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物置部屋のレイアウト　ローカル線のセンサ位置の検討

　物置部屋のレイアウトにて、そのローカル線の改造工事を実施しています。　今回は、自動運転のためのセンサ位置の検討とセンサの工作を開始しましたが、トラブル発生により手間取ってしまいました。　このため、レポートの作成が滞っていたので、忘れないうちにフォローしていくことにしました。

 

■　自動運転のためのセンサ位置の検討

　先回までに報告したように、今回のレイアウトではうっかりして操作を間違えると脱線やシュートが発生します。　このために自動運転の仕組みを組み込みます。　その作業のはじめとして列車の通過を検知する通過センサの位置と検討してみました。

　まず、運行パターンを鑑みながら、センサ位置をレイアウト上に決めてみました。　レイアウトボードの表側と裏側の様子を下に示します。

 

　このボードは、上面に設置した高架駅の下に設けていますので、あちこちに障害物があり、それを避けるために異形となっています。　そして、在り合わせの材料を貼り合わせているので、角材によって複雑に補強されています。　この角材に下面がこのボードの設置面になるので、その隙間に配線を通す必要があります。

　さて、センサ位置を決めるためには、自動運行に必要な位置に設置する必要があるのですが、センサの構造によっては、すでに設置した線路を引っ剥がして工作する必要が出てきます。　出来ればこの方法を避けたいので、いろいろ検討してみました。

●　センサの方式について

　車両の通過センサとして、既成品を使用するのが手っ取り早いのです。　ストック品としてTOMIXのワンタッチセンサやレールセンサが有りますが、今回追加したレールはKATO製のため使用できません。　また、ワンタッチセンサは作動の確実性に疑問があるのでパスしました。　そこで、今まで工夫してきたCdsを使った光センサ方式とすることにしました。　また、列車が通過し完了したことではなく、来たことだけを検知すればよいので、Cdsセルがひとつだけのシングルセンサ方式とします。

　この方式は、レール上面からLEDによって光を照らし、レール中央部に開けた穴の中に埋めてあるCdsセルに光をあて、車両の通過によってさえぎられる光量変化をCdsの抵抗値の変化として検出するものです。　このために、レール下面にセンサを埋め込む必要があるのです。　簡単には、プレートのベニヤ板まで穴を開けてしまい、裏側のスペースにセンサを設置することが出来ます。　こうするとレールを剥がす必要がありません。

　しかし、上記のセンサS2とS3の位置では、プレートの裏側に補強材がかぶさっているため、このような工作が出来ません。　これまでの様にベニヤ板とレールの間に設置する必要がありますので、レールを固定する前に工作を済ませておくことです。　それまでは、レイアウト工作がお預けの状態となります。

●　センサの設置場所について

　センサ方式を決めたので、その設置場所を決めていきます。

  1. 駅ホームに停車させるため、ホーム先端部に設置します。　ホームへの進入はどちら側からでも有りとするため、両側に設置することにします。　それが、S1とS2、およびS3とS4です。
  2. 左側のループ線を通過中にクロスポイントを切り替えてパターンに対応して、S5とS6のセンサを設置します。　S5は小さな駅の停車モードにも対応することにします。
  3. 右ループ走行中により、駅への入場のセンシングに使用します。　どちらのホームに入場するのか選択できます。
  4. S8とS9は、ヤード（その後、ヤードではなくて、小さな駅とすることにしました）への入場のためにセンシングに使用します。　この駅は行き止まりですので、機関車で牽引する列車の場合は、バック走行で入場する必要があるのです。　S9は駅での停車位置をセンシングし、S8はバック入場時の停車位置を検出します。　ただし、切り替えポイントとの距離が保てないため、ダブルセンサ方式によって、列車の最後尾を検出するものとします。

　こうして上図のように設置場所を決めました。

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■　通過センサの工作

　通過センサの構成として、光源となる点灯部、受光部のCdsセルと信号処理回路が必要です。　信号処理回路では、信号のON/OFF の閾値の調整と波形整形のための回路が必要です。　しかし、今回のレイアウトでは高架駅の下など制約があるので、線路脇ではなくて制御盤側に持ってくることにしました。

　このため、線路部には、光源となる点灯部と受光部のCdsセルを設けます。　そして、光源としては、Amazon にて入手した右の写真に示す evemodel製の「 モデル街灯 道路灯 街灯柱 」を使用しました。

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　　　　ここからが、今回のトラブルの始まりです。

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　この街灯は、LED ライト温白色 42mm 10本入りで、 鉄道模型 建物模型 ジオラマ 情景コレクション 教育 DIY用に使用出来ますとのことです。　３Vでも使用可能との事ですが、12V用として抵抗も付属していました。

　早速工作を始めました。　最初に、S2とS3用のセンサを工作しました。　＋５voltとGND およびCdsセルの出力線の３本を取出します。　LEDは100Ωのチップ抵抗を介して接続し、Cdsセルは＋５volt側に接続しています。

　基板は、レール下部に収まるように４×４穴の基板を使用しました。　配線はポリウレタン線を使用しています。

　Cdsセルを取付けた受光部と、光源部を下に拡大しました。

 

■　点灯テストの実施

　早速、点灯テストを実施しました。　その結果、　　・・・・・・・・　暗い！・・・・・・・　

　黄色の強い電球色で、街角のほんのりとした灯としてはピッタリであるが、センサ用光源として暗すぎるのである。　信号処理回路で対応できるかも知れないし、電流制限抵抗をもっと小さくすれば対応出来かも知れないが、後に悔いを残さないように思い切ってこの光源を諦めることにした。　もっと輝度の高いチップLEDを使って工作することにした。

　少し早まってしまったが、再利用を考えて分解してしまった。　この時、LEDの配線を断線してしまったが、何とか再利用できそうであった。

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■　部品の発注

　そして、輝度の高いLEDにすることとしたが、手持ちの部品がなかったので秋月に注文した。　部品は表面実装 白色LED OSW50805C1C （通販コード I-06425） IV=450mcd @20mA 2.0×1.25mm です。　注文は、他の不足品も併せて2/8に実施しました。　次の日の夕方発送され、2/10の夕方に受け取りました。　しかし、受け取った部品を見ると、一番欲しかった物が見当たりません。　代わりに、通販コード I-06475のトランジスタ 2SC1815L が 20×３袋も入っていました。　確かによく使用する部品ですがすでに追加注文して補充済みの部品です。　コード番号が似ているので間違えたようです。

　品違いであることに気が付いて、品違いとして連絡したのが 2023/02/10 17:25 でした。　営業時間終了の５分前でしたが滑り込みアウトでした。　翌日の土曜日（祭日）、日曜日もパスして、2/13日の月曜日の朝にやっと返事がもらえてやれやれですが、注文品を受け取ったのは2/14の夕方でした。　品違いの対応は素早く実施していただきましたが、秋月さんでも発生するトラブル案件なのだと思いました。

　今どきは、出荷時のチェックもコンピュータ処理と思われるので、部品に記されていたコードが間違っているのではと疑い、部品に張り付けられていたQRコードをスマホで読取ってみました。　すると、秋月さんのホームページの部品欄が表示されました。　トランジスタのページでした。　部品のタグは間違いないのです。　ではどこで間違えたのでしょうか、心配になりますが・・・・・・・・・・・・。　今だに人海戦術では無いと思うのですが！

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　このような訳で、レイアウト工作は、一週間以上も止まってしまいました。　でも、その間に、少しイライラしながらも、制御ボックスのハード工作を実施していましたので、逐次報告を再開することにします。