鉄道模型工作実験室

Nゲージ鉄道模型に関する工作や実験を行っています。

コアレスモータ搭載車にも対応したマイコン式運転操作台1

パルス制御方式のパワーユニットとコアレスモータとは、相性が悪いと言われています。
しかし、今まで自分が実験してきた結果、これはパワーユニットがコアレスモータを考慮したパルス制御を実施していないと判断するに至りました。
電流回生を考慮したモータドライバを使用すると、PWM制御のデューティ比と車速の関係は、電圧制御方式のパワーユニットのように線形の関係となり、低速走行でも容易に制御できることが分かりました。
 詳しくは、「モータドライバとPWM制御 まとめ」(2021/5/28)を参照ください。


■ マイコン式運転操作台の構想
この知見を応用して、Arduino マイコンとモータドライバを使って、コアレスモータ搭載車でも充分に低速制御が出来る運転操作台を自作しました。Arduino UNO を使って20KHz のPWM信号を作り、電流回生を考慮したモータドライバと組合せて工作しました。
回路図を下に示す。

どうせ作るならと、ポイント駆動回路や駅の出発信号の制御回路も組み込み、操作状況を表示するディスプレイも欲張りました。
操作スイッチは、マスコンとブレーキ操作用のロータリスイッチに加え、動力車の特性に合わせて車速を設定できるレンジ選択スイッチ、走行方向指定スイッチは、リバース線を想定して駅構内と周回路用の給電制御も盛り込んでいます。
Arduino、モータドライバ、およびポイント駆動には+12volt を供給しますが、制御機器類の電源として、5V定電圧ユニットを使って+5volt を供給しています。


■ 工作内容
工作した状態を紹介します。操作盤の表です。

操作盤の蓋を置けてみると

そして、その機器類の配置を紹介します。

制御機器のメインは Arduino UNO です。

そして、もう一つの重要部品であるモータドライバを中央の制御部に配置しています。また、周辺機器への制御用電源である+5Vの給電のために、ピンホルダを並べた5V配電部を設けています。

ポイント駆動部はコンデンサ方式で6連を設置し、ロータリスイッチは信号入力線を少なくするためにコード化させる基板を工作しています。

 

ホードの工作が完了したので、次にスケッチを記述して

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