JP2876449B2 - 鉄道模型車両制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道模型車両の駆動制御
装置に関し、特に車両の走行と前照灯、尾灯、室内燈等
のライトの点灯を制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鉄道模型においても前照灯、尾灯
及び室内灯を点灯させて走行させることが行われている
が、一般にはその電源を走行動力用のモータと同一の電
源から取っている。 ここで、図５に従来のコントローラ
および鉄道模型車両の構成例を示す。図５において、コ
ントローラ１００は直流可変電圧源１０１、極性切替ス
イッチ１０２で構成され、鉄道模型車両２００には走行
動力用のモータ２０１、リアクトル２０２、前照灯２０
３、尾灯２０４、室内灯２０５が設けられ、前照灯２０
３および尾灯２０４には各々ダイオード２０６、２０７
が接続されている。 また、モータ２０１を駆動させるた
めの電力は、フィーダ線路１５０、１５１を介してコン
トローラ１００の直流可変電圧源１０１から供給され
る。 フィーダ線路１５０、１５１を介して入力される電
力は、モータ２０１を駆動するとともに、前照灯２０
３、尾灯２０４、室内灯２０５を点灯させるが、前照灯
２０３と尾灯２０４はダイオード２０６、２０７の特性
によりどちらか一方のみが点灯する。この前照灯２０３
と尾灯２０４は端子２０８、２０９に印加される直流電
圧の極性に応じてどちらか一方が点灯するため、通常は
車両の進行方向に合わせて前進時には前照灯２０３が後
進時には尾灯２０４が点灯するように設定されている。
ところが、上述のように車両照明の電源を走行動力用の
モータと同一の電源から取っている場合は、車両を停止
させるために電源を落とすと当然のことながら、これら
の前照灯、尾灯、室内灯は消灯する。これは明らかに実
際の鉄道などとは異なっているので鉄道マニアにとって
は面白くない結果である。

【０００３】 この様な事態を避けるため、例えば図２や
図３に示すような方法が開発されている。図２は、高周
波交流を利用する方法で、この方法は、コントローラ２
０側で例えば電圧制御の可能な直流電源２１に高周波交
流２２を重畳するようにする。車両３０側では、重畳さ
れた電気信号からコンデンサ３２などを用いて高周波交
流２２を取り出して、これを各ライト３１の点灯用に当
て、直流成分はモータ３４の駆動に当てるという方法で
ある。これによると、車両３０が停止していても前照
灯、尾灯、室内灯を点灯することが出来るが、先頭車の
前照灯と尾灯が同時に点灯してしまい、現実感を損ね、
また点灯の前後の切り替えが難しい。

【０００４】 図３は、車両３０側に受信器３５を搭載す
る方法である。コントローラ２０側で電源２４に例えば
複数のパルス信号源２５から周波数の異なる何種類かの
パルス信号重畳する。車両３０側ではこのパルス信号を
選択受信出来るチューナ３６とコンバータ３７からなる
受信器３５を設け、この受信器３５で選択的に各ライト
３１を点灯する。

【０００５】 このような構成によると、前照灯、尾灯、
室内灯を車両ごとに別々に点灯することができるので、
現実感という面では勝れているが、点灯したい車両３０
に全てに受信基板を搭載する必要があり、更に、専用の
スイッチ２６のコントローラが必要なためコストが高く
なる。また受信基板を搭載していない従来の模型車両に
は用いることができないという問題もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の構
成によると、車両の停止とともにライトが消灯したり、
前照灯、尾灯の点灯の仕方が実際の車両と異なって現実
感に乏しかったり、また、各車両ごとに受信基板を搭載
していなくては点灯できないなどの問題があった。そこ
で、本発明では、ユーザの所有している従来車両および
従来コントローラにそのまま適用でき、車両の停止中の
照明点灯および車両の進行方向に応じた前照灯、尾灯の
点灯切り替えを可能にする小形で、廉価な鉄道模型車両
用制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、車両駆動用電源と、前記車両駆動用電
源の出力電圧を車両の目標速度に応じて可変制御して速
度制御電圧信号として出力する電圧制御手段とを具備す
る鉄道模型車両制御装置において、所定の基準パルスを
発生するパルス発生手段と、前記パルス発生手段から出
力されたパルス信号のパルス幅を前記車両の照明の所望
の明るさに応じて可変制御して出力するパルス幅制御手
段と、前記パルス幅制御手段から出力されるパルス信号
のピーク電圧を前記電圧制御手段の出力電圧に応じて可
変制御する振幅制御手段と、前記振幅制御手段により前
記電圧制御手段の出力電圧に応じて可変制御されたパル
ス信号を照明制御パルス信号として前記速度制御電圧信
号に重畳する重畳手段と、前記重畳手段の出力信号の極
性を前記車両の前進、後進に応じて切り換えて前記車両
に出力する極性切換手段とを具備することを特徴とす
る。ここで、前記車両駆動用電源と前記電圧制御手段と
を一ユニットとし、前記パルス発生手段と前記パルス幅
制御手段と前記重畳手段と前記振幅制御手段と前記切替
手段と前記極性切換手段とを別ユニットに構成すること
ができる。

【０００８】

【作用】本発明では、パルス発生手段と、そのパルス発
生手段から出力されたパルス信号のパルス幅を可変制御
して出力するパルス幅制御手段と、そのパルス幅制御手
段から出力されるパルス信号のピーク電圧を車両駆動用
電源の出力電圧に応じて可変制御する振幅制御手段と、
そのパルス信号を照明制御パルス信号として速度制御電
圧信号に重畳する重畳手段と、重畳手段の出力信号の極
性を前記車両の前進、後進に応じて切り換えて車両に出
力する極性切換手段を設け、重畳手段の出力重畳信号の
極性を切替手段で切替えることによって、模型車両の走
行方向とライトの点灯方向を同時に切替えるように構成
したので、停車中にも車両のライトを点灯することがで
き、車両の進行方向と前照灯、尾灯の切替えを同一のス
イッチで実現でき、また、ユーザ手持ちの従来の模型車
両をそのまま利用できる。

【０００９】また、車両の速度制御を行う電圧制御手段
と、車両の進行方向を切り替える極性切替手段のみで構
成される従来の模型車両コントローラを利用できるよう
に、車両駆動用電源と、電圧制御手段を除く各手段を別
体に構成することもできる。このように構成すること
で、車両駆動用電源と電圧制御手段を除く各手段を別体
に構成した装置を、アダプタとして従来の模型車両コン
トローラに接続し、、模型車両の速度制御および照明制
御を行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説
明する。図１は本発明の一実施例のブロック図である。
図１において、１は電源電圧低下検出回路、２は過電流
検出回路、３は警報ＬＥＤランプ、４は昇圧回路、５は
パルス電圧制御回路、６は基準発振器、７はフィーダ入
力回路、８は微分パルス発生回路、９は電圧増幅器、１
０は電流増幅器、１１はパイロットＬＥＤランプ、１２
はミキシング回路、１３と１４は正転逆転切替スイッチ
である。

【００１１】 ところで、この装置は車両駆動用電源と、
駆動用電源の出力電圧（フィーダ電圧）を制御する電圧
制御装置と、電圧制御された電源出力の極性を切替える
切替手段を具備する従来型の模型車両用のコントローラ
（以後本体と呼ぶ）に接続されて運転される。

【００１２】 本体から本装置には、ＤＣ１２〜１５Ｖの
直流電圧と、車両駆動用に目標走行速度に応じてＤＣ０
〜１２Ｖに制御されたフィーダ電圧とが入力される。こ
の入力された直流電圧は電源電圧低下検出回路１で基準
電圧と比較される。電源電圧低下検出回路１は入力直流
電圧が１２Ｖよりも低くなれば警報ＬＥＤランプ３を点
灯して基準発振器６の発振を停止するようにする。

【００１３】また、過電流検出回路２は流れる電流を監
視し、規定以上の電流が流れると、やはり警報ＬＥＤラ
ンプ３を点灯して基準発振器６の発振を停止させる。す
なわち、この電源電圧低下検出回路１、過電流検出回路
２と警報ＬＥＤランプ３とでこの装置の保護警報回路を
構成している。過電流検出回路２を経て出力される直流
電圧は、基準発振器６の電源に与えられると共にステッ
プアップコンバータからなる昇圧回路４に入力される。

【００１４】ここで、車両が停車中は、車両駆動用に制
御されたフィーダ入力電圧は０Ｖなのでこの昇圧回路４
ではＤＣ入力電圧をＤＣ３０Ｖまで昇圧して出力する。
また、車両が全速力で走行しているときはフィーダ入力
電圧はほぼＤＣ１２Ｖなので昇圧回路４での昇圧電圧は
これより低くてよい。この昇圧電圧をきめる電圧制御
は、パルス電圧制御回路５によって実行される。

【００１５】 一方、基準発振器６は電源回路に異常がな
いかぎり電源ＯＮと共に常に発振している２０ＫＨｚ程
度の発振周波数の矩形波発振器で、その出力は微分パル
ス発生回路８に入力される。微分パルス発生回路８は基
準発振器６出力を微分することで、５μｓｅｃ前後まで
発振器出力のパルス幅を狭くする。この時、微分回路の
定数を変えることにでパルス幅を制御することができ
る。このパルス幅は各ライトに加わるパルスのパルス幅
なので、このパルス幅を狭くすると各ライトに加わるパ
ワーが少なくなり、これによりライトの明るさを調節す
ることができる。

【００１６】 微分パルス発生回路８出力は電圧増幅回路
９で昇圧回路４の出力昇圧電圧まで増幅され、また、電
流増幅回路１０で出力インピーダンスを低くして電流増
幅される。この電圧電流増幅されたパルスはミキシング
回路１２でフィーダ入力電圧に重畳される。そうして、
この重畳電圧信号は正転逆転切替スイッチ１３または１
４に入力され、正転出力または逆転出力として模型車両
のフィーダ線路に入力される。

【００１７】ここで、図４にフィーダ線路へ出力される
重畳電圧信号（ミキシング回路１２）の出力波形例を示
す。 図４において、図４（ａ）はフィーダ電圧が１０Ｖ
の場合の、図４（ｂ）はフィーダ電圧が０Ｖの場合の出
力波形例を示している。 さて、図４に示すようにフィー
ダ線路へ出力される重畳電圧信号の出力波形は０〜１２
Ｖのフィーダ電圧とピーク−ピーク電圧３０Ｖのパルス
の部分からなり共に極性を持っている。この両部分の極
性は同時に正転逆転切替スイッチ１３または１４で切替
えることができる。この極性の切替は模型車両の前進、
後進を切替えるが、模型車両は図５に示した車両のよう
に前進時の電圧極性で前照灯が、後進時の電圧極性で尾
灯が点灯するようになっているので、模型車両の進行方
向とともに前照灯、尾灯の点灯方向も切替わり、前進時
には最前部車両の前照灯と最後部車両の尾灯が点灯し、
後進時には最後部車両の前照灯と最前部車両の尾灯が点
灯する。 また、室内灯は前進時、後進時どちらの電圧極
性においても点灯する。 したがって、同一の正転逆転切
替スイッチ１３または１４で模型車両の進行方向と前照
灯、尾灯の点灯方向が一致して切替わることになり、非
常に現実感が増すことになる。

【００１８】次に本装置を使用して実際に鉄道模型車両
を駆動させる場合の操作について述べる。まず本装置
を、本体に接続する。この時、フィーダ電圧は０Ｖに
し、極性は前進方向に固定しておく。本装置の出力がフ
ィーダ線路に出力するように接続し、本体の電源をＯＮ
にする。これにより、本装置からピーク−ピーク電圧３
０Ｖのパルスが出力され、正転逆転切替スイッチ１３ま
たは１４をＯＦＦ位置から正転（前進）位置にすると、
車両は停止したまま、最前部車両の前照灯、最後部車両
の尾灯および室内灯が点灯する。このとき、ピーク−ピ
ーク電圧３０Ｖのパルス電圧が 両駆動用のモータにも
印加されるが、車両駆動用のモータには駆動電流を平滑
化するために平滑リアクトルが直列に接続されており、
この平滑リアクトルに蓄積される磁気エネルギーを処理
するためのダイオード等で構成される回路が接続されて
いないため、パルス電圧の印加ではモータに駆動電流が
流れないために、モータが駆動して車両が動くことはな
い。

【００１９】 また、逆転（後進）に切替えると、最後部
車両の前照灯、最前部車両の尾灯、室内灯が点灯する。
この時、ライトの明るさは微分パルス発生回路８の微分
定数を変えてパルス幅を変えることで調整できる。正転
逆転切替スイッチ１３または１４を正転（前進）位置に
した状態で本体のフィーダ電圧を徐々に高くしていく
と、列車はスタートし、次第に速度を速めて行く。そし
て、フィーダ電圧が１２Ｖになったところで最も速度が
速くなる。車両のライトの明るさはパルス電圧制御回路
５の働きで、列車速度が変わっても一定に保たれる。な
お、停止の際はフィーダ電圧を徐々に低くしていけばい
いことは言うまでもない。この場合、車両停止後も最前
部車両の前照灯、最前部車両の尾灯、室内灯はそのまま
点灯し続ける。

【００２０】 逆転（後進）に移る場合は停車中に正転逆
転切替スイッチ１３または１４を逆転（後進）位置にす
る。これにより、最後部車両の前照灯、最前部車両の尾
灯、室内灯が点灯する。スタートさせ、速度を上げてい
くには、本体のフィーダ電圧を徐々に高くして行けば良
い。なお図１では、正転逆転切替スイッチ１３または１
４を２組設けたので、２系統のフィーダ線路の模型車両
の走行方向を独立に制御できる。また、本実施例では装
置を本体と別体にして説明したが、本体と一体のもので
あっても良いことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】本装置では、パルス発生手段と、その出
力パルス信号のパルス幅を制御するパルス幅制御手段
と、制御されたパルス信号を車両駆動用電源の直流電圧
に重畳する重畳手段を設け、重畳手段の出力重畳信号の
極性を切替手段で切替えることによって、模型車両の走
行方向とライトの点灯方向を同時に切替えるように構成
されているので、１）停車中も前照灯、尾灯、室内灯を
点灯することができ、２）従来のコントローラ、模型車
両をそのまま利用することができ、経済的で、３）走行
方向と前照灯、尾灯の点灯を同一のスイッチで制御で
き、違和感が生まれず、４）線路に印加する車両駆動用
電圧の極性によって、車両の進行方向を検知して作動す
る自動信号機や、自動踏切などの装置がそのまま使用で
きる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉄道模型車両制御装置の一実施例を示
すブロック図。

【図２】従来の鉄道模型車両制御装置の一例を示すブロ
ック図。

【図３】従来の鉄道模型車両制御装置の他の例を示すブ
ロック図。

【図４】フィーダ線路へ出力される重畳電圧信号の出力
波形例を示した図。

【図５】従来のコントローラおよび鉄道模型車両の構成
例を示した図。

【符号の説明】

１ 電源電圧低下検出回路 ２ 過電流検出回路 ３ 警報ＬＥＤランプ ４ 昇圧回路 ５ パルス電圧制御回路 ６ 基準発振器 ７ フィーダ入力回路 ８ 微分パルス発生回路 ９ 電圧増幅器 １０ 電流増幅器 １１ パイロットＬＥＤランプ １２ ミキシング回路 １３、１４ 正転逆転切替スイッチ ２０ コントローラ ２１ 直流可変電圧源 ２２ 高周波交流電源 ２４ 電源 ２５ パルス信号源 ２６ スイッチ ３０ 車両 ３１ ライト ３２ コンデンサ ３３ インダクタンス ３４ モータ ３５ 受信器 ３６ チューナ ３７ コンバータ １００ コントローラ １０１ 直流可変電圧源 １０２ 極性切替スイッチ １５１、１５２ フィーダ線路 ２００ 鉄道模型車両 ２０１ モータ ２０２ リアクトル ２０３ 前照灯 ２０４ 尾灯 ２０５ 室内灯 ２０６、２０７ ダイオード

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動用電源と、 前記車両駆動用電源の出力電圧を車両の目標速度に応じ
   て可変制御して速度制御電圧信号として出力する電圧制
   御手段とを具備する鉄道模型車両制御装置において、 所定の基準パルスを発生するパルス発生手段と、 前記パルス発生手段から出力されたパルス信号のパルス
   幅を前記車両の照明の所望の明るさに応じて可変制御し
   て出力するパルス幅制御手段と、 前記パルス幅制御手段から出力されるパルス信号のピー
   ク電圧を前記電圧制御手段の出力電圧に応じて可変制御
   する振幅制御手段と、 前記振幅制御手段により前記電圧制御手段の出力電圧に
   応じて可変制御されたパルス信号を照明制御パルス信号
   として前記速度制御電圧信号に重畳する重畳手段と、 前記重畳手段の出力信号の極性を前記車両の前進、後進
   に応じて切り換えて前記車両に出力する極性切換手段と
   を具備すること を特徴とする鉄道模型車両制御装置。
2. 【請求項２】 前記車両駆動用電源と前記電圧制御手段
   とを一ユニットとし、前記パルス発生手段と前記パルス
   幅制御手段と前記重畳手段と前記振幅制御手段と前記切
   替手段と前記極性切換手段とを別ユニットに構成するこ
   とを特徴とする請求項１記載の鉄道模型車両制御装置。