58.サーボモータ制御基板(Ver4)


   31.サーボモータを使用したポイント駆動(改良編)の基板改良版です。

   
   

  改良の経緯

    以下の仕様に変更しました。

     ・RB90のサーボモータに対応(レギュレータICを7805に変更)
     ・LED端子を2.54mmピッチに変更
     ・基板サイズ(50mmx40mm)に変更とパターンの見直し
     ・コネクタをEUROコネクタに変更

  回路図

     サーボモータを使用したポイント駆動回路Ver4(PDF)
 

  パーツリスト

  
必要な部品は以下の通りです。 

NO  頒布品 名称  部品名 個数
   サーボモータ(miniStudio) 別途購入 RB-50 またはRB-90 1
 ●  基板    1
 J1 J2  ●  EUROコネクタ WJEK254-2.54-02P-140-00A
IC2  ●  PICマイコン PIC12F675 1
 ●  ICソケット 8PINDIP 1
D1  ●  ダイオードブリッジ S1NB60B70 1
U1  ●  3端子レギュレター L7805CV-DG 1
IC1  ●  フォトカプラ TLP621-2XGB 1
C1  ●  電解コンデンサー 47μF 35v 1
C3   ●  電解コンデンサー 100μF 25v 1
C2 C4  ●  積層セラミックコンデンサー 0.1μF 2
R1 R2 R5 R6  ●  抵抗 1kΩ   1/4W 4
R3 R4  ●  抵抗 10kΩ  1/4W 2
VR1  ●  半固定抵抗(2.54mmピッチ) 10kΩ   1
   LED 適宜 2
J5  ●  ピンL型 4連、 1
J6 Servo   ●  ピンL型  3連 2
J3  ●  ピンソケット(ロープロファイル) 5連 1
    ピンソケット 3P  サーボ振れ幅調整用  1



  基板の作成

   掲載のプリントパターンを基板を作成しました。
   キット形式で頒布用に用意しました。 ご希望の方は、頒布のページ参照ください。

   実装 

     実装は、下にある図のよう部品を組付けます。
     抵抗値は基板に記載してあります。
     
     ・実装の都合で上記図と写真で色や形状に相違がある場合があります。
     ・LEDの抵抗は、高輝度LEDを想定して1kΩにしています。

     
     抵抗は2種類あります。右から茶・黒・赤・金が1kΩ(4本)
     茶・黒・橙・金が10kΩ(2本)です。

   基板への部品実装
     
     R3とR4に10kΩを取り付けます。

     
     R1・R2・R5・R6に1kΩを取り付けます

     
     J5・J6・ServoにL型ピンヘッダを取り付けます。

     
     ダイオードブリッジを取り付けます。取り付ける向きを間違えないように注意してください。

     
     ICソケットとロープロファイルのソケット5Pを取り付けます。
     ICソケットは向きを間違えないように注意してください。

     
     3端子レギュレター(7805)を取り付けます。

     
     VR1半固定抵抗器を取り付けます。

     
     0.1μFの積層セラミックコンデンサ(青色の部品)を取り付けます。

     
     【任意】LEDにピンヘッダを取り付けます。
     抵抗側の穴がLEDのアノード(+)になります。
     LEDの使用有無や使い方はニーズによって異なるので任意としています。
     ヘッダピンなどを取り付けておくと使用時に便利です。



     
     【任意】ユーロコネクタを取り付けます。
      別電源から接続する場合や、ブリッジダイオードで整流した12v供給をしない(使用しない)場合は、
      DC12v側コネクタを取り付ける必要がありません。
     ※12v側のコネクタから別電源で回路に電源供給する場合は、ダイオードブリッジは取り付けないでください。
       線路からのDCC電源を使用して駆動することを前提にしていますが、レールからの供給で脱線などによる
       ショートにより回路の電源も瞬断されます。安定して動作させるために別電源の供給も可能としていますが、
       DCCデコーダを使用する(取り付ける)場合は、デコーダ駆動のためDCCIN側にもDCC電源の接続は必要です。

     
     【任意】DS51K用のジャンパーピンJPを取り付けます。
         DS51Kを使用しない場合は必要ありません。

     
     電解コンデンサを取り付けます。 C1が47μF C3が100μFです
     以上で組立は完了です。あとはマイコンをICソケットに差し込んで完成です。


     
     DCCIN側にDCC電源を接続し、サーボ端子にサーボモータを繋ぎます。
     写真では黄色:信号 赤:5V 茶色:GNDです。

     動作確認は、DCCINに線路電源を投入すると写真では赤色側のLEDが点灯します
     (初回のみで以後は切替位置を記憶し、その方向のLEDが点灯します)
     写真でドライバーの先にある ピンヘッダの中央とどちらか左右の端子をショートさせることで
     サーボモータが動きます。
     動かない場合は部品の向きやハンダ付けを再確認してください。


  プログラムの書き込み
    頒布品でマイコン付きの場合は、マイコンにプログラム書き込み済みなので、
    ここでの書き込みの必要はありません。
    書き込む場合は、PICKit2以降の書き込みツールが必要です。
    ワンコインデコーダのDIP版制作と同じ要領で書き込みできます。

    ソースプログラム

     ソースプログラム servo3_00.asm  ←右クリックでファイルのダウンロードを選択

     HEXプログラム servo3_00.HEX  ←右クリックでファイルのダウンロードを選択


   プログラムは、MPLAB IDE v8.36 で作成しています。




   振れ幅の調整方法

   31.サーボモータを使用したポイント駆動(改良編)で記載の内容と同じですので転載します


   ●セットアップ用をコネクタを作っておくと便利です
     3つの端子を短絡させるものを作ります。
     写真は6Pのものを流用しましたが3Pで構いません

   ●電源投入時に入力端子 A,B双方を ”L”の状態にします。
     
     そして電源投入

   ●LEDが2つ点灯状態になり、セットアップモードになります。
     この状態の時に、半固定VRで調整します。
     時計回りに回転させると、サーボは、振れ幅が小さくなります。
     時計回りいっぱいにすると振れ幅は0になります。
     

     反時計回りに回転させると、サーボは、振れ幅が大きくなります。
     

   ●A,B双方を ”L”の状態(コネクタを差した状態)のままでセットアップモードが維持され、
     A,B双方が”H”(コネクタ抜いた状態)になるとセットアップモードは終了し、
     LEDは2つが同じタイミングで点滅します。
     
     コネクタを抜くとセットアップモードが終了します。

     ※コネクタが抜かれた時点で、振れ幅の値をEEPROMに書き込みますので
       コネクタを抜かずに電源を切ると振れ幅が記憶されません。


     点滅後は電源再投入で通常のモードに戻り指定した振れ幅でサーボモータが動きます。

セットアップモードでの設定方法の動画はこちら   



DCCデコーダの接続

  当基板はDigitraxのDS51KもしくはWebNucky製ワンコインデコーダ6(ポイント用)に
  対応します。

  DS51Kの場合は、下記にあるピン配置に従い接続してください。
  デコーダのアドレス設定はJP端子をショートピンで接続して電源を投入して
  使用するアドレスで切替操作をすることで設定できます
     
   

  ワンコインデコーダ6(ポイント用)の場合は、
  ワンコインデコーダの基板に記載のあるOUT端子を基板記載のOとG側にして接続します。

  (下記のピン配置 参照)
  アドレスは、ワンコインデコーダ6の説明に従い、CV値を設定ください。

  
  Nuckyさんのワンコインでコーダ6を使用する場合、JP端子(DS51K1ジャンパー)は不要です。
  ワンコインデコーダのピンヘッダは、基板のピンソケットに合わせて、ロープロファイルのピンヘッダを使用してください

ピン配置

 基板記載文字 DS51k  Nuckyワンコイン
デコーダ4 
Y  黄色  未使用
R  IN
B  IN
O  OUT
G  グレー  OUT

  その他応用

   DCCのデコーダでなくアナログで使用も可能です。
   デコーダを併用しない場合は、DCCの電源には、ACかDC12Vを電源にしてください。

   KATOの2線式ポイントスイッチを使用する場合(デコーダとの併用はできません)
   KATOのポイントアダプタ(24-842)とポイントスイッチ(24-840)の組み合わせで接続することができます。
   
  そして、KATOなどのポ2線式ポイントスイッチなど用いる場合は
  上記の図のように接続することで動作します。


RB90用駆動用パーツ3Dデータ

  制作にあたって必要な場合はご自由にダウンロードして3Dプリンタで印刷してください。
  ※商用利用(転売)は禁止します。

     
   RB90用のサーボホルダです。サーボの固定は2mmの穴を開けて2mmのネジで
   固定してください。 STLファイルのダウンロードはココをクリック 


  
   ポイントを駆動するための駆動パーツです。 PLA樹脂の場合は
   アクリル用接着剤(アクリサンデー等)で接着してください
   印刷したままくみ上げると動きが悪い場合があるので表面をヤスリなどで
   綺麗にして動きがよくなった状態で使用してください。
   STLファイルのダウンロードはココをクリック 

  
  サーボモータと駆動ユニットの真鍮線をぶれないように固定するパーツです
  STLファイルのダウンロードはココをクリック

参考動画
ボードに組み込んだ紹介動画です。
3Dプリンタのパーツ利用もこの動画で確認できます。

ご注意:掲載内容に基づき、作成または改造を行い、万一損害が生じても当方では責任を持ちませんのでご自身の責任の範囲でお願

いします。


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