３Dプリンタでの印刷の話
HOゲージの組み立ては少し停滞気味です。
何だか組み立て作業が少し面倒になってきました。
気分転換に、３Dプリンタで印刷しました。
Nゲージ用のピットです。
何とか印刷は完了しましたが、見えない部分は、印刷がメチャクチャです。
やはり、フィラメントのせいなのだとあきらめてはいます。
が、そのまま捨ててしまうにはもったいないので、無理くり使っています。
その後、ブレッドボードも印刷してみました。
こちらもほぼ成功
しかし、ブレッドボードとして使える様にするためには、
電極代わりに、アルミホイルを小さく切って差し込む必要があります。
そこまでするくらいなら、市販されているブレッドボードを買った方が、
信頼性も高いし、使いやすいと思い、結局、２箇所だけ取り付け加工してやめました。
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HOゲージの車両製作の話
以前、ワールド工芸で購入した、車両を組み立て始めました。
これまで、あまり手掛けてこなかった、HOゲージの機関車です。
まず手始めに組み立てようと考えたのは、デキ１でした
それでも購入してから、何度かは開けては、そのまま仕舞い込んでいました。
今回、電子工作が多かったので、半田付け主流作業に勢いがついて
車輌を組み立てようかと思い始めました。
そこで、比較的簡単そうな、デキ1を選択しました。
やはりいきなり大型の機関車の組み立ては、無謀だと思いましたので。
まずは、台車の組み立て
といっても、ギヤの組み立てです。
今回は、時間をかけて、やすりがけしたり、
折り加工部分には、ハンダを盛っています。
これだけ作るのに数時間かけています。
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Arduinoの話
フォトリフレクタを使って、車両の検知を行い、信号を作っています。
今回、CRDをやめて、フォトリフレクタに変更したのには理由があります。
CRDは、明るさでセンサが反応します。
対して、フォトリフレクタは、発射したLEDの信号が受信できるかで反応します。
何が違うかというと、
フォトリフレクタは、周りの明るさに左右されないということです。
ですので、暗くても、明るくても、車両の通過を検知できます。
実際に、部屋を暗くして確認してみました。
部屋を暗くした状態では、信号機の青のみが点灯しています。
iPhoneのカメラは、かなり性能が良いので、暗くてもかなり明るく写っています。
実際には、もっと暗いと思います。
その後、車両がセンサを通過すると、
踏切が起動し、信号機が赤になります。
フォトリフレクタは、部屋の明るさに関係なく、車両の通過のみで反応します
逆に、あまりにも明るすぎると、センサが反応してしまうかもしれませんが、
そこまでのテストは行なっていませんし、
部屋の中では、そこまで明るくなることはないと思います。
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Arduinoの話
フォトリフレクタを使って、車両の検知を行い、信号を作っています。
踏切と信号機を並べて、車両の通過テストを行いました。
どちらも想定通りに正しく反応しています。
そこで、以前、３Dプリンタで印刷した信号機にLEDを取り付けました。
今回は、3mmの砲弾型のLEDを取り付けました。
多少オーバースケール感はありますが、
チップLEDよりは大きいので、取り扱いが簡単です。
後ろから見るとかなり出っ張っていますが、
前から見るとそれほど気になりません。
配線の数を減らすため、マイナスは全て同じラインにはんだ付けしました
その後、ハンダ漏れの確認のために実際に、点灯させてみました。
信号機の準備もほぼ終わりました。
あとは、製作中の信号機の基板を完成させるだけです。
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Arduinoの話
フォトリフレクタを使って、車両の検知を行い、信号を作っています。
前回までに、テストする機種によって、
フォトリフレクタに取り付けるプルアップ抵抗値を変える必要がある
ということがわかりました。
そうなると、
なんとか、どの機種でも反応する抵抗値を探る必要があります。
あれこれ試したところ、
以下の様なことがわかりました。
プルアップ抵抗の値
５００KΩでは、特定の機種では、正しく反応するが、
ある機種では、常に反応してしまい、赤信号のままとなる
１００KΩでは、特定の機種では、正しく反応するが、
特定の機種では、常に反応してしまい、赤信号のままとなる
３０KΩでは、ほぼほぼ全ての機種で反応する
１０KΩでは、特定の機種では、正しく反応するが、
機種によっては、反応しない
結局、Arduino Uno互換機でテストしても、うまくゆくので、
プルアップ抵抗値は、３０KΩにしようかと思います。
採取的には手持ちの抵抗を確認し、
プルアップ抵抗値は、３３KΩにしました。
また、センサ検知時には、8番ピンをHIGH にする様に変更しました。
こうすれば、Arduino Uno互換機だけでも、
センサが反応しているかが判断できます。
その結果、センサが反応している時には、中央付近の赤いLEDが点滅します。
この状態で、基板に組めば、信号機の完成です。
信号機の本体は、以前３Dプリンタで印刷していなかったかな？
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ほぼ3日おきのペースで投稿されていた物語が終了した。
https://sahashi-naha.hatenablog.com
全話で８０話となった
読み物としては、かなりのボリュームであった。
前半部分では、鉄道模型クラブから話が広がっていったが、
後半は、鉄道模型の話から人物描写へ移行してしまっていたが、
まあ、それはあまり気にしない
かつての恋人が山で遭難するというと、中山美穂の「Love Letter」を思い出す
「Love Letter」は、
恋人を亡くした彼女が勘違いして、小樽に住む同姓同名の女性に手紙を送ってしまうということから物語が動き出す
最終的には、遭難した恋人が、なぜ、自分を好きになったかの理由を知ってしまうという展開であった。
ちなみに、男性の藤井樹を演じていたのは、柏原 崇だった
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Arduinoの話
フォトリフレクタを使って、車両の検知を行い、信号を作っています。
これまで、テストを繰り返していましたが、
基板に組もうと思い、
ATmega328マイコンにブートローダーを書き込み、
その後、スケッチを書き込みました。
ブレッドボードに取り付けて、確認したところ、
なぜか、信号機が切り替わりません。
青色は点灯しているのですが、センサーを認識していないのか、
全く動きません。
ATmega328マイコンを別のものにしても動きません。
Arduino Uno互換機でテストするとうまくいくのですが、
ブレッドボードでは動きません。
あれこれ試行錯誤しましたが、
最終的には、プルアップ抵抗値が悪かった様です。
これまでテストしていた、Arduino Uno互換機では、
プルアップ抵抗値は５００KΩで認識していたのですが、
試しに、Arduino Unoを使って確認したら、
プルアップ抵抗値５００KΩでは認識しませんでした。
試しに、プルアップ抵抗値を10KΩに変えたら、今度は、認識しました。
ブレッドボード上でも、プルアップ抵抗値を10KΩに変えたら、今度は、認識しました。
原因が理解し難いですが、
結局、Arduino互換マイコンとして利用するためには、
プルアップ抵抗値を変更するしかなさそうです。
また、
Arduino Uno互換機や、Arduino Unoでは、
センサで検知すると、LEDが点灯していたので、すぐに分かったのですが、
Arduino互換マイコンにすると、
センサで検知しているかが見た目ではわからないので、
新たに、LEDを追加して、センサが検知している場合、
LEDが点灯する様にスケッチを変更しました。
これで、漸く、Arduino互換マイコン化ができそうです。
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Arduinoの話
フォトリフレクタを使って、車両の検知を行い、踏切を起動させます。
前回までに、ガチャガチャの警報器を起動させて、踏切を作ることにしました。
ある程度スケッチも固まってきたので、
レイアウトに組み込む準備をします。
レイアウトに組み込む場合、Arduinoをそのまま使うのは勿体無いので、
Arduino互換マイコンにしてレイアウトに組み込みます。
実際には、
ATmega328マイコンにブートローダーを書き込むだけで、
Arduino互換マイコンになります。
ブートローダーの書き込みには、以前、キットを組んだ、
Arduino用ブートローダ/スケッチライタを使います。
新品のATmega328にブートローダーを書き込み、
その後、今回作成した踏切警報機のスケッチを書き込みました。
そして、以前、作っておいた、ブレッドボードと同じ配線構成の基板へ
ATmega328を載せます。
その後、配線をして、起動させます。
無事に、踏切が起動しました。
今後は、警報器にLEDを取り付けて、レイアウトへ組み込む準備を進めます。
最終的には、ピンヘッダを使わずに、半田付けしてしまう予定です。
ちなみに、電源はDC12Vを入力します。
レイアウトでは、走行用にDC14Vと照明用にDC12Vの２種類を使用しています。
これに5Vを追加すると、間違って、5Vの機器に１２Vを接続してしまう可能性があるので、
基板上で5Vに変換する様にしたいと思います。
以前、実際に接続を間違えて、基盤を燃やしたことがあります。
今回も、基板上に三端子レギュレータを取り付け、
DC12VはDC5Vに降圧して、ATmega328に電源供給しています。
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TOMIX ワイヤレスパワーユニットの話
TOMIX ワイヤレスパワーユニットは、便利だが、
HOで使うには、出力電圧、電流共に不足している様です。
実際に、HOで運転してみても、パワー不足を感じます。
そこで、回路図がないかと思い、探してみました。
けれど、ありません。
唯一見つかったのは、TOMIX ワイヤレスパワーユニットをHO用に改造した記事のみ
でも、「電流増幅回路を追加した」とあるだけで、実際の改造内容は不明です。
AIに質問したら、以下の回答がありました。
HOゲージ化への3つの高い障壁
1.定格電流の不足（最大の問題）N-WL10-CLの仕様: 出力は最大1.2Aです。
HOゲージの要求: カプラや室内灯、大型モーターを積んだHOゲージは、
起動時や負荷時に2A〜3A以上の電流を必要とすることが多く、1.2Aでは全く足りません。
2.マイコン制御による「力押し」の不可能性昔のアナログ抵抗式パワーパックであれば、
内部のブレーカーをバイパスするだけで（発熱を無視すれば）動くこともありました。
しかし、本機はマイコンが電流を厳密に監視しているため、
単純に保護回路を無効化するとマイコンごと一瞬で破損します。
3.ACアダプターの容量不足付属のACアダプター自体がNゲージ用に最適化されているため、
仮に本体を改造しても電源側がドロップ（電圧低下）します。
改造の実例は、以下のとおりです。
実際にHO化に成功した愛好家の改造アプローチ例
過去に電子工作のプロレベルの愛好家がHOゲージ用に改造した事例では、
以下のような大がかりな回路追加が行われています。
1.電流増幅回路（ブースター）の自作と割り込み
メインユニット内部のマイコンから出る
「PWM制御信号」だけを横取りし、基板外に自作した大型トランジスタ（MOSFET等）
による「電流増幅回路（大容量Hブリッジドライバ）」へ送り、
そこでレールへの電力を増幅して出力させる方法です。
2.外部電源の強化
付属のACアダプターは使用せず、12V〜15Vで3A〜5A以上を
出力できる大容量の安定化電源をメインユニット（の増幅部）に直接接続します。
配線とコネクターの換装TOMIX純正の細いD.C.フィーダー線やコネクターは、
HOゲージの大電流（数アンペア）を流すと発熱・溶解する恐れがあるため、
太い配線やKATO製などの高許容電流コネクターへ変更します。
どうやら、改造例は、
「電流増幅回路を追加した」という実例しかない様で、
完全に情報不足な様です。
まあ、そこまで拘る様な製品ではなかったのかもしれません。
事実、今ではもう既に、新品を購入することすらできなくなっていますので、
メーカーとしても、再販の予定もないのかもしれません。
唯一分かったことは、
どうやら、HOでの利用を前提とすると、
「1.2A」というMAX値を超える回路が必要な様です。
また、安易に電圧をあげてしまうと、
送受信に使用しているICも壊してしまう可能性があります。
ワイヤレスの送受信には専用ICが利用されている様ですが、
やはり、それが原因で、動きに時間差が生じてしまう様で、
さらに、時々は、送受信のエラーが発生し、暴走してしまうという事もある様です。
HOゲージ対応の改造は、
電圧１２V~１５Vの範囲で、電流増幅回路（ブースター）の自作が
現実的な答えな様な気がします
が、電流増幅回路（ブースター）の自作が出来るかは
今のところ、私の知識では、なんといえない状況です。
私自身、あまりにも基礎知識が不足しているために、回路設計などは到底無理です。
電流増幅回路（ブースター）は、
「MOS-FETやダーリントントランジスタを使った回路なのでは？」
とは、なんとなく推測はできますが、それ以上はなんとも。
あとは、N-WL10-CLに使用されているパーツが、
電圧１５Vに耐えられるかというのも、
気になるところです。
まあ、普通の回路であれば、ある程度の余裕は見ているはずですので、
２〜３割程度の余裕は見ているはずですが・・・。
いまだに、N-WL10-CLに使われている基板さえも見たことがないので、
なんとも言えませんが、
いずれは、電源供給部分の基板を実際に確認する必要がありそうです。
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3D印刷の話
ようやく、机の下の引き出しの印刷が完了しました。
早速、取り付ける準備をしました。
本来は、ねじ止めするのですが、それだと面倒なので、
強接着の両面テープで固定します。
おそらく、これなら大丈夫かと思います。
今回印刷した引き出しは、
高さ50mm、奥行き160mmくらいです。
とりあえず、工作作業台に取り付けました。
作業台には、マットを敷いていますが、
何時も物置状態になっていて、何かするたびに、物を退かす必要があります。
なんとか解消すべく、作業台の上を綺麗にしておくために、
引き出しを取り付けました。
今のところ、３Dプリンタで印刷したものが多数あるので、
適当にいれておきました。
作業台には、もう一つ、以前印刷した、薄い引き出しを取り付けていますが、
こちらには、ヤスリなどを入れています。
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