ｎゲージ鉄道模型工作 ― 列車の走行状態がおかしくなる ー

２０２４年９月９日（月曜日）　晴れ

　ｎゲージ鉄道模型工作を始めてから２カ月以上が経ちました。
　当初の目的だった「紙細工で機関車ボディを作って小型の動力台車に
かぶせて小型の機関車を作って走らせる」は何とかクリアーしました。
　その機関車も赤色、青色の２台を作りました。
　それぞれに客車を牽かせて走らせています。
　
　次の目標はその列車をマイコンによるプログラムで制御して走行させ
るというものです。
　定位置から出発して徐々に速度を上げて高速で走行後徐々に速度を落と
してやがて定位置で停止する、というものや、２組の列車をポイントを
切替て交互に走らせるなどが目標ですが何とかクリアーできました。
　
　列車の速度コントロールはＰＷＭ（パルス幅変調）による電圧変化で
行っています。（列車の進行方向も変更できます。）
　定位置での停車はレールのところどころに取り付けた「光センサー
（ＣｄＳ）」の上を機関車が通過することを検出して制御しています。

　ポイント切替は光センサーで列車位置を把握してからマイコンの
指示で切替しています。

　こんなことで２つの列車を交互に走らせたりしています。

 

 　ところがセンサー検出をしながらの走行、させなかったときの走行、速度が変化
しながらの走行や一定速度での走行など、走行条件が変化すると列車の速度が変化　
してしまうのです。

 　列車の速度はレールに加えられる電圧に比例して増減します。
　電圧が高くなれば速くなり、電圧が低くなれば遅くなります。
　この電圧はマイコン(プログラム）で駆動されるＰＷＭ（パルス幅変調）で制御されます。
　電圧はパルスのＯＮ時間、ＯＦＦ時間の比率で決定されますが、このとき、

　　　　　　ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間

は一定である必要があります。

　１ ／ ＯＮ時間＋ＯＦＦ時間　＝　パルス周波数

　ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率が狂ってパルス周波数が変化してしまうと電圧も変化して
しまいます。

　マイコンは列車の速度を変化させながら走行して停止位置を決定するために停止位置に
設置されたセンサーを探します。
　そしてセンサーを見つけると、電圧を下げて減速させますがここが問題です。

　列車を走らせながら（ＰＷＭを制御しながら）「センサーを探す」という処理のために
ＰＷＭの処理に影響が出て電圧が乱れて列車の走行が乱されてしまうのでしょう。

 　列車が速度を上げたり下げたりして走行している中で、センサーを検出したりの
処理を行うと、その処理時間（ｔ’）のためにＰＷＭの周期が伸びて周波数が低くなり
ＯＮ対ＯＦＦの比率が大きくなって電圧が低くなってしまうのでしょう。

　機関車走行中に何か処理を行ってもＰＷＭが変化しないように工夫しなくては
なりません。

　何だか難しそうですが頑張ってみます。　応援をよろしくお願いします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（続く）