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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。
自動運転対応レイアウト

自動運転対応レイアウト製作中

相変わらずブログ放置してるけど、レイアウターソフトで構想した自動運転対応レイアウトは実際に制作中。
・・・って、最後の記事から4年半経ってるな。

しかし、固体のように見えるガラスも実は液体で、長~い時間の中ではゆっくりゆっくり流れているのだ。
それと同じように、自動運転レイアウト構想も長~~い目で見れば進んでいるのだ。

で、先日からやっとこのレイアウトに 誤作動の少ない光学式車両センサーの回路 で書いたセンサーの組み込みを始めた。
このレイアウトだとセンサーを最低18個組み込まなければならないのだけど、また途中で放置状態に戻らないようにしないと…。

その他、このセンサーを接続してDigitrax BDL168のように動作するLoconet対応機器なんていうのも作っていた。

BDL168互換車両検知器

こいつをレイアウトに取り付けろ。デジトラックスのパケットを参考に開発したんだ。
すごいぞ、レイアウトの可能性は数倍に跳ね上がる。
さあ、すぐにレイアウトに取り付けて試すんだ!
(こんな古い物を・・・酸素欠乏性にかかって・・・)

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自動運転でのBDL168の難点
7T3A8578.jpg

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
s6809sensor2.jpg

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。
s6809sensor.jpg


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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BDL168 KATO規格用ハーネス製作
BDL168を使った運転は、配線・ギャップの煩雑さから組み立て式のレイアウトでは無理があるように思う。
しかし色々な実験をするにはユニトラックのような組み立て式の線路は便利だ。
そこで、ユニトラック+KATOコマンドステーションでの実験に適したハーネスを作ることにした。
配線図はこちら。

BDL168用ハーネス KATOシステム用 配線図

ちょっと実験したいとき等のためにフィーダーからBDL168の電源を取ることもできるようにした。
その必要がない場合はBDL168のピン12とピンMを直接電源+-に接続すればOK。

KATO規格のフィーダージャックを手に入れるには、24-825 延長コード DC用 を切断するのが手軽。
24-843 アダプターコード でも値段は同じだが、延長コードなら切断した反対側をセンサー線路を作るのに使えてお得。

コネクタに直接配線しても良いのだけど、線路のCommon側が問題。
BDL168のDS1~16に対応する出力を全てKATOのフィーダージャックとするため、コマンドステーションからのフィーダーの片方を16に分配しなければならない。
加えて、全ての線路がいずれかのDS(Detect Section?)に属するのでない場合…つまり在線検知の対象としない場所がある場合は、コマンドステーションからのフィーダー出力をそのままスルーして出力するものも必要。
そうなるとBDL168からフィーダーのジャックが17本生えることになる。
加えてフィーダーの入力が1本。
さすがにこれだけの数の線をコネクタの端子に直接ハンダ付けするのは無理がある。
なので、コネクタからユニバーサル基板に線を引っ張り、主な配線はこの基板上で行うことにした。

完成写真はこちら。

7T3A8578.jpg
 
…完成写真と言いながら、検出セクション用のフィーダーが10本しか付いていない。
普通のお店は延長コードを17個も在庫していないのだ…

線路のCommon(フィーダー出力のうちBDL168を経由せず、全区間で共通とする方)をフィーダーの白い線の方としている。
検出区間にフィーダー線路を設置し、それ以外の区間とはフィーダーの青い線に接続された側の線路、もしくは両方の線路を絶縁すればOK。
これでユニトラックのレイアウトを組み立てる感覚で実験用の線路を作れるが、ジョイナーの着脱を伴うので少々面倒。
なので絶縁ジョイナーを使用しなくても済むセンサー線路を作ろうと思う。


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Digitrax BDL168のTips 配線関係
DigitraxのBDL168はLocoNetを使用した自動運転にはなくてはならないものだが、需要の割に情報が多いとは言えない。
配線図などはあるが、自分が手にしてみるまでわからなかった情報も多い。
そこで、ネット上の情報を少しでも増やそうと、自分が使用してわかったことをまとめておくことにした。

BDL168の接続コネクタについて


コネクタの種類

配線用のコネクタは44ピンのカードエッジ。
3.96mmピッチのカードエッジコネクタは容易に入手可能。
値段は300円程度。

逆挿し防止キー

BDL168に挿し込むコネクタはカードエッジコネクタなのでどちら向きでも挿し込めてしまう。
BDL168の基板には逆挿し防止の切り欠きがある。
コネクタには切り欠きに対応した逆挿し防止キーは装着されていないが、キー挿入用の切込みがあるので、プラスチック板を切ったもの等を押し込むことで逆挿しを防止できる。

BDL168逆挿し防止切り欠き

BDL168逆挿し防止キー

接続端子(ピン)

線路関係の端子は上下が組になっており、ピン番号は部品面が1~22、ハンダ面がA~F, H, J~N, P, R~Zで各22端子。
配線時にはそれぞれ上下をショートさせることが推奨されている。
実際はこれらの上下のピン同士は基板上でも結線されているが、DCCの線路に流れる電流を考えると多く結線しておいても良いと思う。

電源について

電源はAC/DCどちらでも良い。
DCの場合も+-の極性は無いので、ピンAC Power 1, ピンAC Power 2どちらを+にしても構わない。

フィーダーをBDL168の電源にする件

ACでも良いということはフィーダーを電源として使ってしまうこともできるということで、実際動作に問題はない。
ただしこの場合、線路電源をOFFにするとBDL168の電源も落ちることになる。
もっともBDL168は、BDL168を通って線路に流れる電流で車両を検知するという原理上、線路電源がONでないと車両検出が機能しない。
そのため、どちらにしても線路電源がOFFの状態では役立たずなのでフィーダーを電源としてしまうのも一つの手だろう。

Ground端子について

ピン11 Groundはその名の通りシステムのGroundに接続するためのもので、コマンドステーション等のGround端子に接続することになっている。
しかしKATOのDCS50K(Digitrax製)等では接続端子がフィーダーしかなく、明確にGroundに相当するものがない。
そのためBDL168のGroundは接続せずに使用しているが、在線検知、LocoNetでの送受信とも問題は起きていない。

ところで、ピンMは取説によると結線不要となっており、実際、接続する必要はない。
実際はLocoNetのGNDに接続されている。

Zone端子の結線

Zone 1, Zone 2, Zone 3, Zone 4のピンは、別々に電源を管理するのでなければ一つに結線してしまって構わない。


重要:LocoNetケーブルについて

BDL168はLocoNetの「Rail Sync」と呼ばれる信号を必要とするので、必ず6極6芯のケーブルを使用しなければならない。
Rail Syncは6芯の両端2本。
BDL168はこのRail Syncで線路電源がONになっているかどうかを判断するようで、実際には線路電源がONであっても、BDL168にONであることが認識されていないと検出自体が行われない。
なお、Rail Syncは(LocoNetではなく)DCCの線路を流れるのと同じものでて、増設ブースター等はRail Sync信号で作動するようだ。

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