信号機や踏切の制御用としてsusukuma鉄道模型チャンネルへ提供する車両センサーについて検討しました。

機械式接点方式は自作するのが難しそうなので光か磁気のセンサーを探しました。

CDSやフォトトランジスタ等の可視光センサは「夜景(室内照明OFF)で使えない。」と息子に却下されました。

リードスイッチやホール素子は車両床下に磁石を張り付ける必要があり、磁石が側面から見えてしまいそうです。

リモコン用赤外センサを線路に埋め込む場合は部屋のどこかに常時発光の赤外LEDを置いて天井で反射させるのが良さそうです。
送信側で38KHzの変調をかけ受信側でフィルタリングするので外乱光に強いのですが、その部屋ではクーラー等のリモコンが使えなくなります。

フォトリフレクタは赤外線LEDと受光素子が1パッケージになっているものです。
光変調はしないので家電のリモコンには影響しません。
しかしながら窓際で直射日光があたると誤検出します。

いずれも一長一短がありますがいつものように秋月電子通商で探したところ、小型(3.2X2.7mm)で安い(40円)フォトリフレクタTPR-105が良さそうということで購入しました。

ところがTPR-105で実験してみると感度が低いのかNゲージ車両が検出できません。

集光レンズ付きの大きいサイズのセンサーにするか、赤外線LEDに流す電流を周期パルスにしてピーク値を大きくすればかなり検出感度を上げられます。
それでも車両下面が黒いプラスチックなど赤外線を反射しずらいものはだめかもしれません。

そこで対策として反射テープを車両下面に張り付けて実験してみたらうまく検出できることがわかりました。

TRP-105を使う場合は


という対策が必要です。
息子に聞くとどちらも許容範囲との回答だったのでTPR-105を提供することにしました。

TPR-105に3本の配線をはんだ付けします。
図中番号１の端子はGND、３の端子は赤外線LEDの＋入力、２の端子はプルダウンのセンサー出力です。

まず赤外線LEDの+入力(3)とフォトトランジスタのプルダウン出力(2)を半田付けし、熱収縮チューブ(Φ1.5)でショートしないように保護します。

残りのGNDへ接続する端子(1)はまとめて1本の配線に接続します。

端子をできるだけパッケージ近くでまげて配線をまとめます。
逆側は基板に直付けも可能ですが、私はXHコネクタを取り付けています。
配線の被覆を3mm程むき、コンタクトを圧着ペンチ(エンジニア PA-20など)で圧着して3ピン用コネクタハウジングに差し込みます。

センサー取り付け位置を決め、PECO社レールの隣接する枕木間にΦ2.0mm等の細いドリル刃で案内穴を開けます。
案内穴位置に台板の裏側からΦ4.5かΦ5.0mmのドリル刃で穴を開けます。

台板の裏側からセンサーを差し込み、枕木の少し上までセンサーを引っ張り上げます。
グルーガンで斜め上から台板の穴に接着剤を押し出し、枕木の上面とセンサー表面の高さをそろえるようにセンサーを押し下げて接着します。

TPR-105は信号機や踏切などを制御する回路基板に接続します。

TPR-105内の赤外線LEDには12V電源から1/2W 510Ω または 1/4W 1KΩの2個並列接続 を経由して約20mAの電流を供給します。

フォトトランジスタはプルダウン出力として使い、PICマイコンの入力に接続します。

PICマイコン側でプルアップ抵抗が必要ですが、プログラミングによりI/Oオプションのオンチッププルアップ抵抗を選択すれば外付けの抵抗は不要となります。

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