建設日記 DS54と赤外線センサーを使ってポイントの自動切り替え
  1. はじめに

     複数の到着線を持つ終端駅では、到着時にどこへ入線するかを選ぶためにポイント操作が必要ですが、出発時には左側通行になるようスプリングポイントを設置しておけば、ポイント操作は必要なくなります。しかし、ポイントが選択式の場合にはスプリングポイント化できず、出発時にもポイント操作が必要になります。

     そこで、赤外線センサーとDS54を用いて、列車が到着したら、自動的にポイントが反転して、切り替え操作なしに左側通行で出発できるように工夫してみました。

  2. 線路配置

     大和川電軌では、この工夫を建設中の三条駅に導入しました。三条駅の線路配置は下のようです。

     図の両渡りはPECO製で、選択式ポイント4つからなっており、スプリングポイント化できません。そこで、4つのポイントすべてにポイントマシンをつけ、DS54を通して、1つのアドレスで4つのポイントを一度に転換するようにしています。

     列車が到着するときは、ポイントが開通している方向に進んでいけば、1〜3番線のうちどこかに入線できます。しかし、出発するときに左側通行で出ていくためには、必ず両渡りの切り替え方向を逆転しなければなりません。どの線に到着しても、折り返して出発する場合には、必ずこの操作が必要になります。

  3. 赤外線センサー回路

     列車の到着を検出するために、今回は赤外線センサーを利用しました。回路図は下のようです。

     到着線の端に赤外LEDと赤外フォトトランジスタを設置しておきます。通常はフォトトランジスタは赤外線を受けており、フォトトランジスタに電流が流れ、信号ラインはLのままです。列車が到着すると赤外線を遮り、フォトトランジスタがOFFになるので、信号ラインがHに上がります。LEDとしては東芝のTLN201を、フォトトランジスタには同じく東芝のTPS601Aを選びました。これは指向性に優れていて、数cm程度の間隔でも十分に作動するので、今回の用途にはうってつけです。その代わり、光軸をしっかりと合わせておかないと作動しないので、アクリル板で上の写真のようなしっかりしたゲートを作りました。

     到着線が1線だけの場合には、この信号ラインの出力をそのままDS54の外部入力に送ってやればよいのですが、三条駅の場合到着線が3線あるので、そう単純ではありません。3線のうちどの線に到着しても、ポイントが反転するよう、センサーは3組必要です。しかも、1つの到着線に列車が留置されているときに、他の到着線に別の列車が到着しても、ポイントが反転しなくてはいけません。そこで、次の工夫が必要になりました。

    1. 微分回路  コンデンサーと抵抗を使って、センサーからの信号の立ち上がりをパルス化します。
    2. 正のパルスだけ抽出  微分回路では信号の立ち上がりは正のパルス、立ち下がりは負のパルスになります。そこで、正のパルスだけ抽出するよう、ダイオードをはさみます。
    3. OR回路  3つのセンサーから得られるパルス信号から、ロジックIC(4001)を使ってORをとります。

     このようにして、留置車両の有無に関わらず、3線のうちどこに到着しても正のパルス信号が得られることになります。これをDS54の外部入力に送ります。

  4. DS54の外部入力

     DigitraxのDS54は、スロットルからの指令だけではなく、外部センサーからの信号を受けてポイントを切り替えることもできます。

     DS54からポイントマシンへの配線には、電源ライン(緑)、ポイントマシン制御用信号ライン(黒、黄)の他、外部入力用信号ライン(赤)があります。この赤のラインをHに上げると、DS54がそれをキャッチしてポイントを反転します。デフォルトの設定では、赤がHになる度にトグルスイッチのようにポイントが反転します。前述のセンサーからの信号をこの赤のラインに接続すると、列車が到着する度にポイントが反転するわけです。

  5. おわりに

     自分で作った回路が思い通りに働くというのは、快感です。DS54は非常に多彩な機能を持っているので、使い方によってはもっと楽しい遊びができると思います。  なお、この回路を用いたことによって、何らかの損害や事故が起きても、檀上は一切責任を負いません。実験は自己責任のもとで行ってください。


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