DIY 列車自動運轉系統(單線往復)

除了閉塞以外,另一個希望能利用微型電腦板完成的,是單線往復運轉的功能。

由於仍未能弄清如何在不同方向使用不同的光敏電阻感應,故此此版本只用了1個置於中央的光敏電阻,控制來往兩個方向。


程式部分參考了網友張先生 的網站提供的程式。謹此致謝。


實際進行時,由於不同列車的用電量不同,故此每次換車便需要微調給電量,否則停車位置便是有很大的差異。

DIY 閉塞(2)

經過博客張先生的提示,將自己的想法加以改良,最後寫成Arduino 程式,並且以Arduino Nano 將之實物化。

套件主要由3部分組成:Arduino Nano, 光敏電阻模組,以及三盞LED。當中紅綠LED 模擬信號燈,黃色LED 模擬閉塞供電,日後會接駁繼電器,控制路軌供電。

原理是:當列車經過光敏電阻,觸發信號轉成紅色。

模擬路軌供電的黃色LED 在信號觸發後的2秒熄滅,代表有關信號燈前的閉塞(路軌供電區)斷電,理論上動力卡經過此處便會停止。延後2秒斷電的原因,是因為大部分模型列車的動力卡均設在中間,延後斷電時間,可以確保動力卡通過將會斷電的閉塞,防止列車未完全進入信號燈後的閉塞前停駛。

由於每個閉塞將會獨立處理,故此信號復位以時間而非下個閉塞的使用狀況為依歸。5秒後信號前的閉塞恢復供電。


利用mBlock 進行編碼

希望長假期有時間將此模組放在路軌上試驗。

DIY閉塞

一直有個夢想,在列車模型中做到像真車一樣的閉塞系統,讓複數的列車在同一軌道上行走。

日本的兩大廠商為著這份答卷,給出兩個很不同的答案。

KATO 關水金屬走了傳統的DCC道路,在列車上裝設感應器,利用PWM 的原理,將不同的電流分予不同的列車,從而讓列車可以各自以不同方向不同速度行駛,甚至還可以控制周圍如信號、聲效等。不過加裝感應器的成本甚高,而且也不是每一列模型車都適合裝上此一系統。

Tomix 則破格地在路軌上動手腳,祭出TNOS 這一系統出來。原理是利用各種感應器與閉塞(正式的鐵路用語是指某一行車區段,在此可以解讀為路軌上獨立的供電區間),將列車控制在某些區間內行駛或停止。好處是毋須改裝任何列車,成本亦比DCC 便宜,不過支出仍然有點高。

自己想動手做的,是類似Tomix 的系統,除了控制路軌供電外,亦希望連動閉塞訊號,以求更加像真。

以往自己做電路,恐防少不了一大堆電子零件又焊又貼。現在流行STEM, 很多不同的程式板如雨後春筍一般出現,繼之前買過Micro:bit 之後,更讓人驚喜的是 Arduino. Arduino 本身是意大利的程式板,不過由於開放源碼的關係,國內有許許多多兼容的程式板出售,最便宜不過港幣$20,比在深水埗買麵包板還要便宜。而且編程的程式亦有圖像介面,對數字編碼無感的我,的確有很大幫助。

這是構思中的電路佈置:列車經過軌道上的光敏電阻,觸發訊號,並在5秒後經繼電器停止訊號機前一段路軌的供電。設定5秒後停電的原因,是因為很多時火車模型並不是由第1卡提供動力,例如景山市最常見的6輛編成電車,動力卡一般設於第3或第4卡。如果車頭經過光敏電阻便立即斷電的話,可能整列列車會停在路軌。

稍後的長假期,希望有時間完成編程的工作。

在此特別感謝張先生無私分享他的Arduino 教程。

GM 小田急1000形 TN扣改裝

Green max 的小田急系列叫人又愛又恨。愛的是小田急通勤車的確是以Green max 出品最為齊備,但其摩打表現、車廂內裝等,一直不算十分可觀。

在之前嘗試自行組裝京成電鐵3700系之後,筆者認為自己的模型製作技巧仍不很好,於是在選購小田急1000形時,選擇了完成品。

既然稱為「完成品」,完成度當然很高,但對於標準勾造成的車間闊度,仍有點耿耿於懷。

唯有改裝車勾。


其中唐木田方向(下行)的車頭dummy 連結器被撤換,改為裝上說明書推介的 Tomix JC25。


一般通勤電車用的 TN扣 (如0337)價格較貴,一般一盒6隻需要 1000日元左右,故此在換裝中間的車勾時,改用了較為便宜的 0391,此款 TN扣24個只需約600日元,多為貨車使用,不過部分私鐵仍然使用此款車勾。在不清楚小田急 1000形使用哪種連結器的情況之下,為了節省成本,於是決定使用這款組裝較為費時的車扣。

不過雖說組裝費時,當組裝好車扣後,只消把車上原來的標準勾用點小技巧除掉,再把這貨車勾輕手套進原來的位置,便可完成換裝工作。如果使用0337,則需要拆開台車,把車勾連勾帶桿切斷,工夫可能更多。


未改裝前的標準勾,留意車間後方的電池印字。


改裝TN扣後的樣子,留意電池印字,可與上圖比較。

此車的頭尾燈並非常點類,可能下一個項目便是車燈改造了。

DIY 出發信號燈

繼踏切信號之後,再試作出發信號。
基本上使用Micro:bit ,將觸發信號後數秒歸零,便可省卻路軌感應器自動變成紅燈。另一方面,實際操作時,發現Micro:bit 的GPIO port 並非全部可以直接接駁LED使用(部分 GPIO port 跟Micro:bit 本體的部分功能連動,例如有兩個pin 是A B 兩個按鈕的觸發點),故此只使用了4個port, 把同一月台的出發和場內(列車到達時,指示列車進入月台的信號)信號連動。

不過仍是這句:數十港元可玩到這個效果,先收貨再想想改進方法吧。

DIY 踏切信號燈 (2)


完成了踏切信號燈本體的製作,之後便要處理列車接近時觸發信號燈的問題。

以micro:bit 網站的程式寫成的java script, 每當按鈕被觸發,閃燈系數便會+8,系數=1 的時候,代表燈號循環閃動1次,8即是8個循環。

理論上只要列車經過觸發點上的感應器,信號便會自動閃動8次然後熄滅。為單向行駛的軌道而言,這種設置已可完成並使用。不過問題是,家中的軌道設置是單線雙程的,如果只有其中一端裝設感應器,列車便只會在某個方向行駛時才會有燈號閃動,更大的問題是,列車行駛相反方向,在遠離平交道經過感應器時,便會引起誤鳴。

解決這個問題的方法,是平交道兩邊也裝設感應器,並且在程式下功夫。

方法是:當閃燈系數大於9的時候,閃燈系數會重置為0,亦即不再閃動。


實際操作方法

最後,將磁簧開關連上觸發按鈕,便完成工作了。

DIY 踏切信號燈 (1)

日本鐵路場景總少不了稱為「踏切」(Fumikiri)的平交道口,頻閃的紅燈給人壓迫感,列車快速駛過叫人印象深刻。

在模型場景中裝置原廠售賣的踏切,像真度雖高,不過費用也跟質素一樣高,而且裝置頗為大型,對場景的整體規劃也甚有影響。\

DIY 一個吧。

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使用的踏切組件是tomytec 鐵道collection 的踏切,售價在$100 以內。


加入LED 燈珠,先測試兩顆燈珠是否可以點亮。


在踏切信號松上加設鑽孔套上燈珠,兩顆燈珠定位後,操作正常。但實際操作時,估號機需要頻閃,故此需要特別的組件。


一般而言可以電路板操控頻閃,我選擇的是一台用作編程的微型電腦 microbit, 此電腦由英國機構BBC 研發用以推廣編程。由於是開放源碼的機器,故此在淘寶可以輕易找到兼容的機器,作價一般在$200 以內。當然如果有打算製作更複雜,或者三四個踏切時,使用有更多接口、處理能力更高的raspberry.


microbit 網站備有JavaScript editor, 熟悉編程的朋友當然得心應手,即使不懂編程,也可參考網站內的成品,再按需要修改。圖像化的介面讓初學者也能輕易掌握使用方法。

下一節將會介紹感應器的使用方法。

唐木田車站模組:土木篇(上)

2000年第一次遊日,坐著5000形,走到唐木田。自此對這個支線終點站念念不忘。

2016年夏,舊地重遊,決定要將它N scale 化。


由於使用Tomix 系統,只好在實物比例與配套性之間作出取捨。


利用在淘寶購入的地板膠片,切割出車站大堂的地板。


另一淘寶購入的便利店模型,貌似是Tomix 同類模型的變種。不過這便利店是要被切開當作散件使用的。


這些門口和櫥窗分別用作車站入口左右兩邊的商店。


其他部分的牆身立面則以 1mm 膠片切割完成。


以寶貼試裝,確認尺寸。


放在地板組件,確認尺寸正確。


在左邊的便利店。現實中便利店是開放式的,但因為未有做細緻位的準備,故此用了淘寶模型的組件,做了店舖式的便利店。


右邊的理髮店,利用greenmax 5層大樓的組件當作入口。


為解決地板太薄容易彎由的問題,在底部再加一塊 2mm 厚的膠板承托。


裝上DIY 的閘機(閘機製作法將於稍後公開)


蓋上假天花,在天窗位置加上膠板阻隔。四角留空預作 LED 燈件的擺放位置。


漸漸成型,前面看尚欠中央的圓拱頂。

B-train Shorty DD51加設車頭燈

今年暑假最後一項希望完成的項目,是在本身沒有預留位置的車輛加設車燈。

所謂的「沒有預留位置」,是指如 Tomix 的鐵道 Collection 系列,本身可以加裝動力部件行走,但車輛本身並沒有位置讓玩家加裝車頭車尾的先頭燈/後部燈 (Head light / Tail light),即使加上行走部件,這類車輛價格仍然比較便宜,不過沒有車頭車尾燈,總覺得有點欠缺。故此希望在這類車輛上加裝車頭車尾燈,特別是非營業車輛,如配合路軌檢查車使用的舊型國電。

為了完成這工作,上月遊日時,在某鐵路模型店買了一台二手的 B-train shorty 作為試驗對象,耗費800日元,折合約60港元。價格合理,而且即使試驗失敗,也不至於會影響現有車隊。


B-train Shorty 的特點是將常規的N 比例列車縮短,為地方有限的玩家提供另類的選擇。其短小造型甚得人心,故此兩大傳統鐵道模型廠家:關水金屬與 Tomix,都分別推出對應這種可愛小車的配件如行走部件、附隨車用金屬車輪,甚至是短半徑軌道系統,以求吸引原本在玩普通N 比例的玩家。 不過言歸正傳,因應成本問題,B-train shorty 並沒有加入任何燈具。此次加設,利用了上次購買用作交通信號燈的模型 LED, 冷白色,也是同色 20粒起購。另外因為 LED是 3V系統用,要使用在火車模型的 12V系統上,便需要加裝電阻。 經過 Current limiting Resistor calculater for LEDs 網站計算,額定 20ma, 3V 的 LED燈在12V系統上串聯時,需要使用 330ohm的電阻。不過我使用之前購入的 1kohm 電阻仍然可以點亮,故此在安全使用的考量下,使用了 1kohm 的電阻。


在 3V 的系統中並聯,成功點亮。


串聯時不亮,後來知道是串聯時, 需要將電路上所有 LED 的電壓相加,即2顆 3V 的LED 串聯,需要使用 6V 的電源才能點亮。


串聯的 LED 電線甚幼,難以手工連在一起。本身又沒有焊接工具,最後使用之前製作 DIY 室內燈時使用的剩餘銅片,剪成小塊再夾起兩條電線,成功。


在車殼相應地方鑽孔之後,也難以用人手將 LED 燈固定在適當位置,最後將燈放在大概位置後,灌入小量白膠漿,等待乾透。


在動力部分適當地方加入電阻,也沒有焊接,只是將電阻腳攝入集電銅片適當位置。負極的線端也加上銅片,攝入動力部分的另一邊集電銅片。
當然,事前要確認電流方向,否則車頭燈在車尾方向亮起便鬧笑話了。


小心收起電線,合起車殼與車底。放在路軌上通電,測試成效。留意後方的 Tomix キハ40 系 T車,用作對照用,以便觀察當時電流大小是否已能點亮普通的車燈。
車輛的車身較薄,漏光情況嚴重,不過 B-train shorty 本來就不預算用家加裝燈件的,而且售價平民化,故此也不要挑剔好了。


完成測試,放在車站拍攝照片。

是次加裝車頭燈只在DD51 的 1號頭 (1エンド) 進行,本來計畫是在2號頭嘗試加入2盞車頭燈外,也加入左邊尾燈以作「換入信號燈」(即機車在調動車卡時需要亮起以茲識別的車燈)。不過觀乎工序的複雜程度,可以會推到很後期才再作嘗試了。

道路用信號燈

半年前曾依照Diocolle.com 網站,製作鐵道用的光纖信號機,並將之放置在流動情景內,不過光度不是十分理想,尤其是在日照時間,在室內也幾乎看不到信號。在日本的Amazon 網站有一套4枝可以自動轉燈的套件發售,不過售價高達千來港元,令人咋舌。故此一直在找 3V 用,又夠細小的LED 獨立燈珠,放在信號機使用。結果,在淘寶找到了以模型裝飾為名的燈珠連焊線出售。


每顆燈珠售 2-3元人民幣,想想可是燈帶的好幾倍價錢,而且20顆同色才起貨,不過我想,賣的不只是LED,還有焊接的手工。為我這個沒有焊接工具的製作者來說,是用錢來買方便。


很早期購入的Tomytec 情景Collection 交通燈。當年購買時買了60年代,附有綠白斜間反光板的款式,剛好提供了較大的改裝空間。先試綠燈,在綠燈位置鑽洞,藏入綠色LED燈珠。


用白膠漿固定燈珠。不過兩條電線不知應該如何收起。


完成後試放在景山站前的交差點,效果滿意,日間加上室內燈光,燈號仍然清晰可見。


試用後,便用相同工序加上紅燈,並在相關位置切割珍珠板,將線段藏在「地底」,再加裝3腳2路撥動開關,以便控制紅綠燈。節省開支,黃燈就沒有加進去了。


可是發現另一問題:接駁景山市的電力裝置系統後,綠燈點亮時並無大問題。


不過紅燈點亮時,似乎因為系統負荷問題,其他的LED燈頓時變暗。

似乎開始要想想如何解決電源供應的問題了。

***補遺***


一星期後,試試加上電阻。因為沒有電工知識,高中時代物理成績亦不太好,在深水埗隨便買了1000ohm 的電阻,便試在獨立的回路嘗試是否能夠亮起一盞紅色或綠色 LED,結果是可以點亮的。故此便加進景山市內。
直接以電阻連結「中央供電系統」與電掣之間。


紅燈亮起,雖然光度沒有之前明亮,但仍可以接受。最少在日間室內有燈的情況下仍然清晰可見。


綠燈亮起,光度沒有之前的高,不過仍然比紅燈為高。