あそびっと
2015年5月24日
[DCC]
Arduino で自動往復運転
ArduinoとDCC/MM2 シールドを使った往復運転は、例えばDSGatewayLibのサンプルスケッチDSG_LocRunでもできるが、線路の指定位置で折り返すには、ロコの進入をセンサーで検知する必要がある．
鉄道模型に利用できそうなセンサーは「リードスイッチ」(写真左)と「CDS(光センサー)」(右)だ．
リードスイッチは磁気を検知するので、ロコ側に磁石を付ける．
CDSは光で電圧が変わるので．その上を列車が通過して暗くなったのを検知する．
リードスイッチは5個で200円、CDSは4個100円程度．
どちらでも使えるが、今回は2通りを試した．
どちらのセンサーもArduinoの5V-POWERを利用する．
CDSはArduinoのアナログA0とA1の端子につなぐ．
リードスイッチの場合はデジタルのD2とD3端子につなぐ．
実際には、Arduinoに重ねたDCC/MM2 シールドの同名端子に接続する．
KATOのユニトラック線路にセンサーを付ける．
テスト用に複数のセンサーを付けている．
リードスイッチもCDSもレールの高さ未満なので、線路内に接着した．
道床内に抵抗を格納して、各センサーごとに3つの端子を外に出している．
●リードスイッチ用磁石の取り付け
小型の永久磁石はいろいろあるが、東急ハンズで見つけた3x5mmの磁石を、On30ロコの前端梁に両面テープで貼り付けた．
リードスイッチをレール脇に付けたのは、左右位置でロコを区別する場合を想定している．
これは直径6mmの丸磁石で、この場合は台車に付けないとセンサーが検知しなかった．
磁石の向きによってもリードスイッチの反応が変わるので、付ける場所には工夫がいる．
●CDSの光検知値をチェック
CDSはどの車両でも反応するが、部屋の明るさによって検知光量を決める必要がある．
このためのチェックプログラム(スケッチ)がこれ、
「CDS光量チェックプログラム」
見やすいようにテキストファイルになっているので、ファイルの拡張子を .ino に変更して、Arduinoに読み込む．
コンパイルしてArduinoに書き込んだ後、「ツール」メニューから「シリアルモニタ」を選ぶと、下記の画面が出る．
シリアルモニタはArduinoの動作状況を見るためのもので、スケッチのデバッグには必須だ．
このモニタは、0.5秒毎に現状の明るさが数値で出るので、
スケッチ内の、
int light_level = 400;
の400の値を変えて、CDSを手で覆った時に「Dark : 」となる値を決める．
その値は、下記「自動往復プログラム・CDS」の中の、
#define LIGHT_LEVEL ???
にセットする．
デバッグ中のようす．
シリアルモニタを見ながら、ロコの動作を確認している．
デバッグは、DCC/MM2シールド基盤上の「EMG」ボタンを押してロコを停止させ、スケッチを書き直し、コンパイルし、Arduinoに書き込み、シリアルモニタを立ち上げて動作をチェックする、という手順の繰り返しである．
両CDSの間に置いたロコが前進して、最初に反応したCDSで停止し、
次にその反対側のCDSに向かってバックする．
それを繰り返す．
ファイルの拡張子は .ino に変更すること．
#define 文中のロコアドレスのように // *** のある行は、それぞれ書き換える．
それからプログラム中の Serial.print()、Serial.println() という関数は、デバッグ用なので削除しても動作に影響はない．
両リードスイッチの間に置いたロコが前進して、どちらかのリードスイッチが反応するたびに、停止と逆転を繰り返す．
このプログラムはリードスイッチの検知に割込を使っている．
停止したロコがバック時に再検知するのを防ぐために、要所で割込停止(detachInterrupt)している．
上はリードスイッチによる往復動作のようす．
(QuickTime動画 26秒 7.8MB)
上記スケッチプログラムの内容は、とりあえず動くという程度で、あまりスマートではないが、
「自動往復プログラム・リードスイッチ」の中の、// Reverse 部分を削除すれば、駅で停車/再出発、という運転になる．
ホイッスルやベルを鳴らすのはお好み次第である．
2ヶ所のセンサーの通過時間で速度を計算し、ロコ毎の速度のばらつきを制御する、などなど、模型車両のATCが実現できるかもしれない．
