パソコンを鉄道模型の制御に使うことは、パソコンの黎明期である1980年代から行われてきました。当時の主な方法は、8255の入出力ポートを利用するものでした。しかし、これを用いるのは、ハード、ソフトともにパソコンに関する深い知識が必要で、私のような素人にはなかなか手が出ないものでした。特に制御には機械語の知識が必要で、私にはお手上げでした。

　しかし2000年に「RBIO-1」という、RS232Cを通して10個のリレーを独立に駆動できる市販のボードを見つけ、さっそく買って試してみると、非常に手軽に利用できることがわかり、お座敷運転の特設ヤードに試用することにしました。

　時とともに私自身の興味が別のことに移り、上のボードもそのまま放置していましたが、2010年になって桜井駅モジュールを整備するにあたり、ポイントコントロールに再びRBIO-1を活用することにしました。

　活用の実際においてはそれなりの工夫が必要でしたが、ロジックの大部分をハードからソフトに移すことにより、工作の大幅な節約を果たすことができ、フレキシビリティー（すなわち発展性）の余地も残すことができました。

　以下、その具体的な手法について、紹介します。

　RBIO-1とは、大阪・日本橋の「シリコンハウス共立」が販売しているボードです。RS232Cからの出力をパラレル信号に変換し、10個のリレーを個別に制御するものです。その他に４つの入力ポートを備えていますので、ソフトの組み方如何では、シーケンシャル制御だけでなく、フィードバック制御も可能です。
　私がこれを購入した当時は、RS232Cのパラレルポートを持つパソコンが普通でしたので、手軽に試すことができましたが、現在のパソコンにはパラレルポートがないので、USBポートをパラレルポートに変換するアダプター（例えばI-O DATA USB-RSAQ5）が別途必要です。なお、「シリコンハスス共立」では現在、USBで作動する制御ボード「RBIO-2U」、Ethernetで作動する「RBIO-3E」も発売しています。

　RBIO-1を制御するには、RS232Cを介して簡単なASKII文字列を送ります。Windowsではハイパーターミナル、DOSではWTERMやKTXなどの汎用の通信ソフトが利用できます。

　私が2000年に始めてRBIO-1を使ったときには、制御用のPCとしてNECモバイルギアMK12（いわゆるDOSもば）を用いました。DOSもばを使った具体的なノウハウについては、こちらをご覧下さい。

　一方、現在では上記のような通信ソフトはポピュラーなものではなく、ましてDOSもばなど前世紀の遺物になってしまっているので、一念発起してVisual Basic 2008を勉強し、制御用アプリケーションを組んでみました。

　下は、RBIO-1の動作チェックをするためのアプリケーション例です。まず自分のパソコンのどのUSBポートがCOMポート何番に割り当てられているかを確かめ、COMポートナンバーを指定します。そして任意のリレーのOn・Offボタンを押すと、RBIO-1の該当リレーが切り替わるようになっています。

ダウンロード　　RBIO_test.lzh 13KB

　なお、RBIO_test.exeは自由にダウンロードしてご試用いただけますが、このソフトを用いることによって、万一パソコンや各種機器に故障・損害が出たとしても、檀上は一切責任を負いません。使用は自己責任でお願いします。

　鉄道模型では、ポイントのコントロールや、フィーダーへの給電切り替えに、スイッチを多用します。何かモジュールを作ると、必ずそれをコントロールするためのスイッチ箱を作らないといけないのが、これまでの鉄道模型の常道でした。

　しかし、人間というものは飽きっぽいもので、ひとつの線路配置を一生守ることは通常ありえず、毎年モジュールを作り変える情動にかられるものです。そうすると、またしてもコントロールボックスを作り替えねばなりません。

　そこで、前述のRBIO-1とパソコンを使うことによって、コントロールボックスの作り替える必要がなくなり、異なる線路配置への対応が容易になります。

　とはいっても、汎用性を重んじると、RBIO-1とモジュールを結ぶ配線が煩雑になり、配線を簡単にして効率を上げようとすると、それなりに特殊化されたインターフェースが必要になります。どのようなシステムでも、汎用性と使い勝手は反比例するようで、落としどころをどこに求めるかはユーザーの要求次第、というのも不動の真実です。今回、私が求めたシステムは、ある程度汎用性を犠牲にして、完成されたモジュールに特化したものですが、考え方、使い方によって、もっと汎用的な使い方があるかと思います。

1. ボード側インターフェース

   　RBIO-1が駆動する10個のリレーには、図のように各々について、VCC、リレー出力、GNDの３本の配線が必要です。

   

   　RBIO-1とモジュールの間にリレー１個あたり３本の配線を施すと、リレーは10個あるので、最大30本の配線が必要です。しかし、VCCとGNDは各線共有できるので12本、また、後述のコンデンサーによるポイントマシン駆動を用いると、VCCは要らないので11本に節約できます。

   　一方、11本を個別に配線するコネクターとケーブルは自作を要し、自作はすなわち故障の元凶ですので、極力市販のコネクターとケーブルを使いたいところです。市販のもので最も安価で入手容易で確実なのは何と言ってもLANケーブルです。そこで、RBIO-1とモジュールの間をLANケーブルで結ぶことを前提に、インターフェースを考えてきました。

   　まず、LANケーブルは８本のコードしかないので、RBIO-1の出力を２つに分け、リレー0〜6の出力7本とGNDの計8本の結線を１本のLANケーブルにまとめ、リレー7〜9の出力3本とGNDの計４本の結線をもうひとつのLANケーブルにまとめることにしました。前者は桜井駅とつながる部分で、後者は４線ヤードにつながる部分です。

   　下の写真が、RBIO-1から２つのLANコネクターに至るインターフェースです。右に見える電源コードは、ポイントマシン用電源として別途用意した+15Vの直流定電圧電源からのコードで、RBIOリレー群のVCC端子およびGND端子につながっています。

   

2. モジュール側インターフェース

   　次は、LANケーブルで送られてきたリレーの出力で、ポイントマシンを駆動する回路です。

   　ポイントマシン駆動には、有名なコンデンサーコントロールを用いました。原理等の詳細はよく知られた手法なので省略します。ポイントマシン１個あたりの配線は下図の通りです。

   

   　待避線の入り口と出口や、片渡り線など、場合によっては２つのポイントマシンを１つのリレーで同時に駆動したいケースもあります。その場合には、１つのリレーの出力を、２つのマシンに並列につなぎます。それを考慮して、LANケーブルからコンデンサーを介してポイントマシンに至る部分が、モジュール側のインターフェースです。下に写真を示します。左が桜井駅用で、右が４線ヤード用です。

   

3. ４線ヤード用アプリケーション

   　Visual Basicを用いて、以上のシステムを駆動するアプリケーションを組みました。まず４線ヤード用アプリケーションです。

   

   　このアプリケーションの特徴は、１回のマウスクリックで、必要な複数のリレー切り替えを同時に行うこと、それから、ポイントの切り替えに応じて給電状態も同時にカラー表示することです。まさに、コントロールボックスのソフト化ですね。

4. 桜井駅用アプリケーション

   　さらに発展して、大和川渓流鉄道桜井駅モジュール用のアプリケーションを組んでみました。

   　桜井駅は複線の本線と、ヤードにつながる引き込み線、およびその機廻し線から成ります。複線の本線はそれぞれにフィーダーを持っていて、ポイントの切り替えに応じて引き込み線の給電状態が変化し、パソコンの画面上にカラー表示されます。