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電子工作(Arduino)

2023年11月27日 (月)

信号機・警報機 試作品

youtubeに動画をアップしました。



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2023年11月15日 (水)

行き詰まり

踏切の作成ですが、あることがきっかけで、行き詰まっています。

それは、通過のセンサーを追加すること。

踏切の手前で、センサーで検知し、警報機を鳴らします。
その後、踏切の先のセンサーで通過を検知して、警報機を止めることを考えていました。

しかし、今利用しているスケッチは、警報機の点滅と警報音を鳴らしたままなので、
踏切の先のセンサーで通過を検知することができません。

割り込みの機能を使えばできるのではないかと思って、
資料を調べてみると、シリアル入力を検知する様なスケッチを見つけることができない。

シリアル入力を割り込みで検知できないのではないかという疑問すら浮かんできました。

という様な状況で、
とりあえず、割り込みでシリアル入力が検知できるのかを確認する
スケッチを書いてみようとは思っていますが、
それ自体も前例が見つからないので無理かもしれません。

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2023年11月10日 (金)

Cdsセルの組み込み

Cdsセルを線路に取り付けます。

KATOのユニトラックを加工します。

レールの真ん中に、Cdsセルを取り付け、
横からコネクタで接続する様に加工しました。

20231110-0033


裏の配線は、かなりいい加減です。
20231110-0034

テストして、問題なければ、グルーガンで固定してしまおうと思います。

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2023年11月 9日 (木)

cdsセルに抵抗が必要な理由

cdsセルを使用する場合には、抵抗が必要なのですが、
その理由を自分自身が理解しておらず、調べてみました。

その答えは、こちらに書かれていました。

【明るさセンサー】CdSセルの仕組みと分圧回路の作り方|Arduino

ArduinoUnoR3ではA0~A5のアナログ入力ソケットにかかる電圧「0V~5V」の範囲を
アナログ入力値「0~1023」の値として識別することができます。

明るさセンサー(CdSセル)では、分圧回路を用いて明るさ検出値を電圧に変換してArduinoに入力します。
明るさ検出値が大きい(明るい側)のときに、アナログ入力電圧値は5Vに近づきます。
アナログ入力値は電圧0V入力のとき0で、5V入力のとき最大値1023となります。

CdSは電気を発生させない素子のため、直接Arduinoのアナログ入力ソケットに接続しても電圧変動させることができません。
その対策として、抵抗値が変更する特性を利用した電圧配分の変動を利用した回路=分圧回路の構築を行います。

抵抗が直列つなぎされると、それぞれにかかる電圧は抵抗値の割合に応じて分配されます。
抵抗側にかかる電圧が、Arduinoアナログソケットに入力される電圧値となります。

明るさセンサー(CdSセル)の抵抗値が明るさに応じて変動するため、抵抗に流れる電圧値が変動します。
この電圧変動幅をアナログ入力値としてArduinoに入力します。

ということで、
手持ちのCdSセルに1K Ωの抵抗を接続して、アナログソケットの数値を確認すると、
明るい時(通常の状態)は、300を超え、暗くすると、300以下になることがわかりました。

閾値としては、250程度を指定して、250以下となったときに警報機を作動させる様にしています。
ちなみに、接続する抵抗値を変更すると、アナログソケットの数値は、変化します。

ですので、接続する抵抗を決めた上で、スケッチの閾値を設定しないと、
思った様な動きをしなくなる可能性があります。


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2023年11月 6日 (月)

踏切警報機の試作

これまでの通過信号機の試作がなんとか目処が立ったので、
新しいことに興味が移ってしまいました。

結局、通過信号機は、通過中の検知の間隔を長くすることで、
通過完了と誤動作する確率を減らすことができました。
また、最悪の場合を考えて、無限ループではなく、有限回数のループとし、
ずっと通過中と誤動作することも回避しています。

で、踏切警報機ですが、以前購入した本のスケッチを使って、
まずは実験です。

というか、
随分前に実験していた様で、すでに、ブレッドボードに回路を組んでいました。

20231105-2329

今回の回路は、Arudinoで、警報機の音、点滅、遮断機の制御を一括して行うものです。
まずは、遮断機なしの警報機のみを再現しようと思います。

なお、圧電スピーカーにマスキングテープを貼って、消音しています。
また、本来は、LEDは4個必要ですが、試作なので、2個のみとしています。

今回、センサーは、CdSを使用しています。
列車が、センサー上を通過すると、数値が小さくなり、通過を検知できます。
踏切の手前に、センサを設置すれば、警報機の動作を開始できます。

問題は、警報機をいつ止めるかということですが、
これについては、
参考にしたスケッチでは、「10回点滅するまで」としています。

しかし、これだと、列車が通過中でも警報機が停止してしまう可能性がありますので、
やはり、踏切の先にもセンサを設置し、
列車の通過完了の検知にもセンサを使う必要があると考えています。

列車の通過完了は、踏切の先に設置したセンサで、
列車の先頭部分で、まずは、検知し、
最後尾が通過して、センサーが検知しなくなったタイミングで、
通過完了として、警報機を停止する様にすれば良いというのは、
理屈ではわかっていますが、
これも理屈通りに動いてくれるかは、実験してみないとわかりません。

まずは、停止用にもCdSを使用する様にスケッチを改造して、実験してみようと思っています。

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2023年10月30日 (月)

通過信号機の試作 その3

通過信号の試作の話

机上での確認が完了したので、
実際に、レイアウトに組み込んでテストしました。


20231029-1859

KATOの線路にフォトリフレクタを取り付けて、
コネクタ経由で、Arduinoと接続する様にしました。

信号は、ブレッドボードに仮置きしています。

テストの結果は、NGでした。

事象としては、
列車が通過中にも関わらず、通過完了と検知してしまう。

その結果、通過中にも関わらず、
通過開始→通過完了→通過開始→通過完了と動いてしまうケースもある

今一度、通過完了の検知のタイミングを見直す必要がありそうです。
また、通過開始の検知→通過完了の検知への切り替えのタイミングも早すぎる様です。

テストの様子を動画に纏めてみました。


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2023年10月26日 (木)

通過信号機の試作 その2

前回、フォトリフレクタを使った、信号の試作を行いました。

一応、前回書いた様にスケッチを変更したところ、
ほぼ希望通りの動きをすることがわかりました。

念の為、現在は耐久テスト中です。

しかし、気になるのは、HOゲージにセンサーを組み込んでうまくいくかということ。
今後、センサーをレールに仕込んで実験する予定です。

その前に、以前購入した書籍を思い出して、その記事を確認中です。


Arduinoで楽しむ鉄道模型

この書籍にも、信号機を作る記事があるのですが、どんな内容だったか、覚えていないので、
改めて読み直しています。

こちらの記事は、センサーにCDSを使うことになっています。
こちらも、今後の為にも実際に回路を組んで実験してみようかと思います。


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2023年10月25日 (水)

通過信号機の試作

以前から気になって、以前テストした信号機もどきを使える様にしようと思います。

20231024-1716

参考しているのは、こちらの記事です。
車両の通過を検知する~信号機~

Arduino/Arduino互換マイコンを使って、信号機を作る記事です。
実際にテストしてみると、列車の通過後に、信号が赤、黄、青と順番に点灯し、最後は、青のままになります。

これはこれで良いのですが、問題は長い編成の場合です。
現在のスケッチでは、編成が通過中にも関わらず、
信号が赤から黄、青と変わってしまいます。

これは、車両の通過開始のみを検知している事により起きています。

そこで、このスケッチを改造して、列車が通過中は、信号が赤のままとなる様にしたいと思います。

このスケッチは、
以下の様な仕組みで車両の通過開始を検知しています。

赤外線LED(D12)を点灯して、
D13でセンサーが検知するのを待ちます。
遮蔽物がない場合は、センサーは検知しませんが、
自然光などでも、D13センサーが検知してしまうことがある様です。
そこで、D13センサーが検知したら、すなわち列車の通過を検知したら
dの値を1にして、D12をLOW(消灯)にします。

2msc待ってからD13センサーを確認し、
D12が消えているのにD13検知センサーがHIGHだったら
dの値を0にしてループを抜けます。
この場合は、自然光でD13センサーが検知してしまった可能性があるため。

再びD12をHIGHにして
2msc待ち、D13センサーを確認、
今度はD13センサーがLOWだったら
dの値を0にしてループを抜けます。
この場合は、一瞬だけD13センサーで検知したと思われるので、
列車の通過ではないと判断する

この処理を5回繰り返し、
すべてクリアした(dが1のまま)の場合は
LEDの点滅処理に移ります。

現在のスケッチは、
ここで、通過を検知すると、
LEDの点滅処理に入ってしまい、
LEDは、赤、黄、青の順に点灯して、消灯します。
そして、Loop処理は終了し、
Loopの最初に戻って、
青が点灯し、
赤外線LED(D12)を点灯状態にします。

問題は、通過を検知してから、
LEDの点滅処理に移る間に隙間時間がないこと。

すなわち、
LEDの点滅処理に移る前に
「列車の通過が完了した」という
判断を行う処理が必要ということです。

列車がいないという判断は、以下の手順でできるはずです。

D12をHIGHにして
2msc待ってからD13センサーを確認し、
D13検知センサーがHIGHだったら
列車は通過中。
D12をLOW(消灯)にします。

再び D12をHIGHにして
2msc待ち、D13センサーを確認、
D13センサーがLOWだったら
列車はいない。
dの値を2にして、D12をLOW(消灯)にします。
繰り返し処理から抜ける

この処理を繰り返し、
dが2のままで繰り返しを抜けた場合は
LEDの点滅処理に移ります。

なお、理論上は、これでOKだと思いますが、
センサーのチェックタイミングによっては、
通過中を通過完了と判断してしまう可能性があります。

そのあたりの工夫は実際に試してみることが必要かと思います。

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2020年9月 7日 (月)

ステッピングモーターでターンテーブルを作る(入手編)

前回、どうやって買おうかを迷っていた、ステッピングモーターですが、3個セットを見つけました。

 

Ren He 5V ステッピングモータ+ 28BYJ-48 ULN2003ドライバーボード セット Arduino用 3個セット

 

そこで、どうやったら、送料が無料になるかを考えました。

 

あと、1300円何かを同時購入すれば、送料は無料になります。

 

で、思い付いたので、jtrainです。
確か8月に最新号が出てるはずです。

 

と思って検索すると、ありました。
そこで、jtrainを同時購入し、無事に2000円をクリアしました。

 

そして、本日、届きました。

 

20200907-1620

 

モーター3個と、ドライバー基板3個です。

 

ドライバ基板は、なぜか、密封されていました。

 

20200907-1621

 

しかし、接続ピンを見ると、全てオスピンなんですよね。
メスーオスのジャンパーケーブル、あったかな?

 

まずは、arduinoに接続して、実験してみようと思います。

 

 

 

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2020年9月 4日 (金)

ステッピングモーターでターンテーブルを作る(検討編)

しばらく前から、ステッピングモーターについて、あれこれ調べています。

ステッピングモーターの存在は、以前から知ってはいたのですが、利用用途が見つからず、あまり興味がありませんでした。
最近、とある記事を見つけて、これに利用するのはいいかもと思いました。

本当は、素直に、軽便単端転車台 ¥8,500(税別)を買えばいいのですが、天邪鬼なので、自作できないかと思ってしまいました。
そこで、ステッピングモーターが出てきます。

どうやら、Arduinoで制御できるようなので、うまくすれば、かなり安価に、ターンテーブルが出来るのではないかと目論んでしまいました。

まずは、Arduinoでの制御方法を確認。
ステッピングモーターを動かすには、モータ・ドライバが必要なようです。

秋月のページを見ると、モーターは種類もたくさんあるようです。

まずは、PICステッピングモータドライバというのもあるようです。

マイコンを使ったドライバで、ボタンで制御するようです。
しかし、これだと、Arduinoで制御するには不向きです。

次に、DRV8835使用ステッピング&DC&DCモータドライバモジュール
こちらは、Arduinoでの制御を前提としているようです。

これに合う、ステッピングモーターを探してみると、
バイポーラ ステッピングモーター ST-42BYH1004
バイポーラ ステッピングモーター SM-42BYG011

この辺りでしょうか?

うーーん、思っていたよりも高くなりそうな予感。

ちなみに、ステッピングモーター ターンテーブルで検索してみると、
こちらがヒット。

ダイソー回転台をステッピングモーターで回す。(1)

この記事によると、
モーターは28BYJ-48 を使います、ドライバーとともにアマゾンで入手しました。
とあります。

早速、amazonで確認。

Zafina 電圧 ステッピングモーター DC 5Vステッパーモーター 28BYJ-48 28BYJ48 ドライバーボード

なんと、ドライバが付いて、価格: ¥247

他の記事を見ても、このモーターは、そこそこ使えるようです。
実際の製作記事では、ダイソーで直径25センチの回転台を回していますので、模型用のターンテーブル用としては十分かと推察しています。

しかし、困った問題が。
amazonで注文するには、¥2,000以下の場合は送料がかかります。
送料が、¥450として、商品よりも送料が高くなってしまいます。

さて、どうしようか?


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