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鉄道模型実験室 No.220 　登山鉄道レイアウトとモニタ式操作盤　はじめに　　　　　

　またまた、何やら始めました。　今度は、登山鉄道レイアウトの操作盤について、以前検討したモニタ方式が適応できないか検討することにしました。　このレイアウトには自動運転システムの他に、スローアクションのポイント駆動を採用しましたが、今回は我が最新技術をさらに織り込もうとするものです。

 

■　モニタ式操作盤のいきさつ

　今まで、マイコン式操作盤とか、モニタ式操作盤など、いろいろなタイプの実験や工作を実施してきました。　そして、「新しいモニタ画面を作る その４」（2021/9/29）にて、限界を感じてプロジェクトの完了としていました。　でも、やはり頭の隅に残っていたモヤモヤが再び動き出したのです。

　そのきっかけは、ESP32-DevKitC ESP32WROOM開発ボード という部品を知ってしまったからです。　Arduino IDE が使用出来、WiFi と Bluetooth が搭載されているモジュールです。　このモジュールを使った場合のシステムイメージを下に示します。

　通信モジュールESP32とMEGA の間は、ジャンパ線を使ってポート間を接続します。　一方を出力ポートとし、他方を入力ポートとして信号をやり取りします。　その信号は、操作盤のスイッチやボリームの代わりとし、手動操作とモニタ操作を切り替える方法とします。　こうすると、すでに実施している制御の内容を一部追加修正すれば、対応できると考えているからです。　通過センサや停止信号などを処理して、モニタ側に送信する仕組みを組み込むと、モニタ側にもその状態が表示できるはずです。

　　　************　　夢が膨らみますが、果たしてどれだけ実現できるのか！　　********************

　モニタと通信モジュールESP32 の間は、IoTへの発展を考えて WiFi 通信を使用することにしましょう。　また、図には示していませんが、ルータが必要かどうかは実験してみることにし、直接アクセス出来れば便利ですね。

　まず、第１層の物理層は WiFi 通信とすると、第２層の通信方式は何が使えるのだろうか？　シリアル通信による値の受け渡しか、HTTPなどのWEB方式なのか。　そして、それによってモニタ側として使用できるのが、パソコンだけでなくスマホやタブレットが使えるようになるのですが・・・・・・。　そして、使いやすいProcessing 方式のモニタは使えるのだろうかと、まだまだ、多くの課題がありそうです。

　このためには、第１層の技術から固める必要があるので、一歩ずつ進めることにしましょう。

 

■　通信モジュールESP32の入手

　早速、このモジュールを秋月に注文して入手しました。　仕様は、

で、技適認証済みとのことです。　その外観を下に示します。

　ボードの裏側を見ると、いろいろな記号が印刷されていました。　鉛フリーやゴミ箱に捨てるなの禁止の意味はすぐに判りましたが、三角と手のマークは何でしょうか。

　ボードの一部部分に飛び出している四角の部分がアンテナのようですね。

 

■　学習メモ

　この、無線通信モジュールESP32 や、評価ボードＥＳＰ３２−ＤｅｖＫｉｔＣ の説明書について、書籍類が発行されているようですが、今回はネット情報を活用して学習することにしました。　いろいろなサイトをネットサーフィンしましたが、専門的な説明も多く、後期高齢者にはハードルが高そうでした。　そして、やっとピッタリのサイトを見つけることが出来ました。

　そのサイトは、おもしろく、たのしく、Arduinoと戯れると銘打った「おもろ家」のサイトで、「ESP32入門編」として７回に分けて解説されていました。　今回は、この解説を参考にしながら、この無線通信モジュールの使い方を習得することにします。　そして、その学習メモとしてここに記録していくことにしました。

 

● Lesson00 【はじめる編】の学習メモ

　最初に、説明内容に従って、実物を確認しました。　ボードは、ESP32_DevKitc_V4 で、搭載さｒているマイコンは、ESP32-WROOM-32E でした。　技適番号は217-204070 です。　また、Arduino IDEの統合環境はすでに実施済みなので、作業は不要でした。　最近のバージョンは、2.0 ですが、HTML形式でのコピーが出来なかったので、ノートパソコンには、古いバージョンの1.8.19 をインストールしています。

 

● Lesson01【外観とピン配置】の学習メモ

　次に、実物の外観を観察しました。　ここで、EN と Boot というボタンの使い方を学びました。　なるほど！

　また、電源については、他のネット情報でも得ていましたが、３種類の方法を同時に使用しないことを再確認しました。　特に、USB と 5Vピン の同時使用は危険なようですので、注意することにします。　うっかりやってしまう恐れが多分にありますね。

　また、ピンレイアウトについては、レイアウト図をもとに、自分なりにExcelの表を作ってまとめてみました。　注目したのは、入力専用のポートがあること、A/D変換可能なポートに加えて、D/A変換ポートもあること、プルアップやプルダウンの状態、共通使用のポート関係など、さらにタッチセンサ用のポートも設定されているのは驚きです。

　今後、応用していく場合には、どのポートを使用すれば良いか判断していく必要がありますね。

 

● Lesson02【Arduino IDE設定とLチカ】の学習メモ

　ESP32をArduino IDEで使用するためには、IDEのボードマネージャにESP32を追加する必要があるとの事ですので、その作業を実施しました。　追加インストール後、IDEには見慣れない表示がいっぱい増えていた。　ESP32_DevKitc用のボードとして、ESP32 Dev Moduleを選択する。

　ESP32_DevKitcをパソコンに接続して、シリアルポートを確認。　COM5 であった。　また、WindowsデバイスマネージャーのCOMポートも確認すると、やはりCOM5 であった。こんな方法でも確認できることを初めて知りました。

　ブレッドボード、ジャンパー線、赤色LED、および510Ωの抵抗を用意し、Lチカテスト用の回路を作った。　出力ポートは12番とした。

　スケッチをコピペして作成し、モジュールに書込みました。

　書込み等は問題なく実施でき、LEDも点滅していました。

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　ここまで順調に進めることが出来ましたが、このプロジェクトのゴールはまだまだ先は長そうです。　次回はその後のレッスンの学習メモを報告します。

 

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　2022/10/24