鉄道模型 自動運転への道
鉄道模型ビギナー・電子回路アマチュア・ソフトウェアそこそこの管理人が、鉄道模型の自動運転・自動運行を最終目標にあれこれ試しています。
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自動運転対応レイアウト案 その後
以前のエントリー「自動運転対応レイアウト案」で考案した単線での自動運転(自律運転)に対応したレイアウト。
全然進んではいないのだけど、SCARMというフリーのレイアウターソフトを見付けたのでこれで書き直し3D表示してみた。

自動運転対応レイアウト案 予想図

レイアウトサイズは1600×1200mmで普通にはこんなものは置き場所がないのだけど、無理やりスペースを捻出するための装置(!?)を製作中。

壁にレールを取り付けて上下させるという「そこまでやるか」的なモノなのだが、自宅の改装時に予算不足でプロに頼めなかった部分を自作するという 苦難 貴重な経験を乗り越えてきたので、やれば何とかなるに違いない。…そうに違いない…

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自動運転対応レイアウト案
自宅にレイアウトが欲しい…誰しもきっと一度は考えると思う。
しかも私の場合、
「自宅に、ローカルな単線で勝手に列車交換しながら走るのを一杯飲みながら眺めていられるレイアウトが欲しい!」
となる。
列車交換するのだから当然駅や信号所が必要。
かと言って自動運転専用というわけには行かない。
単純にエンドレスをぐるぐる周回させたくもなることもあるだろう。
でも家に複数のレイアウトを置くなどとてもとても…

と、色々条件があるのでず~っと案を練っていたのだが、テスト用レイアウトで実際に列車が走るようになったので、そろそろ具体化していきたいところ。
150cm×120cmという半端なサイズなのは、自宅で現実的に確保できるスペースの限界から。

自動運転対応レイアウト案

単線自動運転対応

元の目的がこれなんだから当然。
それはつまり、基本的に単線で、列車交換のための駅か信号所が最低2箇所あるということ。
内周部にある駅は、実は後から付け足したもの。
これがあるとダブルクロス部分の閉塞の管理が多少複雑になるが、運行に変化が出るはず。
やってみてあまり良くなければ自動運転では使用しなければ良い。

駅間はそれなりに長く

限られたスペースではあるが、ほとんど走らず次の駅に着いてしまうのでは面白くない。
中央下部のダブルクロス(複線両渡りポイント)は、自動運転のときは分岐側にしておく。
外側エンドレスの2箇所の駅間がとても狭く見えるが、両駅を発車した列車はダブルクロスで内側エンドレスに入って1周してから、再びダブルクロスを通って外側に戻って隣の駅に到着する。
そのため、実際の駅間の走行距離はそれなりに長い。

手動運転でも2列車を同時に走らせられる

ダブルクロスを直進側にしておけば、外側と内側は独立したエンドレスとなる。
普通のレイアウトとして2本の列車を普通に走らせることができる。
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単線で列車交換 完全版


以前にもPCからの制御で単線で列車交換しながら運行させたが、センサーが足りず、一部の減速の制御を端折っていた。
その後、本家デジトラックスのBDL168を手に入れたので、センサーをフルに装備した状態で運行させた動画がこれ。
制御ソフト(PC)の画面と実際の動きの対応がわかるようにした。

小さなテスト用レイアウトなので駅の長さが本当に最低限しか確保できない。
それなのに、列車を従来の単行から2両編成×2本にしてみた。

駅は (4番ポイント+R481-15°)×2 と (2番Yポイント+R481-15°)×2 だから2両編成が停車するには本当にギリギリ。
正確な位置で停車できることが絶対条件なので、停止位置のセンサーはBDL168ではなく今まで通りの光学式のセンサーを使用している。
このセンサーはPCに接続されており、ソフトでBDL168と互換性のあるパケットを送出する「ニセBDL168」だ。
ぎりぎりの長さの交換駅でも正確に停車できているのはBDL168ではなく光学センサーを使っているお陰。


・・・
PCの画面とカメラ映像をちゃんと同期させた動画を撮るのはなかなか難しい。
PC画面を動画で記録するソフト「Bandicam」の動画とデジカメで撮影した動画は、開始時間を正確に合わせても全然タイミングが合わない。
そのため、「デジカメのライブビュー画像をPCに表示させ、制御ソフトの画面と並べて、それをBandicamで動画にする」という方法を取った。
レイアウト全体を写している映像の動きがスムーズでないのはデジカメのライブビュー画像だから。
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自動運転でのBDL168の難点
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本物の?BDL168を手に入れて、もうチマチマ自分でセンサーを組み立てたりしなくて済むと思っていたんだけど…

BDL168が車両を検知するにはそのゾーンから電力を消費する必要があるが、別のゾーンや検知しない区間に跨っている場合はそのゾーンから電力を消費する保証はない。
つまり「そのゾーンに少なくとも1両が完全に入る」までは正しく検知されないのだ。(検知されることもある。運次第。)

そのため、そのゾーンに入った瞬間というのは基本的に検知できない。
しかも一つのゾーン(検知する区間)は確実に1両が納まる長さがなければならない。
その上、そのゾーンに完全に納まらなくても検知してしまうこともある。
他のゾーンに残っている車輪が線路から浮いたりすれば確実にこれが起こる。

つまり、私が目指しているシステムで必要となる、列車が特定の位置に達した時にピタっと止めるという用途には向いていないのだ。
原理を考えれば当たり前なのだが、今まで考えてもいなかった。
うーんこれは困った。

本来線路を接続すべきBDL168のDetect Section (DS1~16)にフォトカプラを介して前回のセンサーを接続して、車両を検知したらBDL168から電力を消費するようにすれば良いのでそう難しくはないのだが・・・本末転倒ではある。
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誤作動の少ない光学式車両センサーの回路
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車両の検知に使っている光学式のセンサー、当たり前のように使っているが説明していなかった。

光学式のセンサーと言えば、赤外線LEDと受光部が一体になった数十円で手に入るフォトリフレクタがある。
しかし何もせずにこれを使うと誤作動が多いだろうと思う。
試しに入手してみたことがあるのだけど、受光部にペンライトなどの光を当てると確実に誤作動した。
そういう原理なのだから当たり前で、ちゃんと使おうとすれば外部に追加回路が必要。

そこで、浜松ホトニクスのS6809というICを使うことにした。
秋月電子で取扱いがある。こちら
S6809は光変調型フォトICという名の通り、LEDを変調して発光させるドライバーと、その変調光を受信する受光部が一体になったもの。
電源のほかに赤外線LEDと抵抗を外付けするだけで動作する。
試している限りでは誤作動したことはなく、非常に信頼性が高そう。

Sensor_S6809.png

フォトインタラプタとして使用するのでこのように組み立てた。
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S6809と赤外線LEDの位置関係によってフォトインタラプタ(光が遮られたら検出)としてもフォトリフレクタ(反射光で検出)としても使える。
かなり感度が良いので、フォトリフレクタとして使い、S6809もLEDも線路の下に設置して車両の底面による反射で検出することもできると思う。
逆にフォトインタラプタとして使う場合はこの感度の良さから、少し構造は考える必要がある。
感度が良いがために、どこかで反射したLEDの光でも検知してしまうのだ。
私はLEDの電流制限抵抗を大きなものにして光量を減らし、光も四方八方に放射されないようチューブを被せるかLEDの外周を黒い塗料でペイントしたりしている。
車両によって十分に遮られる高さに設置するならそのままでも使えるけれど。

今やっている自動運転の実験では、このセンサーを 車両検知の予備実験(2) と同じく秋月の「FT2232D USB-シリアル2ch変換モジュール」に接続しただけだ。

BDL168を手に入れたのでこんなセンサーはもう出番がないかと思いきや…
検出される位置の精度の低さと方式上の制約で、私の用途ではBDL168そのままでは使い物にならない。
光学式だって車両が検出される位置は曖昧だが、一度設置してしまえば繰り返しの精度はBDL168より遥かに高い。
結局、BDL168本来の線路からの電力消費ではなく、このような光学センサーの出力でBDL168を動作させるハメになりそう。
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