Arduinoで電車が動いた！

2018/05/24 15:22

タイトルにあるように、マイコンで電車を動かせるなんて、この年でできるのか？
このギモンが解消されたときは、とにかくうれしかったです。その経緯を説明します。

① まずは準備部品から
Aruduino UNO（アルディーノ･ウノ）‥‥電子工作に便利なマイコン。安価でびっくり
ブレッドボード‥‥ハンダ付けせずに電子回路が組めるボードで、穴が多数あいている。
　　　　　　　　　入手したとき、こんな便利グッズがあるのかと感心しました。
TA7291P‥‥車両駆動用ドライバＩＣ（ブレッドボードの中ほどにある。全１０ピン）
　　　　　　５番ピン、６番ピンのHIGH / LOW組み合わせで正走､逆走､停止を設定。
ボリウム‥‥速度調整用（ブレッドボード上の青い四角い部品）

テスト用線路とホーム‥‥この線路上を往復させます。ホームの横にはリードスイッチ
　　　　　　　　　　　　（下の写真）を取り付けています。

リードスイッチ‥‥車両を停止させる位置を検出する磁気スイッチ。本体は２０mm長。

永久磁石‥‥車両の横に１０✕７mmの永久磁石を接着し、車両がホームに接近すると、ホームの横に付けたリードスイッチがONしてArduinoに伝えるしくみです。

②スケッチ（Arduinoで電車を動かすプログラム）の検討
往復運転をするためには、実用書の「TA7291PでＤＣモータを回す」､「LEDを繰り返し点滅させる」､「外部割込み関数を使う」あたりの内容を参考にスケッチを作りました。

ほぼ想定通り電車が動いてくれた時は感激しました。ただし、リードスイッチで検出したあと、停止時間なくすぐに逆走してしまいます。スケッチの内容的にはそれで正解なのですが、停止時間を５～１０秒くらいは設けたい。そこで遅延関数（delay）を使えばいくらでも停止時間を設定はできるのですが、ここで問題発生。

リードスイッチ検出を利用した外部割込み関数（attachInterrupt）には遅延関数（delay）が併用できない、と本に書いてありました。案の定、エラー発生、万事休すです！

外部割込み関数（attachInterrupt）を使わないスケッチにしなければと思い、結局イフ関数（if）で構成することにしました。この「i f 文」の中では遅延関数（delay）はいくらでも使えます。結果、うまく動きました。

もう一つの課題は、「急にガクンと停止。急にガクンと発進」という現状を、「自動的に徐々に速度を落とす（または上げる）」、という制御ができないものか？という点です。

どうもこの頭ではムリみたいです。とりあえず「階段制御」にしました。停止の前に２段階の減速期間を設け、また発進後１段階の助走期間を設けました。

ここまでで、ようやく動きがサマになりました。第１ステップクリアです。ジオラマ製作の合い間に、参考書を買ってから非常にゆっくりしたペースでトライしてきてここまで来ました。以下に、第１ステップの内容を説明します。

③第１ステップクリア時点の配線全景

Arduinoとの接続関係写真です。
・パソコンへの通信ケーブルがArduinoからでています。
・ブレッドボードの左端には車両モータ駆動用のDC１２ｖが入っています。
・線路へのフィーダーは上端にあります。
・２つのホームの中ほどに、それぞれリードスイッチRSａ、RSｂが接着されています。

④回路図

⑤自動往復運転の様子

Arduino自動往復運転（第１ステップ）
動画作業は初めてです。カメラを固定せずに撮ったので画面のフレはご容赦ください。
本来、手持ちの「Ｂトレの江ノ電」で考えていたのですが、速度ムラが多く、安定走行のDE10（貨物けん引用ディーゼル）で試行しています。

⑥最後にスケッチを載せます。
＜自動往復運転第１ステップ＞
（ホームに来たら１秒づつ２段階の減速後停止。５秒後、助走発進し５秒後設定速度へ）
void setup(){
pinMode(2,INPUT);
pinMode(3,INPUT);
pinMode(9,OUTPUT);
pinMode(10,OUTPUT);
pinMode(11,OUTPUT);
digitalWrite(10,HIGH); //正走
digitalWrite(11,LOW);
}
void loop(){
int val;
val=analogRead(0); //速度
analogWrite(9,val/4); //設定速度

if(digitalRead(3)==HIGH){ //RSｂ検出
analogWrite(9,val/6); //減速１秒間
delay(1000);
analogWrite(9,val/8); //更に減速１秒間
delay(1000);
digitalWrite(10,LOW); //停止５秒間
delay(5000);
digitalWrite(11,HIGH); //低速発車5秒間
analogWrite(9,val/6); 　　　　　　　　
delay(5000); // 低速発車後､確実にloopに戻して設定速度に移行させるための５秒
}
if(digitalRead(2)==HIGH){ //RSａ検出
analogWrite(9,val/6); //減速１秒間
delay(1000);
analogWrite(9,val/8); //更に減速１秒間
delay(1000);
digitalWrite(11,LOW); //停止５秒間
delay(5000);
digitalWrite(10,HIGH); //低速発車5秒間
analogWrite(9,val/6);
delay(5000); // 低速発車後､確実にloopに戻して設定速度に移行させるための５秒
}
}