煤式自動連結器

グリーンマックスの建物キット「近代型詰所(信号所付)」を買いました。以前からやってみたかったことを具現化するために。

近代化詰所部分ももちろん優れた素材ではあるのですが、今回のメインディッシュは信号所。まずは組み立てて色を塗った姿。とても普通です。パッと見ておかしいのは、窓ガラスを入れていないことくらいでしょうか。

そして、唯一にして最大の秘密兵器が、ここにあります。この丸い穴。

この中には、こんなカメラが隠されています。というわけで、外壁には「高電圧注意」の看板をペタペタ。

41万画素フラットピンホール小型DAY&NIGHTカメラ「CTMC-5342N」。勤務先の移転時に発生した廃棄物を頂戴してきました。だってまだまだ使えるし。

トレインスコープTC-9は前方カブリツキ動画を楽しめますが、これはその逆。定点カメラとしてお気に入りの列車が通過するときにニヤリとするためのもの。レイアウトは人間の目線ではどうしても俯瞰されがちなのですが、目線を模型に合わせるととても臨場感が出て楽しいのは周知のとおり。かなり綺麗に映るので、情景を徹底的に作りこむほど動画も楽しむことができます。

USBカメラとパソコンの組み合わせでも良いのですが、高速の列車を捕らえるのは苦手っぽい。やはりここは、カメラからRCA端子で出力してテレビに直結するのが最適です。あと半日で終わるであろうアナログ放送終了によって、アナログテレビも入手しやすくなるはず。

あ、信号所に窓ガラスを入れていない理由ですが、このカメラは使用中にかなり熱くなります。40～50℃くらいにはなるでしょう。そんな理由で内部に熱がこもらないように、窓は風通しよくしておきました。それから信号所は2階が突き出た側が線路側に来るのが所定ですが、カメラの設置位置や視野の関係で美しく仕込むことが無理だったので、非線路側の壁面にカメラの穴があります。

このカメラ信号所は、「鉄道模型レイアウト制作企画に参加表明。」で作っているレイアウトに使う予定です。

カメラの手持ちは3個。橋梁の斜め下に仕込んで列車を見上げたりするのも面白そうですネ。

前回は信号機の部分を作りましたが、今回は特殊信号発光機の特徴であるクルクル点灯させる回路を作ります。

とまぁ、いきなり完成画像で始まりましたが、とりあえず完成しました。4mmほどの5角形の中で赤色LEDがちろちろと動いています。

• 特殊信号発光機・試運転動画

ただし、あまり深く考えずに配線したところ、うっかり時計回りにしてしまいました。本物は反時計回りに動きます。配線を正しくすればすぐに直るので、これはまぁたいした問題ではないでしょう。

それでは作業の解説ですー。

これを作るに当たってのポイントは、まず光の回転の速度、それから2個ずつ光って回転すること。5個のLEDを順番に点灯させるにはマイコン(PIC)とプログラミングという方法があるのですが、とても無理。できません。そこで4017というカウンタICを使います。このICは入力パルスがあるたびに出力端子が変わっていくので、まさに順番にLEDを光らせるのにピッタリ。パルスの発振には古典的なIC555を使います。

参考にしたサイトは「10進カウンタ⁄デコーダIC 74HC4017(その3)」。単純に1個ずつLEDを光らせる場合はこの回路図をそのまま拝借したらいいのですが、LEDを2個ずつ光らせる(2パルス光らせる)ためにこれをアレンジしてR2の値を100kΩにします。(周波数計算フォーム「タイマーIC555を利用した回路の設計」)

1から回路図を書いて載せるつもりだったのですが、いろいろと探しているうちにいいモノが見つかりました。「エレキジャック No.6 記事見本 第2特集 信号/踏切/自動運転 鉄道模型を飾る電子工作 MissionX 鉄道模型特殊信号発光機」という、2個ずつLEDを点灯させるために思い描いていたダイオード配置等まさに探していた回路図です。ところがこの記事の4017は9～12Vと書かれていますが、買ってきた74HC4017は6Vが限界。だから5Vでいきます。「10進カウンタ⁄デコーダIC 74HC4017(その3)」の555発振回路部分と「エレキジャック No.6 記事見本 第2特集 信号/踏切/自動運転 鉄道模型を飾る電子工作 MissionX 鉄道模型特殊信号発光機」の4017部分を頭の中で組み合わせてください。

さて、回路図が煮詰まったところで、実体配線していきます。ブレッドボードは持ってないし、使い方も知らないので、昔ながらの強引な配線で挑戦します。

部品は再利用できるようにできる限り少ないはんだで付けます。電流は制限していないのでLED保護のために3Vにして印加します。実に危険で汚らしい配線ですが実験は成功しました。まばゆい赤色光がくるくると2連で回っています。(回転方向間違っているケド。)

これで完成なのですが、さらに完成度を高めるなら3端子レギュレータで安定した5Vを供給したり、CRDで電流を制限したりする必要があるでしょう。っていうか、せっかく買ったユニバーサル基板の上に作らなきゃ。

最大の課題は、鉄道模型における点灯式特殊信号発光機の存在意義でしょうか。あと製造工数・コストもかなり問題ですネ。

今夜はチップLEDで特殊信号発光機作りに挑戦です。…しかし、カメラカーとか中途半端なままで放置しているなぁ。一連のチップLED工作に飽きたら、カメラカー作りに戻りましょ。

さて、特殊信号発光機。Nゲージで市販されているのは津川洋行製くらいでしょうか。もちろんダミーで点灯しない。そりゃそうですよね、運転を楽しむ鉄道模型で運転を抑止するようなブツに誰が興味を示そうか。…そんな禁忌に挑んでみました。

Illustratorで原寸大に作図し、印刷します。その上に両面テープを貼り、1608サイズ(赤)チップLEDを正確に配置します。中央のカソードはコモン化するので、端子同士が触れ合うくらいに配置します。

まず中央をはんだ付け一発で5個のカソードをまとめてしまいます。もたもたしているとLEDに余計な熱が伝わるし、両面テープ表面も熱で歪んでLEDの配置が狂うし、難易度は高め。上記の写真ではダイオードの足をカソード兼ブラケットにしています。(が、最終的にはやめました。理由は後述。)

中心からカソード、それぞれのアノードからは配線の方向に注意しながらはんだ付け。信号機の一方のブラケットからカソードの配線、もう一方のブラケットからアノードの配線を引き回すイメージです。ところで、5つのLEDの配置が少し歪んでいるのがわかりますか? 実はここまで組んで点灯試験をしたところLED1個が点かなかったので、急遽差し替えたのですが、これまた難しい。最低限の熱を加えてカソードを外し、新しいものと交換するのですが、各LEDにはすでにポリウレタン線がついているためにその剛性でカソードのはんだを溶かした途端に各LEDが動くのです。それに交換用の新しいLEDを取り出すときにどこかに飛んでいってそのまま行方不明。結局もう1個使うことになり、5個使うだけの予定が7個になってしまい、悲しい気持ちになりました。

なんとか交換はできましたが初期の美しい星型配置は少し崩れました。ついでにブラケットとケーブルを兼ねていたダイオードの足も撤去。

全LEDの点灯を確認したので、次に信号機本体を作ります。今度は図面の裏側に両面テープを貼り付け、t=0.5mmプラ板に貼ります。0.7mmピンバイスでレンズ部分の穴を開けます。0.9mmやそれ以上でもいいかも。そのあたりはお好みで。

穴が開いたら正5角形に切り抜き、バリを取って完成。貼り付けた図面もはがしましょう。

不点灯のトラブルさえなければ各LEDの中心と信号機のレンズ穴はぴったりと一致する予定が、ちょっとずれてしまったところもあります。でもどうせこの信号機は高速でグルグルと点灯させるので、そんなに問題ではないでしょう。

回路と信号機本体は瞬間接着剤でベットリ固定しました。

3灯信号機とのサイズ比較。ファインスケールとLEDの個別点灯は成功。次はいよいよ点滅させる回路を組んで光をグルグルまわします。…っとその前に頭の部分以外を作らなければならないのですが、そこはまぁどうにでもなることですので、無期後回しにしちゃいましょ。

1608(1.6mm×0.8mm)のチップLEDも買っておいたので、3灯式信号機でも作ってみましょう。素材はグリーンマックスの3灯式信号機を使います。今回の加工内容は先輩方がすでにやりつくしていることなので気が楽です。参考にしたウェブサイトは、「3灯式信号機をチップLEDで試作」。信号機自体の加工はだいたいこのサイトのとおり。

ダミーとしては良くできているグリーンマックスの3灯式信号機。まずはφ0.9mmの穴を開けます。梯子は邪魔なので、ムンズと外しておきます。

あちゃー、いちばん上の穴がちょっとずれたけど…まぁ、OKとしましょ。

裏の凸部は削り落とします。TOMIX TCS3灯式信号機は良くできているとは思うのですが、この信号機裏の部分がやたらと大きくてイヤなんです。それに価格も高いし。時間が来れば灯色が変わる制御については面白いと思うんですけどね。KATOについてはよく知らないのですが、TOMIX同様裏の部分が大きく、信号機自体のサイズも大きいっぽい。

1006サイズのはんだ付け地獄をみた後なので、1608なんて余裕です。面積2倍ですよ。うすら笑い浮かべながら作業できました。参考にしたサイトではTOMIXの制御基板を使うためにアノードコモンでつないでいますが、ここではカソードコモンにします。

制御方法についてはまだ予定の段階ではありますが、マイコン等はさっぱりわからないので10進カウンタIC 74HC4017を考え中。これを使って入力パルスがあるたびにQ0からQ2まで順次出力し、G→R→Yと変わる回路を考えています。うまく結線すれば閉塞の制御もできそう。74HC4017は工夫すれば5灯式も簡単にできそうなので、かなりムフフなIC。

とりあえずではありますが、信号機の裏にこのように取り付けます。アノード側も予備はんだ施工済みなので、あとはケーブル4本をはんだ付けして柱に這わせてできあがり。レンズ加工・遮光については上記のサイトを参考になんとかなるでしょう。基本はパテを盛り付けて遮光と信号機裏の形成を兼ねることでクリアできるかな。