に取り付けたネジはM3、ピッチ0.5。
つまり、角材が2.5mm移動するにはモータが5回転する必要があるということ。
現段階ではモータは1回転強/1秒なので、ポイントが切り替わるまでに5秒もかかるということになる。

スローアクションを通り越して、スローモーションポイントになりそう・・

でも、安価に上げるためにはやむなし。

よし、これで本格的に製造じゃ~・・
ひとまず、このモータは別の用途のために秋葉の秋月で買ったもの。18個買い足さなきゃ・・・

電気パーツは秋葉、八潮の秋月で買うことが多いのじゃが・・
秋月のホームページで調べたらステッピングモータ・コパルSPG20-1362はすでに載っていなかった。
他を調べても・・ない。
アラッ、どないすっぺ~(T_T)