ソルティのポイント切替を手伝おう!

tagiru@SXD.Media.TUT
2017.07.11

プラレールをバージョンアップ! 親子の絆もバージョンアップ! 第3弾!

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レシピの生い立ち

ちびっ子の大好きなプラレール。MESHのボタンタグとGPIOタグで「ポイント切替」遊び。ポイントとは、鉄道線路において線路を分岐させ、車両の進路を選択する機構。LEDタグの信号機も添えて、「楽しい!楽しい!」とぴょんぴょん。プラレールのバージョンアップで、親子の絆もバージョンアップ!

このレシピで使う素材

素材:ポイントの先端が裏と表で繋がった分岐レール、サーボモーター(SG90)、配線用のワイヤー(3本、両端がオス)、輪ゴム、ゼムクリップ、CDケース
道具:ラジオペンチ、ドリル(3mm)、カッター

作り方
1

ボタンタグの「1回押されたら」によって、まずGPIOタグの「電源出力」をオンにし、スイッチタグの「順番に切り替える」の2切替を介し、GPIOタグの「PWM出力」の2値を切り替えることにより、接続したサーボモーター(SG90)のアームを制御し、針金でつないだポイントレールのポイントを切り替えるという仕掛け。

2

まずは、素材と道具をそろえましょう。サーボモーターを固定する台座は薄型CDケース(廃品利用)にドリルで写真のように4箇所穴を開けて使用しました。また、制御対象の分岐レールは、ポイント(稼動部分の黄色の部品)の先端がレールの表面と裏面とで繋がっているタイプのものを選びましょう。サーボモーターのアームと針金でつなぐ際に、裏面からこの結合部分につなぎます。次項の図のように、レールを上から見ると「レールに長細い穴」が黄色い部品の先端にあいているのが特徴です。なお、この図で使用しているのは「R-11 ターンアウトレール」です。

3

サーボモーターは図のように輪ゴムで台座に開けた穴を利用して固定します。輪ゴムの端をつまんで細くして穴から台座の下へ通し、もうひとつの穴から台座の上へ通し、サーボモーターのでっぱりに引っ掛けます。反対側も同様にすることで固定できます。サーボモーターのケーブルは、茶色をGPIOタグの5番ピン(GND)へ、赤色を1番ピン(電源)へ、橙色を10番ピン(PWM出力)へ、それぞれ両端がオスの配線用のワイヤーでつなぎます。(まだ、針金でポイントレールとつなぐ作業は行わないで下さい)

4

ボタンタグを押したら、まずGPIOタグの「電源出力」をオンにし、スイッチタグの「順番に切り替える」の2切替を介し、GPIOタグの「PWM出力」の2値を切り替えるように設定します。最初に数値を変えながらサーボモーターのアームの稼動範囲の最大値と最小値を割り出します(PWM出力の参考値:8-28)。これを元に中央値を割り出し(参考値:18)、そのときにアームが真上になるようにアームの取り付けを調整します。ポイントレールのポイントの移動距離とおよそ同じになるアームの稼動範囲を割り出します(参考値:13と23)。ついでに、サーボモーターへの電源供給を1秒後にオフにする仕掛けも加えておきましょう。

5

ラジオペンチでゼムクリップを伸ばして針金にします。針金の一方の端をラジオペンチで「釣り針」型に曲げてポイントレールのポイントに下から通して、更に端を曲げて外れないように加工します。図のように針金を一番押し込んだ状態(この場合は、レールが直進状態)にして、針金のもう一方の端を持ち上げ、針金の途中から軽く「く」の字にまげておきます。サーボモーターのアームを図のようにレール側に倒し、この状態でアームの一番先の穴に針金が通るように調整します。アームと針金が外れないように針金を上から見た場合に「ひ」の字になるように曲げておきます。「ひ」の字の一番下でアームの穴を通過している状態になります。

6

あとは微調整をして出来上がりです。ポイントが無理なく動くようにPWM出力の値を調整してください。また、CDケースの端を少しカッターなどで削り、レールがはまるようにするとレールが固定されて切替動作が安定します。お好みで、LEDタグで信号機を添えてみてください。図では2つのLEDタグを使用して、進むことができる側のレールの信号が青、もう一方が赤になるように設定しています。また、別レシピの「トーマスのマスコンをつくってみよう!」を参考に、動きタグで別のGPIOタグを介して動力車のモーターを制御することで、車両とポイントの両方をMESHで制御できるようになります。

7

おまけ:3つに分岐するタイプのレールの場合には、動きタグで制御したほうが便利です。「向きが変わったら」で上下表裏は直進、左は左折、右は右折にそれぞれ割り当てました。なお、このレシピでは「R-16 自動ポイントレール」を使用し、切替レバーのある側と線路をはさんで反対側のポイント横の側面にドリルで1mmの穴をあけ、ゼムクリップを伸ばした針金を通して裏面からポイントをガイドしているネジにつないで、サーボモーターで制御する形式で実施しました。

ボタンタグを押すとGPIOタグのPWM出力によってサーボモーターを制御してプラレールのポイントを切り替える仕掛け。おまけで、信号機に見立てた2つのLEDタグも合わせて制御。その他、お好みで動力車制御の仕掛け(「トーマスのマスコンをつくってみよう!」参照)やスピーカータグも加えてみてください。

作者プロフィール
tagiru@SXD.Media.TUT

大学の演習講師

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さまざまな機能を持ったブロック形状の電子 "MESHタグ" を"MESHアプリ" 上でつなげることにより、あなたの「あったらいいな」を実現できる。それがMESHです。 難しいプログラミングや電子工作の知識は必要ありません。IoT(モノ・コトのインターネット化)を活用した仕組みも簡単に実現します。

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