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技術 鉄道模型

出願人 成田技研株式会社
発明者 成田藤昭
出願日 2002年2月22日 (19年3ヶ月経過) 出願番号 2002-046088
公開日 2003年9月2日 (17年9ヶ月経過) 公開番号 2003-245477
状態 拒絶査定
技術分野 玩具
主要キーワード 基本パルス信号 IC化 双安定マルチバイブレータ 速度制御電圧 方向変換回路 鉄道模型 入力用コネクタ 電源供給側
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

模型電車走行状態の制御をレールを介して行うのではなく、模型電車ごとに個別に行えるようにする。

解決手段

レールから電源の供給を受けて走行する複数台の模型電車10−1,10−2,……10−n及び模型電車の走行動作を制御する主制御装置2を備え、模型電車のそれぞれは主制御装置2からの制御信号非接触状態で受信する受信部12、及びその受信部12が受信したその模型電車用の制御信号に基づいて駆動用モータを制御する電車制御部14を備えている。主制御装置2は模型電車の動作を制御する制御信号を模型電車ごとに作成する制御信号作成部4及び作成された制御信号を全模型電車の受信部12に向けて非接触状態で送信する送信部6を備えている。

概要

背景

鉄道模型では模型電車駆動源としてDCモータを搭載して車輪を駆動し、レールDC電源を供給して車輪を通して模型電車に電源を供給している。電車速度制御は、レールに供給するDC電源の電圧を上下させることにより行う。また電車の走行方向は供給するDC電源の極性切り替えることにより正方向と逆方向を制御している。

したがって、1つのレール上を走行する電車は同一条件で制御されることになり、1つのレール上を走行する複数の電車を互いに独立して操作することはできない。

概要

模型電車の走行状態の制御をレールを介して行うのではなく、模型電車ごとに個別に行えるようにする。

レールから電源の供給を受けて走行する複数台の模型電車10−1,10−2,……10−n及び模型電車の走行動作を制御する主制御装置2を備え、模型電車のそれぞれは主制御装置2からの制御信号非接触状態で受信する受信部12、及びその受信部12が受信したその模型電車用の制御信号に基づいて駆動用モータを制御する電車制御部14を備えている。主制御装置2は模型電車の動作を制御する制御信号を模型電車ごとに作成する制御信号作成部4及び作成された制御信号を全模型電車の受信部12に向けて非接触状態で送信する送信部6を備えている。

目的

模型電車の走行状態の制御をレールを介して行うのではなく、模型電車ごとに個別に行えるようにすることを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

導電性材料からなり、電源装置に接続されたレール車輪を回転させる駆動用モータを内蔵し前記レールから電源の供給を受けてレール上を走行する複数台模型電車、及び少なくとも前記模型電車の走行動作を制御する主制御装置を備えた鉄道模型であって、前記模型電車のそれぞれは前記主制御装置からの制御信号非接触状態で受信する受信部、及びその受信部が受信したその模型電車用の制御信号に基づいて駆動用モータの回転動作を少なくとも制御する電車制御部を備えており、前記主制御装置は前記模型電車の動作を制御する制御信号を模型電車ごとに作成する制御信号作成部及び作成された制御信号を全模型電車の前記受信部に向けて非接触状態で送信する送信部を備えていることを特徴とする鉄道模型。

請求項2

前記制御信号は各模型電車を識別するアドレス信号を含んでおり、各模型電車は各模型電車のアドレスを設定するアドレス設定部を備えており、各模型電車の電車制御部は受信した制御信号に含まれるアドレス信号を前記アドレス設定部により設定されているその模型電車自身のアドレスと比較し、一致したときにのみその制御信号に含まれる信号を有効なものとして利用できるようにするアドレス識別部を含んでいる請求項1に記載の鉄道模型。

請求項3

前記模型電車はヘッドライト室内灯及び警笛のうちの少なくとも1つの付属品を備えており、前記制御信号は前記付属品のオンオフを制御する付属品制御信号も含んでおり、前記模型電車の電車制御部は受信部が受信した制御信号に含まれる付属品制御信号に基づいて該当する前記付属品のオン/オフも制御するものである請求項1又は2に記載の鉄道模型。

請求項4

前記主制御装置は各模型電車に対応して模型電車の数だけの制御装置を備え、各制御装置は対応する模型電車ごとの前記制御信号作成部を備えており、それらの制御装置は1つが親機、残りが子機となり、親機と子機の間が制御信号送信用データバスで接続されており、前記送信部は親機にのみ設けられ、子機が作成した制御信号は前記データバスから親記を経て前記送信部から送信されるようになっている請求項1から3のいずれかに記載の鉄道模型。

請求項5

前記主制御装置は全模型電車の制御信号を繰り返して順次送信する請求項1から4のいずれかに記載の鉄道模型。

請求項6

前記制御信号には模型電車の走行方向が正方向であるか逆方向であるかを示す正逆信号も含まれており、前記主制御装置の制御信号作成部は正逆信号を切り替えようとする模型電車の走行が実質的に停止状態にあるときにのみ正逆信号を切り替えることができるようになっている請求項1から5のいずれかに記載の鉄道模型。

請求項7

前記模型電車の電車制御部は、前記主制御装置から送られている制御信号が途絶えたときは途絶える直前の制御信号に基づいて一定時間にわたって制御動作を継続するものである請求項1から6のいずれかに記載の鉄道模型。

請求項8

前記主制御装置は外部制御入力端子と、前記外部制御入力端子からの入力信号に基づいて前記送信部の送信動作を制御する送信制御部とを備えている請求項1から7のいずれかに記載の鉄道模型。

請求項9

前記主制御装置の送信部は赤外線発光素子を備え、前記模型電車の受信部は赤外線受光素子を備え、制御信号の送信を赤外線により行う請求項1から8のいずれかに記載の鉄道模型。

技術分野

0001

本発明は鉄道模型に関するものである。

背景技術

0002

鉄道模型では模型電車駆動源としてDCモータを搭載して車輪を駆動し、レールDC電源を供給して車輪を通して模型電車に電源を供給している。電車速度制御は、レールに供給するDC電源の電圧を上下させることにより行う。また電車の走行方向は供給するDC電源の極性切り替えることにより正方向と逆方向を制御している。

0003

したがって、1つのレール上を走行する電車は同一条件で制御されることになり、1つのレール上を走行する複数の電車を互いに独立して操作することはできない。

発明が解決しようとする課題

0004

模型電車の走行状態の制御をレールを介して行うのではなく、模型電車ごとに個別に行えるようにすることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0005

本発明では、複数の模型電車に対し、それぞれ固有制御信号を作成し、各模型電車はそれぞれの制御信号に従って走行するようにする。図1は本発明の鉄道模型を概略的に示したものであり、導電性材料からなり、電源装置に接続されたレール(図1では図示略)、車輪を回転させる駆動用モータを内蔵しレールから電源の供給を受けてレール上を走行する複数台の模型電車10−1,10−2,……10−n、及び少なくとも模型電車10−1,10−2,……10−nの走行動作を制御する主制御装置2を備えている。

0006

模型電車10−1,10−2,……10−nのそれぞれは主制御装置2からの制御信号を非接触状態で受信する受信部12、及びその受信部12が受信したその模型電車用の制御信号に基づいて駆動用モータの回転動作を少なくとも制御する電車制御部14を備えている。

0007

主制御装置2は模型電車10−1,10−2,……10−nの動作を制御する制御信号を模型電車10−1,10−2,……10−nごとに作成する制御信号作成部4及び作成された制御信号を全模型電車10−1,10−2,……10−nの受信部12に向けて非接触状態で送信する送信部6を備えている。

0008

主制御装置2の制御信号作成部4は複数の模型電車10−1,10−2,……10−nに対して模型電車10−1,10−2,……10−nごとにアドレスを設定しておく方法、それぞれの周波数を互いに異ならせておく方法、又はさらに他の互いに識別可能な方法によって模型電車10−1,10−2,……10−nごとの制御信号を作成し、送信部6が模型電車10−1,10−2,……10−nに向けて送信する。各模型電車10−1,10−2,……10−nは受信部12により制御信号を受信し、電車制御部14はアドレス、周波数又は他の識別方法によりその模型電車用の制御信号を識別し、その制御信号に従って電車の走行を制御する。

0009

このようにして、複数の模型電車10−1,10−2,……10−nが走行していても、それらの走行状態を互いに独立して制御できるようにもなる。従来のようなレールを介した制御ではないので、レールと模型電車10−1,10−2,……10−nとの対応関係はなく、1つのレール上を複数の模型電車が走行していてもよい。もちろん、複数のレール上を複数の模型電車が走行していてもよい。いずれにしても、複数の模型電車10−1,10−2,……10−nの走行状態を互いに独立して制御できる。

発明を実施するための最良の形態

0010

制御信号を模型電車10−1,10−2,……10−nごとに割り当てる方法の1つはアドレスを用いることであり、制御信号が各模型電車10−1,10−2,……10−nを識別するアドレス信号を含んだものとすることである。その場合、模型電車10−1,10−2,……10−nは各模型電車のアドレスを設定するアドレス設定部16を備えており、電車制御部14は受信した制御信号に含まれるアドレス信号をそのアドレス設定部16により設定されているその模型電車自身のアドレスと比較し、一致したときにのみその制御信号に含まれる信号を有効なものとして利用できるようにするアドレス識別部18を含んだものとすることができる。

0011

アドレスによる識別は制御信号としてデジタル信号を用いる場合に適している。模型電車10−1,10−2,……10−nはヘッドライト室内灯警笛などの付属品を備えている。それらの付属品のオンオフも主制御装置2から制御できるようになっているのが好ましい。そのために、制御信号はそれらの付属品のオン/オフを制御する付属品制御信号も含んでおり、模型電車の電車制御部14は受信部12が受信した制御信号に含まれる付属品制御信号に基づいて該当する付属品のオン/オフも制御するものとすることができる。

0012

主制御装置2の構成を模型電車10−1,10−2,……10−nと対応させるための1つの方法として、主制御装置2は各模型電車10−1,10−2,……10−nに対応して模型電車の数だけの制御装置を備え、各制御装置は対応する模型電車ごとの制御信号作成部4を備えたものとする。そして、それらの制御装置は1つが親機、残りが子機となり、親機と子機の間が制御信号送信用データバスで接続されており、送信部6は親機にのみ設けられ、子機が作成した制御信号はそのデータバスから親記を経て送信部6から送信されるようにすることができる。

0013

主制御装置2は全模型電車10−1,10−2,……10−nの制御信号を繰り返して順次送信するようになっているのが好ましい。これにより、全模型電車10−1,10−2,……10−nの走行を絶えず主制御装置2からの制御信号によって制御できるようになる。

0014

制御信号には模型電車10−1,10−2,……10−nの走行方向が正方向であるか逆方向であるかを示す正逆信号も含まれているようにすることができる。従来は走行方向の切替えもレールを介して行っていたが、これにより本発明では走行方向の切替えも主制御装置2からの制御信号により制御できるようになり、各模型電車10−1,10−2,……10−nでレールと関係なく独立して切り替えることができるようになる。その場合、模型電車の脱線などの事故を防ぐためには、主制御装置2の制御信号作成部4は正逆信号を切り替えようとする模型電車の走行が実質的に停止状態にあるときにのみ正逆信号を切り替えることができるようになっているのが好ましい。

0015

鉄道模型にはトンネルが設けられていたり、障害物があったりして、模型電車の走行位置によっては主制御装置2の送信部6からの制御信号が届きにくいことがある。そのような場合にも、その位置で電車が停止することのないようにするために、模型電車の電車制御部14は、主制御装置2から送られている制御信号が途絶えたときは途絶える直前の制御信号に基づいて一定時間にわたって制御動作を継続するものであることが好ましい。

0016

鉄道模型ではレールのポイント切替えができるものがある。そのポイント切替えをこの電車の制御信号の送信と同じ手段により行う場合に、両方の制御信号が混信するのを防ぐために、ポイント切替えの制御信号を送信するときはこの電車の制御信号の送信を一時停止するのが好ましい。そのために、主制御装置2は外部制御入力端子と、外部制御入力端子からの入力信号に基づいて送信部6の送信動作を制御する送信制御部19とを備えていることが好ましい。

0017

主制御装置2と模型電車の間は非接触の状態で制御信号を送信できればよく、電波赤外線を用いることができる。1つの好ましい形態は、主制御装置2の送信部6は赤外線LED(発光ダイオード)などの赤外線発光素子を備え、模型電車10−1,10−2,……10−nの受信部12は赤外線受光素子を備え、制御信号の送信を赤外線により行うようにしたものである。赤外線受光素子としては、GeフォトダイオードInGaAsフォトダイオード、PbS光導電素子、PbSe光導電素子、InAs光起電力素子焦電素子などを用いることができる。赤外線を用いると、周囲の電子機器からの影響を受けることがなく、周囲の電子機器に影響を与えることもない。

0018

図2は主制御装置の外観図を表わしたものである。主制御装置は1台の親機20と、1台又は複数台の子機22−1,……とから構成されている。図では1台の子機22−1のみが示されているが、他の子機も同じ構成であるので、他の子機も含めてこの子機22−1が子機を代表するものとして説明する。親機20と子機22−1の台数は、合計したものがレール上を走行する模型電車の台数に等しくなっている。子機22−1のデータバスはプラグ24とソケット26によって親機20に接続され、さらに子機が設けられている場合は、子機22−1のソケット26−1を介して次の子機のプラグが接続される。このようにして全ての子機22−1のデータバスが親機20に接続される。

0019

親機20及び子機22−1のそれぞれには模型電車の速度を調整する速度調整つまみ28,28−1が設けられている。30,30−1は模型電車の走行方向を切り替える正逆転切替えスイッチである。スイッチ32,32−1はそれぞれの主制御装置が対応している模型電車を指定するアドレスを設定するスイッチであり、例えばスライドスイッチやトグルスイッチからなっている。ここでは4個のスイッチが設けられ、16台の模型電車まで独立して制御できるようになっている。スイッチ34,34−1は主制御装置20,20−1への電源供給のオン/オフのための主電源スイッチである。36,36−1はそれぞれの模型電車の付属品であるヘッドライト、室内灯又は警笛をオン/オフするためのスイッチであり、それらの付属品の数だけのスイッチが設けられている。ここまで説明した機能は親機と子機で共通であり、それぞれが該当する模型電車の動作を互いに独立して制御できるように制御信号を作成するための構成である。

0020

一方、模型電車に対し制御信号を送信する機能は親機20だけが備えており、親機20は全て子機22−1の作成した制御信号を取り込み、親機20の作成した制御信号と共に、アドレスの順番に従って繰り返し制御信号を送出する機能を備えている。そのために、親機20にはソケット38によりポール40が取りつけられており、ポール40の先端には赤外線発光素子として赤外線LED42が支持具44により取りつけられている。支持具44は回転角度を調整できるようにポール40の先端に取りつけられており、LED42から発生する制御信号送信用の赤外線が全ての模型電車に届くように適当な角度に設定することができる。

0021

親機20は外部制御信号を入力することのできるコネクタ46を備えている。このコネクタ46から入力する外部制御信号は、例えばポイントの切替えなど、この鉄道模型の他の部分の制御に関するものである。例えばポイントの切替えも赤外線LEDによる赤外線を利用している場合には、電車の走行制御とポイント切替えのための赤外線とが同時に出力されることによって混信して誤動作するのを防ぐためである。そのため、例えばポイント切替えのための制御装置からこのコネクタ46を介して外部制御信号がパルス信号のHレベルの信号として入力されたときに、親機20による赤外線LED42の点灯を一時的に停止するように利用する。

0022

赤外線LED42をさらに高い位置に設置するのを容易にするために、例えば図2の右上に示されているような延長コード48を使用することができる。その延長コード48の一端のソケット38aを親機20に接続し、その他端のソケットにポール40を接続してLED42を高い位置に設置する。

0023

図3に主制御装置の内部回路の構成を示す。親機20に対してデータバス25を介して複数の子機22−1〜22−(n−1)が接続されている。親機20と子機22−1〜22−(n−1)はそれぞれ対応する模型電車の制御信号を発生するものであり、それぞれにアドレスが割り当てられている。

0024

親機20については内部の回路を詳細に示し、子機22−1〜22−(n−1)については記載を省略している。各子機22−1〜22−(n−1)の内部回路は、親機20の回路のうち、制御信号を送信する送信部に該当するLED42、その出力トランジスタQ3、及びそれらに接続された抵抗R12,R13を備えていない点、並びに外部制御入力端子46を備えていない点を除いて、親機20と同じ構成をしている。

0025

親機20について詳細に説明する。制御信号を作成したり、制御信号を送信したりするためにマイクロコンピュータ50を備えている。マイクロコンピュータ50には、アドレス信号を作成する4個のスイッチ32が接続され、それらのスイッチ32のオンとオフの組合わせにより16通りのアドレス信号を作成できるようになっている。図2に示されている速度調整つまみ28によってDC電圧が調整される可変抵抗器28aがマイクロコンピュータ50に接続されている。速度調整つまみ28の位置に従って可変抵抗器28aの中点のDC電圧が調整され、それがマイクロコンピュータ50に取り込まれる。取り込まれたDC電圧はマイクロコンピュータ50の内部でA/D変換されてデジタル信号となって処理される。

0026

55は方向変換回路であり、電車の走行方向を切り替える信号をコンパレータ52、スイッチSW6及び双安定マルチバイブレータフリップフロップ回路)54を備えており、その出力がマイクロコンピュータ50に接続されている。電車が高速で走っているときに急に走行方向を逆転すると脱線したりするために、方向変換回路55はそのような事態を防止する回路になっている。すなわち、コンパレータ52の非反転入力端子には電源電圧を抵抗R3とR4で分割した電圧を入力し、反転入力端子には可変抵抗器28aによる速度制御電圧VR1が入力されている。コンパレータ52からHレベルの信号が出力されるのが電車の速度が殆ど0付近となるようなVR1となるように、抵抗R3,R4が設定されている。コンパレータ52の出力端子ダイオードD1、抵抗R11を経て正逆切替えスイッチSW6に接続されている。スチッチSW6で切り替えられる2つの接点は、双安定マルチバイブレータ54のそれぞれの入力端子に接続されている。双安定マルチバイブレータ54は入力端子にHレベルの信号が印加されたときに状態を切り替えることができ、Hレベルの信号が印加されるまではそれまでの出力状態を保持する。この双安定マルチバイブレータ54の出力端子がマイクロコンピュータ50に接続されていることにより、スイッチSW6が切り替えられても電車の速度が0付近でしか双安定マルチバイブレータ54の出力が反転しないので、電車は急反転することが防止される。

0027

この方向変換回路55に替えて、マイクロコンピュータ50のソフトウエアにより同じ機能を果たすようにすることもできる。

0028

親機20に該当する電車のアドレスが“1”とすると、このアドレス“1”の電車のヘッドライト、室内灯及び警笛にそれぞれ対応するオン/オフ用の3個のスイッチ36がマイクロコンピュータ50に接続されている。34は電源スイッチで、電源35との接続を断続する。C1は電源の変動を吸収するコンデンサである。

0029

以上に説明した親機20についての回路は子機22−1〜22−(n−1)のそれぞれが等しく備えており、子機22−1〜22−(n−1)におけるアドレス設定用スイッチ32によりそれぞれの子機22−1〜22−(n−1)に固有のアドレスを設定するようになっている。親記のマイクロコンピュータ50は全ての子機22−1〜22−(n−1)が作成した制御信号をデータバス25を介して取り込み、アドレスの順番に従って出力する。

0030

次に、親機20に固有の回路である送信部6と送信制御部19(図2参照)について説明する。送信部6には、電源側からグランド側に沿って抵抗R12、赤外線LED42、及びNPNトランジスタQ3からなる回路が接続されている。トランジスタQ3のベースは抵抗R13を介してマイクロコンピュータ50に接続されている。制御信号はマイクロコンピュータ50からアドレスの順に抵抗R13を介してトランジスタQ3のベースに導入され、LED42が点灯される。

0031

外部制御入力端子46は親機20のマイクロコンピュータ50にのみ接続されている。外部制御入力端子46から外部制御信号としてHレベルのパルス信号が印加されると、その間マイクロコンピュータ50から出力トランジスタQ3への制御信号の送出が停止されるようにプログラムされている。そのプログラムにより実行される機能が送信制御部19である。

0032

図4に親機20のマイクロコンピュータ50の機能(A)と、親機20が出力する制御信号(B)を示す。図4(A)では、マイクロコンピュータ50はクロック発振部62を備え、水晶発振子60からの信号を基にしてクロック信号を作成する。可変抵抗器28aから速度制御電圧VR1を取り込んでデジタル信号に変換するためにA/D変換部64を備えている。制御信号作成部4aは、電車に動作の開始を促すヘッダー信号に続けて、スイッチ32からのアドレス信号、正逆切替え回路55からの進行方向正逆信号、A/D変換部64でデジタル信号に変換された速度制御電圧VR1及びスイッチ36からの付属品制御信号を取り込み、クロック発振部62からのクロック信号を基にして制御信号を作成する。制御信号を作成する機能は子機22−1〜22−(n−1)においても同じである。

0033

(B)に示される制御信号C1は親機20により作成させる信号であり、その下に信号の内容を詳細に示すように、ヘッダー信号S1、アドレス信号S2、正逆信号S3、速度制御信号S4及び付属品制御信号S5から構成されている。制御信号C2〜C16により示される制御信号は子機により作成される信号であり、親機が作成する制御信号C1と同じ信号の配列からなっている。

0034

子機で作成された制御信号C2〜C16はデータバス25を経て親機20のマイクロコンピュータ50に取り込まれ、親機のみが機能としてもつ出力制御部66においてアドレス順に並べられる。いま模型電車が16台するものとし、親機20と子機22−1〜22−(n−1)を合わせて16台が接続されているとすると、16個の制御信号C1〜C16が(B)のように並べられる。これで1サイクルとなり、このサイクルが繰り返しLED42から送信される。

0035

図5は1台の模型電車10を示したものである。その屋根の一部に受信部として赤外線受光素子12が設けられている。電車を走行させるモータを回転させたり動作の制御に使用される電源はレール68を介して車輪69から受ける。

0036

図6に電車の内部回路を示す。図1に示した電車制御部14の機能を実現するためにマイクロコンピュータ70が設けられている。電源はレール68を介して取り込まれ、その電源電圧の変動を吸収するためにコンデンサC3が設けられている。電源としては、例えば12VのDC電源が供給される。その電源から8Vの安定した電源を得るために電源供給側に8Vの出力を持つレギュレータ76が接続されている。また、それからさらに低い5Vの電源を得るために、レギュレータ76の出力端子に5Vの出力を持つレギュレータ78が接続されている。レギュレータ76や78は、例えば3端子レギュレータのような名称で市販されているICを利用することができる。C2,C1はそれぞれレギュレータ76,78の出力電圧の変動を吸収するためのコンデンサである。

0037

74はモータドライバー回路であり、車輪を回転させるDCモータ72を駆動するものであり、レギュレータ76の出力である8Vの電源の供給を受けてDCモータ72を駆動する。DCモータ72はパルス駆動により回転数を変化させるものである。モータドライバー回路74は、以下の後述の図7の説明にあるように、入力した駆動パルス信号デューティに基づいてDCモータ72の回転速度を制御するものであり、IC化された回路が市販されている。

0038

マイクロコンピュータ70にはこの電車のアドレスを設定する4個のスイッチ80が接続されている。受光素子12は主制御装置からの赤外線による信号を受光するものであり、その出力端子がマイクロコンピュータ70に接続されている。受光素子12とマイクロコンピュータ70の電源としてレギュレータ78により安定化された5Vの電源が供給される。

0039

マイクロコンピュータ70は受光素子12が受光した主制御装置からの信号から、その信号がその電車のアドレスのものと一致したときに、その制御信号に従ってモータドライバー回路74を制御してモータ72を駆動させる。そのために、マイクロコンピュータ70は、スイッチ80で設定されたアドレスと制御信号のもつアドレスとを比較して、その制御信号のアドレスがその電車のアドレスと一致したときだけモータ72を駆動する。

0040

マイクロコンピュータ70は、制御信号を基にしてモータの正転(Lレベル)、逆転(Hレベル)の信号及びモータの回転数に対応するパルスデータをモータ72、付属品のオン/オフ制御用の信号を出力する。

0041

図7はモータ72を駆動するための駆動信号を表わしたものであり、マイクロコンピュータ70からモータドライバー回路74に供給される信号を表わしている。その駆動信号は、モータ72の回転速度を制御する駆動パルス信号とモータ72の正転と逆転を制御す正逆制御信号とを含んでいる。

0042

駆動パルス信号は、HレベルとLレベルのパルス時間が等しい信号S11を基本パルス信号とし、周期を一定にしてパルスのデューティを変化させることにより回転数を制御するものである。低速の場合は、信号S12に示されるように、Hレベルのパルス時間T1を基本パルスより短くする。それにより、モータがオンになる区間が少なくなるため、モータは低速回転となり、電車も低速走行となる。Hレベルの時間T1が0になるとモータは停止する。逆に高速の駆動パルスS14ではHレベルの時間T3を基本パルスよりも長くすることにより回転数が増加する。時間T3が長くなるほどモータがオンの状態が多くなるため、モータは高速回転となり、電車も高速走行となる。駆動パルスS13はHレベルの時間T2が駆動パルスS12とS14の中間の長さであり、中速用の駆動パルスである。

0043

正逆制御信号はモータ72の正転と逆転を指定するための信号である。正逆制御信号がLレベルであるときは、電車が正方向に走行するように、モータドライブ回路74がモータ72の電流方向を正方向にして回転させる。正逆制御信号がHレベルであるときは、電車が逆方向に走行するように、モータドライブ回路74がモータ72の電流方向を逆方向にして逆回転させる。図3の方向変換回路55で説明したように、正逆制御信号が反転するのは電車の走行速度がほとんど0の状態のときに限られる。

0044

次に、図8により主制御装置における親機の動作をまとめて示す。親機20と子機22−1〜22−(n−1)それぞれで該当する電車用の制御信号を作成する。親機20は親機20が作成した制御信号と子機22−1〜22−(n−1)が作成した制御信号からアドレス順に取り込んでLED42から出力する操作を繰り返す。最後のアドレスまで出力を終えると、再び最初のアドレスに戻り、動作中はこのサイクルを繰り返す。

0045

もし、このサイクルのどこかで外部制御入力端子からパルス信号が入力されたときは、図8の動作を停止し、その信号が無くなるまで停止状態で待機する。外部制御信号が無くなると再び図8フローを繰り返す。

0046

図9に模型電車10−1〜10−nの動作を示す。主制御装置2から送られる赤外線の制御信号を受光素子12で受信すると、その制御信号に含まれるヘッダー信号S1により制御信号の受信を認識し、次にその制御信号のアドレス信号S2がその電車のスイッチ80により設定されているアドレスと一致するか否かを判定する。一致したときは次の正逆制御信号S3により回転方向が正逆いずれであるかを判定する。次に速度制御信号S4に基づいてモータ72の駆動を制御する。次に付属品制御信号S5に基づいて付属品のオン/オフを制御する。

0047

その後、タイマーリセットし、再度タイマーを一定時間、例えば1分間又は2分間というようにセットして、次の制御信号の受信を待つ。主制御装置2からは繰り返し制御信号が送られているので、次の制御信号を受信し、アドレスが一致しなければ動作を継続して次の制御信号を待つ。

0048

タイマーは、電車がトンネルに入ったときなど、制御信号を受信することができない状態になった場合でもトンネルの中で電車が停止しないようにするためのものであり、タイマーにより設定された一定時間は動作を継続する時間である。その一定時間を経過しても制御信号を受信することができなかったり、制御信号を受信してもアドレス信号の一致した制御信号が一定時間にわたって受信できなかったりしたときは動作を停止する。

0049

レールに供給される電源のスイッチがオフになった場合や、速度制御信号が電圧0を示すものになったときには電車はその位置で停止する。

発明の効果

0050

本発明の鉄道模型は、導電性材料からなり、電源装置に接続されたレール、車輪を回転させる駆動用モータを内蔵しレールから電源の供給を受けてレール上を走行する複数台の模型電車、及び少なくとも模型電車の走行動作を制御する主制御装置を備え、模型電車は主制御装置からの制御信号を非接触状態で受信する受信部、及び受信部が受信したその模型電車用の制御信号に基づいて駆動用モータの回転動作を少なくとも制御する電車制御部を備えており、主制御装置は模型電車の動作を制御する制御信号を模型電車ごとに作成する制御信号作成部及び作成された制御信号を全模型電車の受信部に向けて非接触状態で送信する送信部を備えているので、複数の模型電車が走行していても、それらの走行状態を互いに独立して制御できるようにもなる。従来のようなレールを介した制御ではないので、レールと模型電車との対応関係はなく、1つ又は複数のレール上を複数の模型電車が独立して走行することができるようになる。

図面の簡単な説明

0051

図1本発明の鉄道模型を概略的に示すブロック図である。
図2主制御装置の外観図を表わす斜視図である。
図3主制御装置の内部回路の構成を示す回路図である。
図4(A)は主制御装置の親機におけるマイクロコンピュータの機能を示すブロック図、(B)は親機が出力する制御信号を示す図である。
図51台の模型電車を示す斜視図である。
図6電車の内部回路を示す回路図である。
図7モータを駆動するための駆動信号を表わす波形図である。
図8主制御装置における親機の動作を示すフローチャート図である。
図9模型電車の動作を示すフローチャート図である。

--

0052

2主制御装置
4制御信号作成部
6 送信部
10−1,10−2,……10−n模型電車
12 受信部
14電車制御部
16アドレス設定部
18アドレス識別部
19送信制御部
20 主制御装置の親機
22−1,……22−(n−1) 主制御装置の子機
28,28−1速度調整つまみ
28a可変抵抗器
30,30−1,80 正逆転切替えスイッチ
32,32−1アドレス設定スイッチ
36,36−1付属品オン/オフ用のスイッチである
42赤外線LED
46外部制御信号入力用コネクタ
50,70マイクロコンピュータ
55方向変換回路
68レール
72DCモータ
74モータドライバー回路

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