【自動運転】自動運転　無線在線検知システム【DCC】

先日のホビセン公開運転会2日目に展示した、エルムDCC交流会メンバーけんたろうさんの「Twelite UARTによる在線検知・自動運転システム」をご紹介します。

PCを使って4列車を交互に自動運転と在線検知の配線を無線化したシステムです。

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DCC鉄道模型Tech.Lab.

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＜DCC在線検知システムとは＞

DCCはデジタル制御であり様々な可能性を秘めています。コントローラから指令を送って複数の車両を制御したり、サウンドを鳴らしたり、楽しみ方は多種多様だと思います。使える機能が増える一方、人間がコントローラで操作するのには限界があります。そこで線路上にセンサを設置して列車の在線有無を検知して、その情報に応じて列車を制御する自動運転システムが考案され、販売されています。

＜在線検知方法 (S88N)＞

電流検知式のS88-Nを用いた場合の配線例を図1に示します。単線で 2列車を交換したい場合は、図のように4区間のGAPを区切り、それぞれの区間の電流を検知して在線状態を見ます。ポイントや信号機といったアクセサリと連動すれば、リアルな列車交換を自動で実現できます。

＜なぜワイヤレスにするのか?＞

昨年の運転会で実施した、自動運転に対応したモジュールユニットの配線状態を図2に示します。モジュールごとにGAPが切られており、
10区間以上の検知を実現しようとするとかなりの量の配線になることが分かります。コネクタの緩みや配線の間違い、断線なども発生する可能性が高く、設置や不具合の対策に多く時間を割いてしまうことになります。したがって配線をいかに削減して設置の簡素化や誤検知をなくすことが課題になります。

＜無線ユニット(Twelite UART)とマイコン通信＞

複数の在線ON/OFF情報を無線で飛ばすためには、無線送受信モジュールが必要になります。 Arduino 等のマイコンとBluetoothやUARTなどの無線モジュールを組み合わせることで在線状態を無線転送することを実現します。今回は容易に入手可能な無線シリアル通信モジュール (TweliteUART)とArduino Nano Everyを組み合わせます。

＜在線検知モジュール構想＞

下図に電流検知式のセンサ部、 Arduino Nano Every、無線通信モジュールを接続した送信モジュールの構成を示します。線路側はブリッジダイオードを使い、電流が流れた際にフォトカプラを介して検知信号を5Vに変換します。チャタリング防止のためシュミットトリガを介して検知信号をEveryで受けます。TweliteUartは3.3V駆動なので、 Everyの3.3V出力を使います。またハードウエアシリアルの送信信号TXも抵抗で分圧して
3.3Vに落として接続します。