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概要

 S88とはメルクリンの16portの在線検知を行うモジュールのことだそうです。
 今回の基板は、DSMainR5,DSMainR4,DCC/MM2シールドR5Dに接続できる光検知方式の在線検知センサです。
 別方式である電流検知方式の16port版はNucky様が製作しております。用途に合わせてお選びいただければと思います。
・最終基板扱い。ただし、RAIL DATA信号のスルーには対応していない。次回製作時に対応予定。現基板でもジャンパすれば対応できます。
・PICベースに作成しておりAnalog Inが使える14portのみのモジュール。
・S88の入力、出力はRJ45ポートになる。
・電源はS88の線を流れてくる5V電源を使用する。前回の反省から外部電源(5V)にも対応している。なお、12Vを流すと、耐圧の問題からPIC、Photo Reflectorが破壊される。
・デイジーチェーン可能。ただし、2個接続までしか試したことはない。
・S88は16port単位でポートを占有する。ソースで切り替え可能。
・センサ(フォトリフレクター)の感度はボリュームで調整可能。
・DSMainR5での動作確認しか行っていない。
・センサ基板(S88 Detector基板)との接続は3.5mm両側プラグコードで行う。1mの長さまで動作確認した。
・PICの書き込みには書き込みツールとPickit3などが必要。
・ケースはYaasan様のBlogの該当ページAK-P-01に入るサイズで製作しております。ただし、いろいろな部分を削る必要があります。

頒布について

・ご連絡いただければ、折り返し、振込先口座(三菱東京UFJ)をご連絡いたします。
S88 14port(160506)基板:1枚 1200円
S88 Detector基板 7枚:350円
書き込み済みPIC 1個:500円
現在、在庫切れです。欲しい方はご連絡ください。中国に注文するかどうか検討いたします。
ケースについてはこちらを参照ください
送料(普通郵便):200円
支払い方法:銀行振り込み(振込手数料はご負担お願いします)
連絡先:

・本記事、本基板 起因の問題がありましても私(fujigaya2)は一切責任を負いません。自己責任でお使いください。

技術的なご質問について

・技術的なご質問は、デジタル鉄道模型フォーラム 又は

までどうぞ。

参考ページについて

・ソースについては、rudysmodelrailway様のスケッチ(Arduino used as a 16-sensor S88 detector board)を参考に製作している。
・検出部の原理は拓啓ぽん様のをそのまま使用している。
・また、トキドキ鉄道模型様のページを拝見したのが作ろうと思ったきっかけである。
・Arduinoでの元図面、アートワークはYaasan様のものをベースにしている。
・参考としては私のBlogも見ていただくとよいかも。
(工事中)

S88 Detectorを使用したBlog記事の紹介

 基板を製作して、紹介されている方の記事へのリンクです。
列車検知S88デコーダ作ってみた(Web Nucky Blog 様)
DCC/MM2シールド R5Dをリリースしました(電気屋の毎日 様)
Geuino101でDCC/MM2シールド(電気屋の毎日 様)
光センサーユニットを組む(あそびっと 様)
自動運転で機回し(あそびっと 様)
スロベニアの方(読めない・・・)
DCC スマイルデコーダのレビュー その3(Endless trail 様)
自動運転2回目(DCC自動運転への道 (じみちにせこせこ)様)
 また、フジガヤ2のBlogで自動運転の実例を紹介しております。
S88 Detectorで自動運転 その2(N-PX280)
S88 Control基板接続時のDSmainR4の5Vレギュレータ発熱について 
S88 基板のためにレギュレータ交換
S88 Detectorで自動運転 その3
S88で自動運転(スイッチバックいっぱい)(修正) 
DSmainR5でアナログ車両をVVVF+自動運転
Kato HO EF510 で自動運転(KatoユニトラックへのS88用センサ線路取り付け)
S88 Control基板14port版のデバッグ その3
基板のケースをつくる 
s88でループ線X2自動運転
ループ線をEM13とDN163K0dで試す。
ダイヤモンドクロスで八の字自動運転
C11で陰陽道マークのループ運転
駐停車禁止マークのレイアウト 

プロジェクト

プロジェクトはこちら(K2)
プロジェクトを開いたときSourceFilesのnewmain.cがソースです。

調整について

・14chのどこかのポートが在線状態のときRUN LEDが点く。これを確認しながら、ボリュームの調整が可能かも。
・値がうまく合わせられないとき(センサが反応しない、反応し続けるなど)は、ボリュームを変更する、下記のソース内の差分閾値を変える、検出ルーチンをオリジナルなものに変えるなどしてください。

改造について

差分閾値
int diff_value_threshold = 100;
例えば50とかに変えると、LEDが点灯時と消灯時の差が50以上になると出力がOnになる。
値を小さくすると外乱に弱くなり、値を大きくすると外乱に強くなるが、センサの感度がわるい。

工作方法

センサ基板(S88 Detector基板)

・Tomix N用線路(ファイントラック)
S88 Detectorをつくる その4参照のこと。
・Kato N用線路、HO用線路(ユニトラック)
Kato HO EF510 で自動運転(KatoユニトラックへのS88用センサ線路取り付け)参照のこと。

注意)Photo Reflector(TPR-105)のピン配置は少々特殊(変)なので、データシートで確認のこと。

コントロール基板(S88 14port(160506)基板)

注意点は、
・背の低い部品からはんだ付けする。
(1)抵抗
(2)L字テストピン(切り取りはニッパよりもカッターナイフのほうが良い)
(3)ダイオード
(4)LED
(5)0.1uFセラミックコンデンサ
(6)40pinソケット,18pinソケット
(7)3.5mm4極ミニジャック
(8)ボリューム
(9)USBコネクタ
(10)電解コンデンサ
(11)RJ45端子
という感じ。
・足の多い部品は、1点だけはんだ付けして、浮きを直しながらはんだ付けしなおして、ほかの足を半田付けする。
・LED、ダイオード、電解コンデンサ、ICは向きがあるので間違いないように気を付ける。
・RJ-45(LAN)端子、はめ込みが固いので片方ずつ入れるとよいかも。また、1.27mmピッチと細かいので半田ブリッジしないように気を付けて半田を盛りつける。
・USB-B、足は1.27mmピッチと細かいので半田ブリッジしないように気を付けて半田を盛りつける。
・ボリューム、実装の姿勢が悪いと隣のボリュームとショートする可能性があります。はんだ付けは注意深くやってください。
・ダイオード

・LED

・ICソケット

・電解コンデンサ

・RJ45、USB-Bのはんだ付け部分(ピッチが狭いので半田の付けすぎに注意)

外観

・S88 Control基板の大きさ W * D = 91.9mm * 86.6mm。

 左上から反時計回りに1〜14の順にセンサ用ジャックが並んでいる。上真ん中にPWR LED。RUN LEDがある。右上端がUSB-Bの外部電源端子。右上がOut側RJ45ジャック。左上がIn側RJ45ジャック。真ん中上の6ピンがPICライター用の6ピン端子。
・S88 Detector基板の大きさ W * D = 2.5cm * 2.5cm。

 トミックスのS70レール(S72.5レール)に載せたときの写真。

回路図

S88 14port版の回路図、アートワークの生データはこちら
 上記ファイルはご自由にお使いいただいて構いません。ただし、商業利用不可。また、参考に改造する場合はその旨表示してください。
 また、上記ファイルにはBSCH,MBEの回路データ、Elecrowに依頼する場合のガーバーデータ一式が入っております。ここら辺の作業の流れはYaasan様の記事をご参照ください。Elecrowへの注文方法は、検索でたくさん出てきますので、そちらでご確認ください。最低10枚から頼めて、一番早い輸送方法を選択すると大体1週間半程度で手元に届きます。また、価格も頒布に比べとても安く頼めます
。ただし、トラブった場合は(数回に一回はトラブる)英語でやり取りになります。

S88 14port (160506)基板


R41〜R54 100ΩはPhoto ReflectorのLED用の制限抵抗です。現在20mA程度流すために100Ωにしています。

S88 Detector基板


CN2,PC2は貧乏性で付けたダミー。
(PC2:Katoの線路につけるときに使うかもと思って)
(CN2:固定レイアウトの時に、見えないようにと思って)

アートワーク

S88 14port(160506)基板

S88 Detector基板

部品図

通販番号は秋月電子での番号。

S88 Control基板

記号通販番号個数コード名前備考
C1,C2,C4,C50.1uP-022114RPEF11H104Z2K1A01B絶縁ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー0.1μF50V5mm(10個入)*1
C3100uFP-02724135ZLH100M6.3X1電源用電解コンデンサ100μF35V105℃(ルビコンZLH)
CN1,CN2-C-0015927810-8P8C基板取付用LANコネクタ(モジュラージャック)(RJ−45
CN3ICSPC-016271ピンヘッダ (オスL型) 1×40 (40P)
CN4DCジャックC-094081187422.1mm標準DCジャック(4A) 基板取付用CN4,CN5から選択のこと
CN5USB-BC-076751USB-4BF-103BS基板取付用USBコネクタ(Bタイプ メス)
CN11DEBUG/BOOSTERC-001671ピンヘッダ 1×40 (40P)
CN101〜CN114-C-0607014MJ-4PP-93.5mm4極ミニジャック 基板取付用CN1XX系、CN2XX系から選ぶこと
CN201〜CN214-P-0140514TB401-1-3-Eターミナルブロック 2.54mm 3ピン(緑)(縦)
D1,D2-I-005622OSDR3133A赤色LED 3mm OSDR3133A 500mcd 30度100個入*1
D3,D4-I-077872SB240LESショットキーバリアダイオード 40V2A SB240LES
R1,R22.2kR-252222CF25J2K2Bカーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 2.2kΩ (100本入)*1
R36.8kR-256821RD25S 6Kカーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 6.8kΩ (100本入)*1
R41〜54100R-251016CF25J100RBカーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 100Ω (100本入)*1
VR21〜34500kP-0717714KVSF637AC504半固定ボリューム (500KΩ) (10個入)*1
U116F1939I-043461PIC16F1939-I/PPICマイコンPIC16F1939−I/P*2
U1ソケット-P-0001512227-40-06ICソケット (40P) (10個入)*1
U2,U3TD62783APGI-054872TD62783APGトランジスタアレイ(8ch高耐圧ソースドライバ)TD62783APG
U2,U3ソケット-P-0000822227-18-03ICソケット (18P) (10個入)*1
 *1 複数個入りのため、購入数量に注意
 *2 PICの書き込みについての注意
Pickit3などで書き込む必要があります。
プロジェクト内のHEXファイルをMPLAB IPEから直接書き込むか、
MPLAB X IDEを使ってコンパイル、書き込む必要があります。
書き込むヘックスファイルはプロジェクトを解凍した時、
\dist\default\production\16F1939_14portS88_K2.X.production.hex
です。
書き込み方法ですが、Nucky様のスマイルコネクタの書き込み方法の説明内のPicKit3の書き込み方法が分かりやすいです。
ただし、DeviceはPIC16F1939
PowerのVDDは5.0Vでダメな場合は4.55Vなどに変更して書き込みを試してみてください。
(私はPicKit3互換品しか持っておりませんのでそれ以外の方法はわかりません)
コンパイラはXC8を使用しています。
私はきむ茶房ガレージハウスさまのページを参考にコンパイル/書き込みを行っております。
Pickit3で供給電圧が出ない場合、4.5V設定などちょっと低くするとうまくいくことがあります。または電源は外部供給にするとか。

S88 Detector基板

記号通販番号単価個数コード名前備考
PC1-I-03812401TPR-105フォトリフレクタ(反射タイプ)TPR−105
CN1-C-06070501MJ-4PP-93.5mm4極ミニジャック 基板取付用
部品合計90
 S88 Control基板との接続には別途3.5mmプラグープラグケーブル(3線のもの)が必要。100円ショップ(Daiso)で売っている。
 PC1には当たりはずれがあります。ロットなのか、不良品がばらけているのかはわかりませんが、多めに買って選別して使用することをお勧めします。

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