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・・)