回路図

以下に回路図を示します。回路図をダブルクリックするとPDFファイルをダウンロードできます。

【警報灯】
スタンレー製 BR2222Sという品番のLEDを使用します。2mm×2.5mmで両端からリード線が出ています。リード線に黒い印がある方がカソードになります。信号機の中のLEDも外観はこれと同じものです。
順方向電圧は1.7vですから、3.3v-1.7v=1.6vがR1〜R4に掛ります。LEDに流れる電流は1.7v/300Ω=5.67mAとなります。一つのマイコンのポートからLED2個を点灯します。

【遮断機サーボ】
ラジコンサーボ用の出力です。ラジコンサーボにはコネクタの配線が2種類あります。図面のサーボはFUTABA系の配線です。白い線がPWM制御信号で、赤い線が電源、黒い線はグランドです。
JR系のサーボは電源とCONTが逆になります。サーボにより可動範囲は大きく変わります。スマートサーボは最大で±30度です。マイクロサーボには最大±160度という物もあります。
サーボの電源電圧は4.8vから6vです。乾電池でもバッテリーでも動作します。勿論、5vのACアダプターでも動作させれ事が出来ます。

【TCSセンサー】

TCSセンサーの概略図を回路図に書き込んでおきました。TOMIXのTCSセンサーの裏側には基板が取り付けられており、その基板にはフォトカプラが2個ダイオードが線路に対して正方向と逆方向に配線されています。線路との接触にはバネが使用されており、二本の線路にはPとNと基板に印刷されています。線路P側に+電圧をかけて電車が走行する方向が正方向(Posi)、これに対して線路Nに+電圧をかけて走行する方向を逆方向(Nega)としているようです。Posiはポジティブで最近では「ポジティブな思考」など前向きという意味で使われています。Negaは後向きという事で、一見電車はどちらが前後か不明ですが
回路図の右上に書いた線路の上に電車を置くと正方向では電車は図の上方に動き出します。以上の事からTCSセンサー内の二つフォトカプラでダイオードのアノード側が線路Pに接続されているフォトカプラは電車が正方向に走行してセンサーに接触した時出力トランジスタをONにします。電車が逆方向に走行してセンサーに接触した場合はN側のフォトカプラのトランジスタがONします。
二つのフォトカプラ出力をマイコンに接続する事で電車が信号官制区間に進入、退出を判断する事が出来ます。信号機の裏側基板にはフォトカプラが3個入っていますが、不要な部品をはずして、通常のTCSセンサーとして使用します。信号機を使わずにTCSセンサーを2個使っても踏切遮断機を動作させる事は出来ます。

【信号機】
 
信号機はTOMIXの3灯式信号機を利用するので信号機下の基板から不要な部品を取り外して、マイコン基板から直接LEDをON/OFFします。4灯式まで対応できるようにコネクタは用意しています。
三灯式の場合は1番ピンを開けて接続してください。LEDに直列に抵抗が接続されていますが、この抵抗も信号機基板内部の物です。

【電源回路】
8ビットマイコン MC9S08SHは電源電圧が2.7v〜5.5vですから、最大6vの電源電圧仕様では使う事ができません。そこで三端子レギュレータで3.3vに降圧してマイコンを駆動します。
電源電圧が5vの場合、スマートサーボはモーターを使用していないので問題ありませんが、サーボモータの中には大きな電流で動作する物もあり、停止時の逆起電力により電源電圧が6vを超える物もあるようです。絶対最大定格を超えるのでマイコンが破損します。このような事故を防ぐためにもマイコン電源とモーター系電源は分離して、マイコンの電源電圧が定格を超えないように配慮する必要があります。
サーボの制御PWM信号はTTLレベルのようでHi側は2.5v以上あれば動作するようです。

警報音追加改造

【警報音制御】

MP3プレーヤーのミュート制御用回路を追加しています。
CN11が追加コネクタで200Ωを直列接続でフォトカプラを制御します。
写真のように既に基板に配線余地が無いのでマイコンの13ピンから直接200Ωの抵抗でコネクタまでダイレクト接続します。
フォトカプラの順方向電圧は1.2vなのでR5の両端電圧は3.3v-1.2v=2.1vです。
順方向電流は2.1v/200Ω=10.5mAとなります。
マイコン基板で改造するのはこれだけです。

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