ワールド工芸の汽車会社製 １C１タンクキット を組み上げました。

子供が3人独立したとはいえ、1部屋レイアウト専用ルームにするわけにもいかないので、遊休のベッド上に900×1800mmのスペースを確保し、下図「レイアウトの構造」のように容易に分解、移設もできるように、ホームセンターで購入した900×600×12mm厚のベニア板3枚の連結式としました。
架台は写真のように、ホームセンターのDIYコーナーで売られている矢崎化工のイレクターで、こちらも分割して移動できるように組み上げ、その上にベニア板を敷き、若草色のフロアマットを張りR365の小判型エンドレスに待避線とヤード、ターンテーブルを設けました。
8本の支柱は接着せず、もっと長いものと交換可能になっています。
現在の高さはベッドに乗せた場合、椅子に座って運転すると丁度目線が車両と同じような位置で、中々良い感じになります。
列車制御電源、ポイント、ターンテーブル制御電源は右側のコントロール盤からアンフェノール50PINケーブル1本で供給され、3つのユニット間は下図「ユニット間の導通の仕組み」のように、ケーブル数だけ並べたリン青銅0.1t4mm幅の帯板を経由して通電されるように工夫しました。
接触不良が懸念されますが今のところ良好です。 時が経つと定期的な酸化膜除去作業が必要となるかもしれません。
下の写真はアンフェノール・フルピッチ50PINケーブルのレイアウト側の接続部の写真です。
電気的な接続はこのケーブル1本です。
CDドライブやMOドライブなど初期のSCSI機器の接続に使われていたもので、我が家では既に処分してしまいましたが、名古屋大須のジャンク屋さんで偶々新品を見つけ、当時の1/3程度の価格で入手することが出来ました。
現在のところ50PINのうち使用しているのは半分くらいです。
SCSI機器自体現在も売られているのでしょうか？それにしても旧規格のケーブルも変なところで役に立つものですね。
ベッドを使う時は、レイアウトはベッド下に格納します。そのため高さが制限され、基本的に背の高いストラクチャーは設けられません。
後述のPWMパワーパックによる加速、楕行、減速をパラメータを変えて楽しんだり、自動運転を行うのを主目的としました。
レール敷設直後は、分岐器でのSLの先輪の脱線に悩まされましたが、先輪に荷重をかける工夫をしたり、尖端軌条の修正などを行った結果、現在では皆無になりました。
分解、車による移動、組み立て、運転も実際に1回行いましたが、細かい問題点も出てきましたので少しずつ改善を進めています。
同じ大きさでも定尺物のベニア板1枚で作成すれば電気的な工事の工数は格段に減ったのでしょうが、3分割して軽自動車でも運べる、というのが元々の筆者のスペックでした。
2010年2月下の写真のようにSANYO DENKI製の1パルス0.9度の2相ユニポーラのステッピングモータ(TYPE 103-4902-0653)を動力源としたターンテーブルが稼働を開始しました。
ターンテーブルはTOMIXから発売されていますが、隠居の身なので自作しました。
使用したステッピングモータの径5mmの軸が非常に硬く、5mmほど切り落とすのに金工用鋸刃を2本も折ってしまいました。
PICマイコンを使用したドライバ基板は、後述するように秋月電子通商のキットを組んだもので、TOP写真の右側の制御盤に格納してあります。
そのままではターンテーブルとしては回転数が早過ぎました。
説明書によると回転数を下げるには、キットの回路図の電解コンデンサC5を10uFから470uFに、固定抵抗R1の値を上げるように書いてありましたが、PICマイコン得意のダミーのループによる遅延サブルーチンで周速度を制御しています。
ステッピングモータは停止時にも電力を消費するので、駆動スイッチは押しボタン式とし、3接点のロータリースイッチで、CW(clockwise)、STOP、CCW(counterclockwise)を選択し移動時のみ通電するようにしました。
1パルス0.75度のステッピングモータが欲しかったのですが入手できたステッピングモータは1パルス0.9度なので扇形のレールは20パルス、18度刻みで10線配置しました。
さすがに停止位置の再現性は抜群で、ステッピングモータのメリットを活かして、押しボタンひと押しごとに20パルス(18度)送るようにプログラムしました。
本体を構成する材料はホームセンターで求めた発泡塩ビや田宮のプラ板で軽量化を図ってあります。
右の写真は各レールへの給電のための0.1tリン青銅板製の接点を埋め込んだところですが、モータが非力なので、接点群の圧の調整には苦労しました。
少々大げさですが、筆者の50数年にわたる鉄道模型人生でターンテーブルの自作は初めての経験だったので、楽しみながら工作出来ました。
将来、京都の梅小路機関区のような扇形機関庫を作ってみようと思っています。
2010年1月、マグネ・マティックカプラーの電磁石による遠隔開放システムを導入しましたので、ターンテーブルとのコンビで牽引機の付け換え作業が楽しくなりました。
しいのみ鉄道の経営規模からすると随分規模の大きなターンテーブルを作ってしまったものですが、いつのまにか一杯になりあふれた蒸機は展示ケースに移動してもらいました。
明治30（1898）年製のBauldwin8105から昭和23(1948)年製のC62まで、約50年間にわたり欧米及び日本で製造された蒸機を日替わりで運転出来る模型鉄道の楽しさを満喫しています。

単なる電圧制御のパワーパックでは面白くないので、PICマイコンと東芝のDCモータ用のドライバーICを利用したPWM(Pulse Width Modulation)方式で自作しました。
PWMとは、周期、加える電圧を一定にして、通電する「1」、しない「0」の割合を可変してモータの回転数等を制御する方法です。
ブラシ式DCモータのようにイナーシャの小さいものを動力源とする模型を実感的に制御するにはまさにピッタリの方法です。
時間はたっぷりあるのでPICアセンブラを勉強し、ブレッドボードで回路を確認しながら最終的に写真のような外観としました。
ツマミがずらりと並んでいますが、ほとんどPICのポートにつながったロータリースイッチです。
日本のPICマイコン界の草分け的存在である名古屋出身の後閑哲也先生の書籍がソフト、ハード両方の製作に非常に参考になりました。メールで も筆者の素朴な質問に懇切な回答をいただき、あまり回り道せずに完成させることが出来ました。
筐体内部写真の右上の基板がPICマイコンと東芝TA7291P（左の写真の中央のIC）による本パワーパックの心臓部です。
使用したPICマイコンはPIC16F873Aという28PINのもの（左の写真の左端のチップ）で、PWM機能が2セット準備されており、入出力ポートも20個あり何とか間に合いました。
実験の結果から、PICのクロックは20MHzとし、PWMの周期は4.88kHz、デューティの分解能は255(0FFH)に設定しました。
ドライバーICは東芝のDCモータ用フルブリッジドライバTA7291Pというもので、発熱が懸念されましたが、Nゲージのモータ1個駆動分の電流は0.15A程度で全然心配ありませんでした。
PICマイコンが400円、東芝のTA7291Pが2個で300円、こんな優秀なデバイスがこのような価格で売られているのは隠居の身としては本当に助かります。
筆者が高校生の頃、機芸出版社の「鉄道模型趣味」誌にトランジスタコントローラなるものがが発表されました。新しい物好きの筆者は、小遣いをためて秋葉原で部品を買い集め、徹夜で作り上げました。モータをつないでボリュームを回 し、回転数がゆっくりと上がっていったときの感動は今なお鮮明です。
当時苦労したハードウェアもこの基板1枚に集約されていると思うと感慨ひとしおです。
中央のトランスは1A、左奥のユニバーサル基板がDC12V整流部で、ブリッジダイオードと後述のスイッチングレギュレータが中枢部品です。
左手前は、スイッチング電源で、ポイントマシンとPICマイコン のDC5Vを発生する中央の小さな基板にDC12Vを供給しています。
ノイズを拾って誤動作しないように、PICの入力端子の近傍に1uFのパスコンを付けてあります。
右下の黒い基板は、秋月電子通商のキットのサウンド記録再生ボードです。
基板中央のAPR9600という台湾のAPLUS社のIC（上の右側のIC）は8種類まで音源を選択できるモードも設定可能なので、改造して4種類の汽笛サウンドを記録し、ロータリースイッチで選択できるようにしました。
PWMとはいえ、電圧計には積分された電圧が表示されます。右側にもバランスを取って電流計を配しました。電流計の下に汽笛の押しボタンを設けました。
TOP写真の手前左の大きなツマミが主幹制御器で0から6までの7ノッチ、右はブレーキで3段階、直径50mmの黒仕上げの大きなアルミムクのツマミは名古屋大須アメ横のジャンクショップで偶然見つけたもので気に入っています。
ブレーキを掛けたまま、主幹制御器を回すと警報ブザーが鳴ります。
左はマスコン位置「１」（デューティ約５１％）、右は「 ６」（デューティ約８０％）の時の波形を知人にデジタルオシロスコープで記録してもらったものです。12Vの通電時間（波形のhighの部分）が変化しているのが良く分かります。
コントローラの真ん中にあるのは正転・停止・逆転スイッチで、ソフト制御も可能だったのですが2段3接点のロータリーSWを使用しました。
中段の左手が、初速デューティ値の設定ロータリースイッチです。車両や牽引荷重によって実際にモータが回り出すデューティ値が異なるので31.4%、43.1%、47.1%、51.4%の4段階用意しました。
中段の右手のツマミは4段階の加速度設定のロータリースイッチで、動力車は後述するように原則C型のSLなのですが、単行、軽列車、重量貨物、重連などのケースを想定して加速度を4段階設け、主幹制御器で設定した目標デューティ値までを一つずつ上げていくときの遅延パラメータを設定してあります。これらのパラメータが何回でも書き換えられるのがPICマイコンの強みです。
2つのメータの間にあるのは秋月通商の通販で購入したHRD12003Eという12V3Aチョッパー方式の可変型スイッチングレギュレータ（これも300円！）の電圧微調整用 の抵抗値を変えるロータリースイッチです。
左の写真はポイントとターンテーブルのコントロール盤です。
ケースは、並べて使用しても見栄えが良いようにパワーパックと同じタカチ製を使いました。
ポイント切り替え用のトグルスイッチと通電表示のBLUEのLED、ターンテーブルの回転方向スイッチ、ステッピングモータの電源押しボタンスイッチを配置しました。
右下は内部の写真で、左側端の3本の黒いケーブルはパワーパックから供給されている電源です。奥から運転用のPWM電源、PIC制御用のDC5V、ポイントマシン用のDC12Vです。
誤接続しないよう右下の写真のようにEIAJ#2、#3、#4の3つの径の異なるコネクタを使い分けました。

配線が下手くそで恥ずかしいのですが、基板が４枚収められており、右奥の２段がポイント制御用で、PIC16F873Aでそれぞれ7個の東芝TA7291Pをコントロールします。
TA7291Pのソケットは ２枚の基板で全部で16個分ありますが、写真でもお分かりのように使用するのはそれぞれ7個です。
ポイントの切り替えは制御盤の線路図上のトグルスイッチで行います。KATOのポイント用のスイッチは非常に良くできていて、切り替える瞬間にコンマ何秒か通電して、切り替えたあとは遮断される機構になっていますが、筆者はこれをPICマイコンとTA7291Aのコンビで行っています。
トグルスイッチの切り替えにより、上の写真のようにコントロール盤の通電されている区間のLEDが点灯します。線路パターンは0.5mm厚プラ板から一体で切り抜き、 半光沢のグリーンを吹き付けました。
トグルスイッチは小型の6P型で、LED点灯制御とPICへのポイント切替信号と2つの役目を果たしています。
トグルスイッチを操作すると、ポイントを切り替える方向に応じて＋−を切り替えたDC12Vを0.3秒間（もっと短縮できそうです。）だけ通電するようなプログラムを書き込みました。
ポイントが全部で１４個あるので、#1から#7までと#8から#14まで、2枚の基板に搭載されたPICでトグルSWが切り替わったか1サイクルサーチし終えると0.6秒間待機した後、また元に戻ってサーチし続けます。
このあたりはリレーとタイマーで回路を組むと大変だったと思いますが、PICとTA7291Pを組み合わせると容易です。
つぶら線の6.5ｍｍゲージのポイントは、説明書に切替後1秒間は待機するように書かれていましたので、プログラムもそのように修整しました。通電時間も0.2secにしました。
新線のつぶら線は5月には敷設は終わっていたのですが、夏の間は暑くてハンダゴテをにぎる気にもならず、配線してポイントの遠隔操作が出来るようになったのは 秋の声を聞く10月になってからでした。
600V電化区間の「ひこばえ線」、Ｎナロー（6.5mm）の「つぶら線」の速度制御機構は、写真の左側の縦長の基板に納められており、PICによるPWM制御ではなく、上述のHRD12003Eを2個使ってボリュームで電圧を可変しています。
内部写真の手前中央の緑色の基板が先述した秋月電子通商のステッピングモータ駆動用のドライブ基板です。
そのままではターンテーブルの動力としては回転数が高く、キットではコンデンサと抵抗の値を変えて、微調整できるようになっているのですが、筆者は回路はそのままでPICマイコンをキット同梱のPIC16F54からPIC16F84Aに交換し、パルスの発生間隔をPIC常套の遅延サブルーチンで調整するようにしました。

2009年9月、Nゲージのレイアウトの空きスペースにR216mmの小判型エンドレスの「ひこばえ線」を敷設して運行することにしました。
左写真の名鉄モ７５０の他、主に単行の似合う、名鉄モ５１０、東急たま電デハ８０など筆者好みの旧型電車 を交代で運行しています。
左側は、Nナロー(6.5mm)のつぶら線のエンドレスとヤードす。
田植えが済んだばかりの水面を、薫風が吹き抜けて行きました。
MODEMOさんが「ひこばえ線」にマッチする、個性的なオールドタイマーのボギー電車を製品化してくれるので、同社のホームページを時々覗いています。
京阪電鉄60型「びわこ号」を準備中とのことなので期待しています。
　

８．Nナローの「しいのみ鉄道つぶら線」

2011年5月、若葉の季節にしいのみ鉄道の600V電化区間の 「ひこばえ線」のエンドレスのさらに内側に、Zゲージのレールを利用したＮナロー（6.5mm）の「つぶら線」が開通しました。
路線は待避線つきの１９０Rの小判型エンドレス、車両は開通当初はトーマモデルワークスのキットを組んだＢ型ディーゼル機関車と2軸の貨車2両とワールド工芸のキットを組み上げた尾小屋鉄道のキハ2、西大寺鉄道キハ5で 、細々と営業を開始しました。
2011年11月、気動車ばかりだった「つぶら線」にも、やっと待ちに待った蒸気機関車がやってきました。
トーマモデルワークスが満を持して発売したキットを組み上げた、井笠鉄道のコッペル製Bタンクです。
サイドロッドこそ省略されていますが、２軸駆動で超スロー運転もきく優れモノです。
コッペルはもう1台組み上げ、こげ茶色に塗装してみました。続いて2011年末に発売された井笠鉄道の５号機ポーターのBタンクも組み上げ、こちらはもっと明るい茶色（英空軍迷彩色）に仕上げました。
小さな機関車なので艶消しの黒では可哀そうなので、写真のように色々変えています。
つぶら線の車両はワールド工芸、トーマモデルワークス両社のキットを組み立てたものばかりですが、写真のように、いつの間にか大所帯になってしまいました。
既に廃線になってしまった各地の軽便鉄道の名物車両が時空を超えて再会し、同じ鉄路を走ることが出来るのも模型鉄道の楽しみです。
単端はワールド工芸のキットですが、つぶら線にはターンテーブルが無いので、背中合わせに連結して逆行運転も可能にしています。
両社共に今後もNナローの好ましい車両のキットを出してくれそうなので、これからも楽しみにしています。
2011年10月2日に東京目黒のさつき会館で行われた軽便祭の素晴らしいレイアウトを見学して、これからはしいのみ鉄道もシーナリィにも力を入れていこうと思い、筆者は古街道を歩きも趣味としているので、つぶら線の内側にキットや既製品を利用して宿場町を再現してみました。
当時の藩主が防御上（？）の理由で湾曲させた街道に、明治まで栄えた宿場町という 設定で町割りをしました。昔懐かしいボンネットバスが狭い街道を、ゆっくりとしたスピードですれ違って行きます。
２０１２年春つぶら線に５両目の機関車が入線してきました。井笠鉄道の３号機タイプのポーター製Bタンクです。
左の写真はコッペル兄弟とポーター姉妹の入線記念写真です。先に入線した順番に並んでもらいました。
１号機がディーゼル機関車で、後はすべて蒸気機関車というのもおかしいですが、機関車が６両在籍し、牽かせる車両が貨車２両では赤字転落も時間の問題です。
社長としては、早く客車を導入し、地元住民の足としての信頼感を勝ち取らなくては、つぶら線の将来は無いと思っているのですが。