カウンタIC 4017を使って3灯式信号機用の回路を作る。(その1)

2021年09月20日 12時00分 正午の月齢:13.5  月名:待宵月  潮汐:大潮 月齢:13.5[待宵月] 潮汐:大潮
4週間前に投稿 | 鉄道模型 | コメントはありません

4分ぐらいで読めます。

以前、大量にチップLEDを買っておきながら、ずっと放置していた信号機の制作。なぜか急にやる気が出てきて、作ってみる気になりました。しかしなんでだろ、動機がわからないや。

今年の夏は本当に久しぶりに青春18きっぷを買って、純鉄道旅行をしたことによって熱いパトスがほとばしった、とかかな。

巷には「TNOS(TOMIX Traffic model New Operation control System)」というトミックスの新しい制御システムがあるようですが、そんな大きな野望ではなくて、ただ単に「信号機が光ったらいいよね」レベルの閉塞信号機ごっこです。でもその気になればきちんと閉塞の仕組みも作れるのかもしれない。(線路に印加された電圧を検知して赤から緑に変わるような出発信号機も作ってみたいけど、これは今後のネタということにしましょう。)

既製品の信号機と同じように動作させるつもりだけど、既製品の気にいらない点は、とにかく見た目が不満。あと価格がちょっとしんどいかなぁ。

TCS3灯式信号機

3灯式自動信号機

TOMIXもKATOも信号機が大きくてやたらと肉厚なところが、どうしてもがまんできないのです。それで以前(ってもう10年前?!)に

こんな感じでグリーンマックスの3灯式信号機にチップLEDをくっつけて信号機を作ったことがありました。でも回路部分を何も作らずに、そのまま熱が冷めてしまって…

10年たっても技術力は変わらないので、マイコンとか使えません。古典的な方法ではあるけれどタイマIC 555で周期的にパルスを作って、カウンタIC 4017で現示の色を切り替えていき、「赤→黄→緑、リセットを踏むと赤」になるようにしたいと思います。

555でパルスを発生させる部分は後回しにして、まずはメインの4017周りの考察をしてみましょう。

手持ちの74HC4017(C-MOS)を使おうと思います。これは出力電流を25mAくらいまで流せるようなので、チップLEDを駆動させるのにトランジスタや駆動用のICは必要なさそう。

4017の使い方で参考にしたサイトはこちら。

回路は、とりあえずこんな感じでいいかな。

3灯信号機の回路

真ん中あたりにあるSW2っていうスイッチをオンオフするたびに、信号機の現示の色が赤から黄、黄から緑になります。(この検証をするんだったらSW1もSW2も、押しボタン式がいいと思う。レバガチャでもいいとは思うけど、ちょっと美しくないかな。)

緑になったあとは、緑を点灯する4番ピンとともに13番ピンにも導通することでカウントアップを途中で止めてその状態を保持するので、その後SW2をいくらオンオフしても緑のままです。緑から赤にはならないですぞ。

右の方にあるSW1をオンにすると、15番ピンへ導通してリセットされ、赤になります。緑からも黄からもとにかく赤になります。これを一般的なスイッチではなく、センサーによって車両の通過を感知するようにすればいいってわけですね。(実はこのセンサーの仕組みを考えることがいちばん頭を使うところかもしれない。外光の遮断を検知するのか、反射光を拾うのか、接触センサか、磁石か、などなど。)

同様にSW2の部分を1つ先・2つ先の信号機に連動させるように組み合わせると、ガチの閉塞信号機のシステムを作ることができます。大変だけどね。

ということで、ここまでが信号機回路の基本的な部分です。次回はもう一歩、踏み込んでみましょう。

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