Arduinoで自動往復･ﾎﾟｲﾝﾄ切替運転

2018/12/17 23:17

先日の作品展に出したジオラマに搭載した Arduinoの回路図とスケッチについて整理します。作品展搬入の直前にポイント付近で脱線し焦りましたが、返却後の検討結果で、低速で通過すればジオラマ上でもスケッチ通りの走行ができました。

P1090052
（動画は既掲載）
運転の具体的な動きを下記チャートにしました。

●走行ﾙｰﾄ；中間からスタートしてｂ方向に向かい（正走）、２回往復する。
●終端停止；終端で５秒間停止する。
●速度制御；２段階減速したのち停止する。１段階低速発進ののち定速になる。
●検出点の役目；３か所の終端付近に検出点（ﾘｰﾄﾞｽｲｯﾁ）をそれぞれ設け、検出後速度制御に入る。折り返し後に再び通過する検出点は無視される（最初の通過時の検出が支配）
●ﾎﾟｲﾝﾄ切替；ﾘｰﾄﾞｽｲｯﾁRSａ検出の支配下で「直進に切替」の指示を出す。
　　　　　　ﾘｰﾄﾞｽｲｯﾁRSc検出の支配下で「分岐に切替」の指示を出す。
●運転開始終了；手動によるON/OFF操作で行う。操作するタイミングは終端ではなく、検出点の支配が及ばない中間の区間で行う。OFF操作をしないと、往復運転が繰り返される。

次に、回路図を載せます。

●モータ制御；ドライバＩＣのＴＡ７２９１Ｐを使用。
●ﾎﾟｲﾝﾄ切替制御；ドライバＩＣのＴＡ７２９１Ｐを使用。
●折り返し検出；リードスイッチを使用。
●運転開始終了；テスト段階からずっとフィーダー線の片側をON/OFFして運転開始終了をしていました。回路図には表していません。

（写真は、強曲線（Ｒ１１７のＳ字）でも走行可能か確認した時のもの→ＯＫでした）

最後に、Arduinoのスケッチについて検討しました。まだまだ未熟ですが、”初心者の設計力” としてみていただければ、と思います。

《構成》シンプルイズベストを貫き、基本的な「ｉｆ関数」と「delay関数」で構成しています。リードスイッチで検出して電位が上がったときにｉｆ条件を実行する方法です。また、再び同じリードスイッチが入っても無視するように、始めに成立しているｉｆ条件が持続するようderay時間で引っ張っています。

《速度の増減》今は階段式に増減しています。しかし oomoriさん、親爺Iいさんからアドバイスされた「ｆｏｒ関数」で連続制御するほうがスマートで自然です（前述の動画）。が、メカ的な原因で急発進などの不安定がでて、階段式の方が速度と時間が確実なので、展示会にも出すこともあったので、今は階段式にしています。実際の階段時間設定はジオラマに合わせて調整しました。

《ﾎﾟｲﾝﾄ切替》サーボモータで切り替えるのが一番確実安全と思います。が、費用、時間、労力の関係で、スケッチ内で制御することにしました。oomoriさんからの推薦図書「Arduinoで楽しむ鉄道模型」（技術評論社）2,580円にあった記事（１２ｖ、２００～３００msの矩形波でﾎﾟｲﾝﾄ切替する方法）を参考に実験したところ、良好でした。信頼性など不明ですが、確実に切替できて今のところＯＫです。

《運転の開始終了》「駅のホームから発車して何度かの往復運転後、同じホームに帰着して終了する」が理想ですが、今の私のスケッチ設計力からはほど遠く、中間点での起点終点となりました。しかもそれを手動で行うので、スケッチにも入れてません。

（寒がりの私は、自室の机まわりをカーテンで覆い、机の下のセラミックヒーターを有効活用しています）

最後に、スケッチを載せます。

void setup(){
pinMode(2,INPUT);
pinMode(3,INPUT);
pinMode(4,INPUT);
pinMode(9,OUTPUT);
pinMode(10,OUTPUT);
pinMode(11,OUTPUT);
pinMode(12,OUTPUT);
pinMode(13,OUTPUT);
digitalWrite(10,HIGH); //正走
digitalWrite(11,LOW);
digitalWrite(12,LOW); //ポイント入力ナシ
digitalWrite(13,LOW);
}
void loop(){
int val;
val=analogRead(0); //速度
analogWrite(9,val/4);

if(digitalRead(3)==HIGH){ //RSb検出
analogWrite(9,val/6); //減速１（0.5秒間）
delay(500);
analogWrite(9,val/9); //減速２（0.5秒間）
delay(500);
digitalWrite(10,LOW); //停止５秒間
delay(5000);
digitalWrite(11,HIGH); //逆走スタート
analogWrite(9,val/6); //初速５秒間
delay(5000);
}
if(digitalRead(4)==HIGH){ //RSc検出　　
analogWrite(9,val/6); //減速１（0.5秒間）
delay(500);
analogWrite(9,val/9); //減速２（0.5秒間）
delay(500);
digitalWrite(11,LOW); //停止５秒間
delay(5000);
digitalWrite(10,HIGH); //正走スタート
analogWrite(9,val/6); //初速２秒間
delay(2000);
analogWrite(9,val/4); //定速５秒間
delay(5000);
digitalWrite(12,LOW); //ポイント分岐へ
digitalWrite(13,HIGH);
delay(200);
digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(13,LOW);
}
if(digitalRead(2)==HIGH){ //RSa検出
analogWrite(9,val/6); //減速１（0.5秒間）
delay(500);
analogWrite(9,val/9); //減速２（0.5秒間）
delay(500);
digitalWrite(11,LOW); //停止５秒間
delay(5000);
digitalWrite(10,HIGH); //正走スタート
analogWrite(9,val/6); //初速２秒間
delay(2000);
analogWrite(9,val/4); //定速５秒間
delay(5000);
digitalWrite(12,HIGH); //ポイント直進へ
digitalWrite(13,LOW);
delay(300);
digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(13,LOW);
}
}

以上です。次やりたいことは、「中間点からプッシュボタンで起動し、２往復後に中間点で自動停止する」の検討です。