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鉄道模型工作室 レイアウト設置用の速度計を作る 投光器と受光器
■ はじめに
レイアウト設置用の速度計を製作中である。 今回は、列車の通過時間を測定するための測定ゲートに組み込む投光器と受光器を工作する。
■ 光ゲートの投光器の工作
レイアウト内に設置した速度計は、LEDから発光された光線をセンサで受け、この光線を横切る事で列車の通過を検知する方式を採用している。 この発光部分の投光器を工作した。 使用したLEDは、LG電子製白色φ3ｍｍ砲弾型 LEBWL34A06AA00 で、100個入り￥500.- を使用した。 このプラス側の足に、室内灯で使用し分解状態であった定電流ダイオード CRD の多分 E-153 を取り付け、外径0.29ｍｍのポリウレタン銅線をハンダ付けして熱収縮チューブで絶縁処理をした。 下の写真。 取り付け状態に合わせて足を折り曲げている。
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■ 受光器の工作
受光側のセンサは、以前のレイアウト設置速度計や、動力測定装置でも使用していたフォトICダイオードを使用する。 これは有名な浜松ホトニクス製で、品番がS9648-100 の物である。 この部品は、ほぼ可視光線にのみ反応するようにつくられているが、受光部が0.46×0.32mm と小さいので、スポット的に受光する今回のケースには有効である判断して採用しているのである。
ただ、この製品は右の写真のように、外径がφ5.0mm で厚さが 3.5mm の円筒形である。 導光部材として、φ1.0mm の光ファイバーを使おうとしていたので、その中心軸をピタリと合わせる必要があった。 そこで、右の写真の中央に示したようなソケットを工作したのである。
φ5.0ｍｍとφ1.0mm の部品の芯を合せて組む付けるには、径の異なるパイプを組み合わせるので一番であるが、そのような段付きのパイプは特注品となってしまう。 プラスチックか金属の塊をドリルで穴を開けて同心穴を工作する方法もあり、加工のための素材を探しにホームセンターをうろついてみた。 そして目についたのが電気配線のための部品であった。
下左の写真に示す電線を接続する圧着スリーブである。 何種類かのサイズがあったので、写真のように大中小の3種類の部品を組み合わせるkとにした。
中の部品は長さを半分に切断して使用しているが、それぞれの部品の内径と外径が少しずつ異なっており、やすりで削り取る必要があった。 そして、右上の写真のようにハンマーにて打ち込んで組み合わせた。 その結果、内径がφ5.3ｍｍとφ1.7ｍｍの段付きスリーブを作ることが出来た。
■ ゲートへの取り付け
工作した投光器と受光器をケートに取り付けた。 まず、投光器の取り付け状態を下に示す。 LEDをアルミパイプに差し込んで銀紙（粘着剤付アルミ箔）にて固定し、その外側をタミヤのパテで覆って、固定と遮光を行った。 配線は、ゲートパイプの中央部に穴をあけ、そこにさし込んでパイプ内を通してベース部分まで配線する。
受光部分は下の写真のように、線路部分に直接穴を開けてそのに差し込むようにした。 当初予定していた光ファイバーでの導光方式は面倒になったので中止した。 ソケットはパテを使って固定している。
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受光センサを取り付ける前に、上の写真に示すように、光具合をチェックしてみた。 安定化電源より 5ボルトを供給し、ついでにその時の電流値もチェックしたが、11〜12mA であり、LEDの光具合もまぶしいぐらいであった。 スポット光の位置もぴったりで、受光部の穴を見事に通過していることが写真からも分かる。
次に、センサを取り付けて、センサ機能のチェックを行うことにする。 センサを取り付けた状態を下に示す。
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■ センサの機能チェック
このセンサは、説明書に従って下図のような回路を組んでいる。
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プルダウンの抵抗は 今までの例にならって27KΩを使用した。
チェック回路は、先回の「時間を計測しよう」（2019/3/7）で使用したブレッドボードを使用し、押しボタンの代わりに、センサ回路を接続した。 右の写真を参照。
チェック結果は良好であった。
ここで、抵抗値を変えてセンサへの入力電圧を測定してみた。
| 抵抗値 | 明時 | 暗示 |
| 10KΩ | 3.94 volt | 0.11 volt |
| 27KΩ | 4.17 volt | 0.25 volt |
抵抗値は、従来どうりの27KΩとしておこう。
2019/3/14 作成