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新登山鉄道 表示パネルの点灯テスト
制御盤と表示パネルの工作を実施しています。 制御盤のベースが出来たのでスイッチ類を取付け、配線を実施した。 さらにセンサ部の補修と関連ユニットの取付けを実施して、表示パネルの点灯確認が出来るように準備した。
■ 制御盤への機器の取付け
工作した制御盤に、スイッチやボリュームを取付け、表示パネルの位置も決めた。 半固定抵抗ユニットも配線を実施して制御盤裏側にセットした。 表示パネルからの配線は配線穴を通して取り出している。
スイッチ周りの回路配線のために、ラグ板を使って配線を固定するようにしている。 このあたりは楽しい工作である。
一通り配線工作が済むと、Arduino、パワーユニット、メインボード、５ボルト定電圧ユニットの配置を検討した。 上右の写真。 中央の四角い穴は、駅プレートからの配線を通すための穴である。
■ 駅プレートの修正工作
今回の仕様に合わせて、今までのユニットに手を加えた。 まず、頂上駅プレートの車止めには、状態を表示するLEDが組込まれている。 下左の写真。 この回路は使用しないので、下右の写真のようにLEDを撤去した。
また、プレートの裏側では、関連する配線をまとめた配電盤を新設し、通信用コネクタに加えて、照明用コネクタを追加した。 また、通過センサ用LEDの回路もここに集約した。 下左の写真。 そして、これらの配線と機能確認のテストを実施し、問題無い事を確認した。
テストはコネクタに信号線を接続し、ブレッドボード上で通電具合をチェックしている。 下左の写真。
登山口駅プレートについても同様な工作を実施した。配電盤は今までの物を再利用し、通過センサ用LED回路を追加している。 建物用照明回路は別回線である。
■ いよいよ点灯テスト
必要な配線を実施して（写真撮影を忘れています）LEDの点灯テストを実施しました。 今回は、センサからの信号を処理して表示パネルのLEDを直接点灯させるディスクリート回路やスイッチ類のテストですので、Arduino への結線は実施していません。 点灯状態を下に示します。
最初に、スイッチ類のON時に点灯するLEDを確認しました。 これは全てOKでした。 しかし、電源をONすると表示パネルのLEDも全て点灯しました・・・・・・・・！ 最初は結果OKと思っていましたが・・・・・・・・・・、待てよ、これっておかしいのでは・・・・・・・・と考えました。
電車が通過した事を知らせる通過センサと、電車が到着したことを知らせる到着センサの点灯表示にとって、これは良い事なのだろうかと思いました。 これって、検知部でのイベント発生を知れせる一種の警報ランプですよね。 警報ランプであればイベント発生時に点灯するのが望ましいはずです。 それが逆になっているのです。 正常時に点灯し、異常時に消灯するのであれば、警報ランプになりません。
即ち、イベント発生とLED点灯が負論理になってしまっているのです。 ここでは、逆の正論理で処理すべき事象であるべきなのです。 イベント発生時にLEDを点灯させることの方が、表示パネルの目的に合っているのです。 マイコンへの入力とは異なる処理が必要だったのです。
************************ これが失敗例の回路構成だったのです **************************
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■ 回路の修正
躊躇せずに回路を修正することにしました。 最初はトランジスタ部分で対応できないか検討しましたが、エミッタフォロワの処理回路となってしまうので止めました。 トランジスタの知識は素人である上に、波形整形の問題で以前失敗した例があるのです。 さる方からアドバイスを頂いたのでした。
さりとてトランジスタを追加したり、別の種類のトランジスタに交換するのも大工事になってしまうので止めました。
そこで、上流のセンサ側で対応することにしたのです。 論理が逆になる回路にしたので、信号線が正論理処理になってしまい、ノイズに弱い回路となってしまいますが、やむを得ません。
到着信号回路では、センサ部と処理部の回路修正が必要ですが、線の付け替えで対応出来ますし、通過信号回路ではCDSセンサと半固定の付け替えが必要な上に、半固定抵抗の抵抗値を変更する必要がありました。 さらに、トランジスタのベース入力部に1Kオームの抵抗も追加しました。
到着センサの回路を修正し、CDSセンサの接続先も変更しました。
そして、確認のために、処理回路をブレッドボードに構成して機能確認を実施しました。
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電源を投入すると、何だか変な臭いがして、パチンと言う音もしました。 最初はなにが起こったのか分かりませんでしたが、トランジスタが熱くなっていました。 うろうろしているうちに、トランジスタを３個もパーにしてやっと気が付きました。 ベース端子から過大な電流が流れてトランジスタを焼いてしまったのです。
そこで、回路図の様に、1Kオームの抵抗を追加したのでした。 まだまだ素人であることを実感しました・・・・・・・・！。
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フォトリフレクタの場合のプルダウン抵抗値と、CDSセンサのプルアップ抵抗値について、値を変えて実験し、機能する値を探りました。 こうして、プルダウン抵抗値については 10KΩ、プルアップ抵抗値については 100KΩの半固定抵抗が必要であることを確認しました。
登山口駅プレートについても同様の工作を実施して、作動を確認しました。
そして、メインボードも修正しました。
■ 機器類の配線の様子
修正されたメインボードを再びレイアウト台の裏側に設置して機器類の配線を実施しました。
撮影を忘れていた配線の様子をここで紹介します。 まず、電源となるACアダプタのプラグを台の前面に穴を開けて取付けました。
５ボルト定電圧ユニットとArduino MEGA もネジ止めしています。
各要素間の配線はゴチャゴチャで、ラベルが無いと接続先が分からなくなります。 取りあえず記入していますが、もっと確実に表示できるようにしておかなければ、今後のメンテナンス時に混乱や誤接続の恐れがありますね。
■ 回路の修正結果
修正を実施後の確認テストでは、LEDの点灯も問題無く、また、CDSセンサの明るさ調整もOKでしたのでした。
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そこで次回は、Arduino を使って、他のLEDの点灯処理のスケッチを検討することにします。
2021/11/15 作成