30．遮断機の付いた踏み切りを作ってみました。
はじめに
ウェブサイトを巡っていると、マイクロ電子サービスというサイトを見つけました。
このサイトに踏切キットがあり、面白そうなので（基板やプログラムを作らなくて済むので）
通販で１つ購入してみました。
ＴＯＭＩＸもＫＡＴＯも自動踏切を発売していますが、少々高価で、ＤＣＣで駆動させる
のも改造が必要です。今回は、このキットをベースに遮断機機能を付加して作成して
みました。
左：購入したＮゲージ踏切キット
右：このキットには踏切自身が付属しませんのでジオコレの踏切を使用
遮断機の駆動は、サーボモータを使用して駆動することを考えスマートサーボの
使用を考えたのですが、1個３０００円ぐらいと高価のため、安価で実績のあるＲＢ５０を
使用することしました。駆動回路は、サーボモータを用いたポイント駆動で使用し
た基板をそのまま使用することとし、一部マイコンのプログラムを変更することとし
ました。
サーボモータと駆動回路
踏切回路（キット）の組み立て
キットの説明書に従い、部品を実装します。キットは乾電池での使用になっていて
３端子レギュレータ（７８Ｌ０５）を経由して５Ｖの電源を得るようになっています。
この作例は、ＤＣＣ電源で駆動させることとしますので、ＤＣＣ電源からサーボモータの
駆動回路経由で５Ｖの供給を受けることとし、この基板では、７８Ｌ０５は実装せず、
１番ピンと３番ピンをジャンパーで結びます。
踏切の加工とＬＥＤの取り付け
踏切警報機の加工
キットにはチップＬＥＤが付きますのでこのＬＥＤを取り付けます。
チップＬＥＤにエナメル線を取り付けます。
今回は、マイクロ電子サービスでエナメル線を半田付けしたものがあったので
ちょっと手を抜いて購入してしまいました。
警報機のランプ部分は1.2mmの穴を開けます。
そのままピンバイスであけるとずれるので、ランプ部分の出っ張り部分を削って
平らな状態にして、千枚通しのようなものでランプ部分の中心に印をつけ、ピン
バイスで穴あけします。穴あけの際は裏側に台座のようなものを置いて穴あけ
すると作業がしやすく失敗がすくなくまります。(下写真右参照）
警報機にＬＥＤを付けるまえに、エナメル線を通す穴をあけます。
また遮断機は加工するので一旦取り外します。
遮断機は接着されているので、無理せずゆっくりはずしてください。
ＬＥＤを取り付けます。警報機を通る部分のエナメル線は、あらかじめ油性
マジックなどで黒色に塗っておくほうが目立たなくなります。
警報機の裏側にエナメル線を通して警報機の下に通します。
固定するまえにこの状態で、一旦ＬＥＤの点灯を確認してください。
裏からチップＬＥＤを接着します。ここでは、仮止め状態で瞬間接着剤を利用します。
固定にはエポキシ系接着剤を使用します。
エポキシ系接着剤は強度があり、裏側へのＬＥＤの光の遮断にも有効なためです。
チップＬＥＤの半田付け部分を保護するのにも有効です。
写真左はエポキシを付けた状態で右は、その後に黒で色入れした状態です。
実際にＬＥＤを点灯させるとこんな感じになります。
遮断機の加工
遮断機は、駆動させるため一部加工します。
まず遮断管の加工です。
不要な出貼りは削ります。
1.2mmのプラ板で4mmのサイズに切り出して遮断管に取り付け、
駆動のためのホーンを取り付けます。
三角のプラ板を貼った所に2mmの穴をあけ、黒く塗装します。
（作例はマジックで塗りました）
そして2mmのネジで慎重に取り付けます。
遮断機は逆に取り付けます。（警報機に干渉するため）
注：左の写真と右の写真で取り付け方が逆になってますが右の付け方で進めました。
列車検出用のセンサーの作成
列車検出は、ギャップを切った区間に直列にダイオードを入れる、電流検出型のセンサーで、
ダイオードとフォトカプラーを用います。ダイオードは２個直列で向きを違えた２組で構成します。
ダイオードの直列2個分の電圧降下を利用してフォトカプラを駆動します。ダイオードは面倒なの
で、ダイオードブリッジを用いてみました。
フォトカプラーはTLP521-1を４つ使います。
また、ショートなどの過電流でダイオードブリッジが破損しないように、ポリスイッチも設けることに
します。
また、フォトカプラから回路を直接駆動できないのでトランジスタを一段加え、リレーにてスイッチ
としました。トランジスタのベースに側にある抵抗とコンデンサーは、車輌がレールの接触不良
(不安定）でＯＮ−ＯＦＦを繰り返す可能性もあり、ＯＦＦになってもしばらくＯＮになるようにＯＦＦに
なるのを遅延させています。
踏切のユニット作成（台座の作成）
6mmのＬアングルと６Ｘ４ｘt2の角材はサーボモータ取り付け用です。
裏側にサーボモータが付くように固定用のパーツを取り付けます。
右の写真は、警報機が付く部分の加工です。エナメル線用の穴と
取り付け台座をつけました。
真っ白ではちょっとみっとも無いので、グレーのサーフェーサで塗装
台座部分とエナメル線が触れて障害にならないように警報機の裏側を
写真のようにプラ板で分離
サーボモータを取り付けて、警報機を台座に取り付けてから、エナメル線を配線します。
一旦基板に半田付けしてここからリード線を出すようにしました。
ＬＥＤのマイナス（カソード）側の2本を真ん中にして左右のＬＥＤ(アノード）の
線はその左右につけます。
基板は台座に接着して、エナメル線が切れないように上からセロハンテープを
貼って保護します。
ＬＥＤ用のコネクタも2.54mmピッチの３Ｐコネクタに取り付けます。
踏切ユニットに接続接続して点滅確認 （点滅すればＯＫです）
踏切用サーボモータ駆動ユニットとプログラムの作成
２６．サーボモータを使用したポイント駆動にある記事にしたがって、駆動ユニットを作成します。
ここでは、サーボモータの駆動プログラムを以下の様に仕様変更します。
・３番ピン（GP4）は、Ｌになると遮断管を下げる動作を行い、Ｈになると、遮断管が
上に上がるようにします。
・３番ピン（GP4）は、Ｌになってから２秒ほど時間をおいてサーボモータは動作します。
・２番ピン（GP5）は、電源投入時にＬにしておくと、さらに遅延モードとして設定されます。
この場合、約６秒経過してサーボモータは動作をはじめます。
・遮断間が降りるスピードと、上がるスピードに変化をつけます。
（降りる時間を2倍ほど遅くしました）
・7番ピンのＬＥＤ出力は、３番ピン（GP4）は、Ｌになると点灯
・６番ピンのＬＥＤ出力は、サーボモータが回りきった（遮断管が降りた）ら点灯
ソースプログラム Cross1_00.asm （MPLAB IDE8.50で作成）
このプログラムも振れ幅の設定がプログラムで必要です。
ソースはデフォルトで振れ幅を８８としていますが、必要に応じ調整ください。
サーボモータの駆動回路の作成については、
「２６．サーボモータを使用したポイントマシン駆動」にある回路と同様ですので
こちらを参照ください。
※今回の作例では、サーボモータを並列で使います。
よって電源投入時に電源容量が足らずサーボモータの挙動が不安定になる場合が
ありますので、上記記事にある、電源レギュレータ（78L05）の出力(5V)側にある電解
コンデンサー（１００μＦ１０ｖ）を３３０μＦ〜４７０μＦにしてください。
ここで使用する入力ピンは "−"と "Ｂ" になります。
"Ａ"は使用しません。
ユニットの動作テスト
サーボモータと遮断機の接続
まず、サーボモータと遮断機をつなぐため、どれぐらいの振れ幅になるか確認し、
て取り付けるステーを作成します。（作例では0.5mmピアノ線を使用）
サーボモータの振れ幅を調整して適切に動作するよう調整します。
試行錯誤で写真のような形になりました。
ユニットの取り付け
ボードの加工
長さ309mmのボードに写真のように取り付けるとして、ユニット入る穴をあけます。
このようになんとか収まりました。
次は裏側で回路の実装です。（一旦取り外して実装します）
（作例では、移動も考えてユニット部分は取り外しができるように固定しないようにしています）
基板の実装
それぞれのユニットを接続します。
動作サンプル
これで完成ですが動くところが見たいという方は、下のサンプル画像を見てください。
サンプル画像 Windows wmv形式
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