パソコンで鉄道模型を制御するための基礎検討(5)
パワーユニットPWR_S
市販のパワーユニットに代わりパソコンから車両の動きを操作するための基板を試作しました。
とは言ってもマウスやキーボードによる操作やプログラミングによる自動運転と、 市販パワーユニットのレバーやダイヤルによる操作ではだいぶおもむきが違います。
そこで、パワーユニットについても今回の開発のコンセプトに従い２種の操作を切り替え可能にしました。
リレーを使うことで従来のパワーユニット出力と、PWR_S基板で生成したパソコン制御の出力を選択できるようにしました。
パソコンからの周期的制御信号が来た場合はPWR_S基板で生成したPWM出力が線路に供給されますが、
以下のいずれかの条件では市販パワーユニット出力が線路に供給されます。
１．PWR_S基板への12V電源がOFFになっている
２．パソコンからの周期的制御信号が来ない場合
３．パソコンからの周期的制御信号は来ているが、パワーユニットはマニュアル操作指定になっている場合
PWR_S基板には1.5A以上の容量のACアダプタかスイッチング電源から12Vを供給します。
市販パワーユニット用ACアダプタ出力を分岐させて使っても良いでしょう。
PWR_S基板を複数使用する場合は、基板数☓1A＋0.5A以上の電流容量の大きいスイッチング電源からまとめて電源供給すると良いでしょう。
とは言ってもマウスやキーボードによる操作やプログラミングによる自動運転と、 市販パワーユニットのレバーやダイヤルによる操作ではだいぶおもむきが違います。
そこで、パワーユニットについても今回の開発のコンセプトに従い２種の操作を切り替え可能にしました。
リレーを使うことで従来のパワーユニット出力と、PWR_S基板で生成したパソコン制御の出力を選択できるようにしました。
パソコンからの周期的制御信号が来た場合はPWR_S基板で生成したPWM出力が線路に供給されますが、
以下のいずれかの条件では市販パワーユニット出力が線路に供給されます。
１．PWR_S基板への12V電源がOFFになっている
２．パソコンからの周期的制御信号が来ない場合
３．パソコンからの周期的制御信号は来ているが、パワーユニットはマニュアル操作指定になっている場合
PWR_S基板には1.5A以上の容量のACアダプタかスイッチング電源から12Vを供給します。
市販パワーユニット用ACアダプタ出力を分岐させて使っても良いでしょう。
PWR_S基板を複数使用する場合は、基板数☓1A＋0.5A以上の電流容量の大きいスイッチング電源からまとめて電源供給すると良いでしょう。
今回モータードライブＩＣは以前SNTCやPMD_S基板で使ったものよりパッケージの大きいものに替えました。
はんだ付けしやすく、電流容量もアップしました。
ＩＣの放熱パッド下面は手はんだなのではんだ付けがむつかしいため、熱伝導グリースを塗りふちの部分のみはんだ付けしています。
片面銅箔基板で作ったのでジャンパ線２本が必要になっています。
今回の試作はサンハヤトの感光基板ではなく、片面銅箔生基板＋感光ドライフィルムで作りました。
初めて使ったので出来はあまりよくなく、何か所かエッチング後に修正が必要でした。
今後もう少し作り方が煮詰まったら、感光基板の試作方法についても記事をアップロードしたいと考えています。
初めて使ったので出来はあまりよくなく、何か所かエッチング後に修正が必要でした。
今後もう少し作り方が煮詰まったら、感光基板の試作方法についても記事をアップロードしたいと考えています。
出力にはSNTCでのテスト結果をふまえてそれぞれ5Ω10Wの保護抵抗を入れています。
長編成の列車などでもし駆動力が不足した場合は保護抵抗を２個並列接続して5/2=2.5Ωまで下げることを想定しています。
モータードライブICは2Aまで流せるので、列車のモーター抵抗値が１Ω以上ならOKです。
12V ÷（列車のモーター抵抗値＋2.5Ω☓2）≦ 2A
その場合、12V電源の容量は２倍にする必要があります。
長編成の列車などでもし駆動力が不足した場合は保護抵抗を２個並列接続して5/2=2.5Ωまで下げることを想定しています。
モータードライブICは2Aまで流せるので、列車のモーター抵抗値が１Ω以上ならOKです。
12V ÷（列車のモーター抵抗値＋2.5Ω☓2）≦ 2A
その場合、12V電源の容量は２倍にする必要があります。
回路図と部品配置、マスクパターン、片面基板で必要になるジャンパ配線図、ドリルマップをまとめてpdfにしたものを添付します。
片面感光基板（マスクパターンは裏面のみ使用）で製作できますが、両面感光基板でも作れるように表面マスクパターンも添付しています。
両面で作る場合はスルーホール３か所に配線材を通して表と裏のパッドにはんだ付けします。
片面で作る場合は裏面に２本のジャンパ配線を追加します。
なお、もし市販パワーユニットとの切り替えが不要でパソコン制御専用にする場合はリレーとDRVIN、OUT2のコネクタは不要でOUT1から直接線路に給電すればOKです。
PWR_S_circuit_all.pdf
【PWR_S 部品リスト】