工作
2013年10月8日 8:38 PM | 投稿者名： treasure
ホイホイにおけるポイント制御の備忘録です。
組み込み用の制御ボードを組立てました。写真は実装配置、配線等が固まった「量産形」で、この前に実装や動作の検証のため、「増加試作形」を１枚作っています。未だDS51K1は未実装です。これは後述の通り、ホイホイに取り付ける段階で実験的に配線を決定するためです。試作したバラック基板からの変更点は以下の通りです。
- 部品の配置や配線のとり回しを全面的に見直し。
- ボードを標準より薄い、厚さ0.8 mmの薄型ガラスエポキシ基板に変更。
- 発振制御用のフィルムキャパシタを厚さ6mmのものに変更。
- 電力供給回路で、サーボ直前に並列にに入っている、25V220μＦの電解キャパシタを、標準品から高さ5 mmの薄型に変更。耐圧は10Vとなったが、5Vの回路なので保つと判断。
- 同じく電力供給回路の、三端子レギュレータ周辺のキャパシタをデータシートにある容量に変更
- 三端子レギュレータの、入力・出力端子間に、逆電圧保護用のダイオードを挿入
リレーは、高さ5.2 mmの１巻線ラッチング型、オムロンのG6KU-2P-Y(12V)を使いました。バラック基板での10kΩVRは、5kΩと2kΩの半固定抵抗2つに置き換えました。2つを直列に接続し、2kΩをリレーで短絡させることによって、抵抗値を減少させて出力パルス幅を小さくし、サーボモータを、向かって半時計方向に回転させます。定位・反位の区別は、ポイントの左右と、サーボモータの向き(前後2通り)、リレー接点(c接点なので、a接点として使うか、b接点として使うかで2通り)がからむので、設置時に実験して決めることにしました。
測定してみますと、DS51K1は、定位(Digitraxではclose、NCEではNormal、またはON)で橙色がプラスになります。出力電圧は13.6 Vで、ほぼ0.5秒通電されます。そこで、リレーの駆動電流9.1 mAと、コイル抵抗1315Ωから計算して、両者間に180Ωの電流制限抵抗を挟んで接続しました。
増加試作ボードを単コロホイホイに取り付けました。ホイホイ基板との間に、基板裏の配線保護のため、2 mm厚程度のスペーサを挟んであります。使用したのがシノハラ製品なので、写真にある通り、リレーの空き接点を利用して、トングレールやリードレール、クロッシング部の極性を切り替えるべく準備しましたが、サーボでポイントが転換し始めるまでの間に極性が切り替わってしまうと短絡事故になりますので中止しました。これは後日、マイクロスイッチを付加して実現しようと考えています。
試運転してみると、中々好調です。
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2013年9月21日 3:59 PM | 投稿者名： treasure
ホイホイにおけるポイント制御の備忘録です。
サーボモータをホイホイ基板内へ固定するために、0.5 mmt真鍮板をＬ字形に曲げて簡単なブラケットを作り、それを介してモータを4 mmtシナベニア板に固定しました。サーボモータの回転軸とポイントのタイバーは、付属ホーンの軸～腕に0.5φ燐青銅線を巻き付け、それをサーボモータから直角に出すことによって連動させました。この際、燐青銅線に傷をつけないように注意して曲げないと、応力集中による金属疲労で折損します。加工硬化の影響もある様です。
モータとブラケットはM2ネジ、ブラケットとホイホイは2 mmタッピングネジで固定してあります。小さな木ネジが入手できなかったので、タッピングビスで代用しました。
サーボモータは固定する前に、中立位置にしておきます(ホーン等も改めて中立、即ち水平垂直に再固定します)。ここでは廉価なサーボテスタを利用して中立位置としました。ついでにオシロスコープで、パルス幅とサーボモータの位置関係も調べてみました。パルス幅(立ち上がりから立ち下がり)が1.5 mSで中立、パルス幅が拡がると時計方向に、狭まると反時計方向に静止位置が移ります。接続したサーボモータの種類をサーボテスタが認識するとも思えないので、パルス幅1.5 mSで中立、というのはデファクトスタンダードと考えてよさそうです。
設置後の基板裏面です。サーボテスタで試運転してみると、駆動力は非常に大きく、転換不良の心配はなさそうです。むしろ、トルクが大きい分、暴走時や調整不良時の破損が心配です。いずれにせよ、ブラケットや連動部品の耐久性は、実運用のなかで確認していくことになります。
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2013年8月20日 9:56 PM | 投稿者名： treasure
ホイホイにおけるポイント制御の備忘録です。
従来から、「ポイントマシンにラジコン用のサーボモータを利用できれば、コスト削減になる」というアイデアがありました。今回、DS51K1でラッチングリレーを駆動できることが明らかになりましたので、これで超小型のサーボモータを二値制御すれば、目的は達成されます。ホイホイ裏面に収まる、シノハラのマシンが入手できなくなった現在、幅(＝横向きにしたときの厚み)が10 mm以下のサーボモータが利用できれば大いに助かります。
本来ならば、このサイトにある様に、PIC等で直接サーボモータを制御するステーショナリーデコーダを作るのが筋なんでしょうが、今回は安直に、タイマIC(LMC555)を発振させてサーボモータの制御パルスを作り、そのパルス幅をリレーによって抵抗値を変化させることによって目的を達成しようと思います(LMC555の発振周期やパルス幅は、外付けの抵抗及びキャパシタの値で制御されています)。
ジャンク部品や手持ち在庫品をできるだけ活用して作成したバラック回路です。サーボモータは、エンルート製のA4PGという、幅8 mmのものを使用してあります。Webで探すと、この程度の幅のものは結構あるようです。
回路及び部品定数は、このサイトの例に倣いました。この回路に電源回路として、1 Aの高速ブリッジダイオード(RDF02)と、定電圧レギュレータ(TA7805S)を組み合わせてあります。どこかで読んだ話では、「DCCの供給電力を整流して利用する場合、高速ダイオードを使用しないとブースターに負荷がかかる」そうです。
各所の波形確認には、DSO nanoという、超小型オシロスコープを使いました。結論として、DCCの供給電力を整流すると、かなり綺麗な直流となることを確認することができました。テスト中、ブリッジと定電圧ICの間に入れたキャパシタ(25V耐圧)が飛んで(ジャンクのタンタルキャパシタだったので、故障すると導通→ショートです。こんなとこにタンタル使っちゃいかんのですなぁ…)往生しましたが、テストに使ったKATOのパワーパックジュニアが、0～12 Vという表示にもかかわらず、無負荷では12～23 Vを出力している為でした。可変抵抗を使った電流制御なんでしょうねぇ… 誤接続等の可能性を考え、この位の過電圧に耐えられる様にするか、悩むところです。
今後はサーボモータの取り付け方法を考えつつ、消費電流等の特性を調べていこうと思っています。
2024-4-5追記 回路及び部品定数のリンク先が消滅したので、下記に要点を示しておきます。回路図中、0.22μF/50Vは積層メタライズドポリエステル、0.1μF/25Vは積層セラミックです。
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2013年8月5日 9:45 PM | 投稿者名： treasure
ホイホイにおけるポイント制御の備忘録です。
ホイホイだと、１ボードに１つ、制御するポイントがあるかどうか、というのがこれまでの例です。この制御にDS44を使用するのはコスト面で不利かつオーバースペック、DS52やDS64ではそもそもホイホイのベースボードに収まりそうもありませんので、何とかKATOユニトラック用デコーダ(DS51K or K1)でマシンを動かせないか試行中です。今回はホビーセンターで入手した現行デコーダ、DS51K1の情報です。
①出力は最大20 V 0.5 A。DS51Kは1.0 Aだったのに比べ、半分になっている。
②動作時間は0.3 sec。
③これで電動化した490 Rポイントを動かすと、焼損する恐れがある。
④プログラミング時に黄色コードを接触させるレールはどちらでも構わないらしい。
⑤線路電源をONにした後は、黄色コードは離してしまってもよい。
⑥工場出荷時のアドレスは”001”に設定されている。
⑦DS51K1は、LenzのCompactでは動作しない。
③は製品付属の英文マニュアルに記載されていないので、注意する必要がありますね。
現在、下のようなバラック回路を組んで、リレーを動かせるか検証しています。
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2013年7月2日 10:35 PM | 投稿者名： kitasuga
と言っても前回の続きではちょっとありません。
もう一枚もらって帰った450mmのモジュールボードの加工です。
前回も申しましたが、作業は刃物を多用しますので作業される方は個人の責任で怪我にはご注意ください。
KATO線路の加工
450mmのモジュールボードにはKATOの246mmの直線線路2本をつなげて加工します。前回同様裏面の凸部をカット・やすりを行います。写真は加工前・加工後の様子です。
今回使用したやすりはこんな大き目なもので、目も粗いです。
モジュールボードの加工
KATOのユニトラックはジョイント部分がよくできていて、通電性も良好ですのでこれを使わない手はないと思い、モジュールボードに30㎜×17㎜の穴をあけてジョイント部分が収まるように加工しました。若干横手方向が長めなのは、ボード接続時に線路端を動かせるようにした工夫です。ですから線路自体は接着せず、あとで貼り付ける路面で押える構造にします。
余談ですが、この作業だけで糸鋸の歯を6本追ってしまいました。修業が足りませんね。
これに先ほどの裏面をヤスったレールを載せて、あとは長さを調整して線路加工は完成です。と言いながら、本日は長さ調整には手が出せませんでした。
またまた続くことでしょう。
東山温泉電軌でした。
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