夢色☆あんどろいど

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マイコンを使って鉄道模型用コントローラを作る[構想編]

マイコンの扱いにもだいぶ慣れてきましたので、そろそろ当初の目標の第一段階である、鉄道模型用のコントローラの開発に取りかかろうと思います。LEDや圧電スピーカならマイコンのピンで直接制御出来ましたが、相手がモータとなると流れる電流が大きいためマイコンに直結することが出来ません。大きな電流が扱える回路を小さな電流で間接的に制御する方法が必要になり、その辺が面倒臭いのです。

一般的な鉄道模型用コントローラ(パワーパックとも言います)は↓こんなもので、真ん中のハンドルの付いた可変抵抗(ボリューム)を回すことで停止~全速力を制御します。

a13070502.jpg

他に実物同様に加速と減速を個別に制御出来るタイプのものもありますが、私が所有するレールセットや運転可能なジオラマ(レイアウトとも言います)はいずれも非常に小さくて、最小のものはわずかB5サイズ!だったりしますので、とても実感運転が楽しめる環境にはありません。今回は一般的なタイプにしようと思っています。

ただ、可変抵抗で制御するのであれば、適当なパワートランジスタに適当な抵抗を挟んで直結すれば同じことですので、マイコンでないと出来ないような、今までにない操作感が楽しめるものにしたいな~と思います。

あと、大きな電流をマイコンで制御する回路(この場合はモータードライブ回路)には、大きくモータドライバと呼ばれる専用チップを利用する方法と、昔ながらのパワートランジスタ系を使う方法がありますが、今回は安価で動作原理がシンプルな後者、とりわけコストパフォーマンスに優れたパワーダーリントントランジスタを使ってみることにします。
大昔に作っていたコントローラでもトランジスタを3段のダーリントン接続にして使っていました。最終段には放熱器必須の巨大な目玉形?パワートランジスタを使う…とても大層なものでしたが、今では最初から集積化して売ってるんですよね~ しかも10Aなんていうすごい大電流に対応していて、それがびっくりするぐらい安い! こういう趣味にとっては今はとっても良い時代ですね~

なお、マイコンは引き続きATTiny13Aを使う予定です。0番ピンをPWMの出力に使い、残り4本は制御モードの検出用。制御モードは加速、定速、減速、緊急停止の4段とし、ロータリーSWで操作...というイメージです。プログラムが収まるか?だけが不安なところですが、無理なようならATTiny2313を使います。
実のところ、一般的なNゲージ車両の運転にはせいぜい0.5Aもあれば十分で、アナログ回路ではないので増幅率(hfe)を気にする必要もありませんので、適当なパワートランジスタ1個でも行けそうな気もします。こちらも適当なトランジスタが手に入ったら試して見たいと思います。
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