かいちょうです。
久しぶりにDCCデコーダの記事をお伝えしたいと思います。
今回はモータデコーダです。一昨年に作ったモータデコーダの特性改善のため、各部の動作状態を確認します。
今回作った基板は小田急HiSE/LSE用向けなので非常に小さく、測定用のPADが設置出来なかったので配線を生やすことにします。
この格好だと車両には入れられなくなるので、ハンドバイスでモータ車の下回りを押さえて測定します。
プローブを接続して電源を入れて回してみます。
本当は線路上に乗せて走行させたいところですが、ローラもないのでまずはこれで我慢です。
今日は短いですがこの辺で。
(K)
こんにちは、かいちょうです。
年始でまだ工作そのものに取りかかれないので少し昔の失敗談をご披露したいと思います。
年末に頒布開始した別冊 Vol.2で特集した鉄道模型用コントローラですが、実は基板を2回起こしています。その1回目の模様をちょっと番外編としてお伝えします。
1回目の基板起こしも慎重を期して印刷した紙を実機にあてがってサイズ確認を行ってました。プリンタで印刷した紙をティッシュペーパーの箱に張ってカッターで切り取ります。
こちらが交換予定の元基板。台座から一度外します。
このような形で入れ替えて干渉などがないかを見ていきます
最初の基板ではACアダプタ用のDCジャックを実は基板に直接付ける形にしていました。この紙を使った現物合わせでは入りそう・・・だったのですが、2回目にはこの設計を止めました。
理由は、穴開けやDCジャックを入れるために筐体を大きく削らないといけない為・・・。
現物合わせをしてもやっぱり一度本物で組まないと細部は分からないもんだな～というお話でした。
今日はこの辺で
(K)
ヨシノローテック技報 別冊 Vol.2 鉄道模型コントローラ開発特集
別冊スペシャル版第二弾
7年ぶりの別冊は完全新作として鉄道模型コントローラの開発を特集。
リアルな造形のガチャガチャおもちゃを思いきり弄って鉄道模型のコントローラにする過程をお届けします。
仕様不明な音声ICと極小の筐体に苦心するも新規採用のRL78/G11マイコンでDCCも見据えたシステムを構築しました。
主なコンテンツ
STEP1 開発コンセプト
STEP2 実現性検討
STEP3 回路設計とレイアウト
STEP4 プログラム開発
STEP5 基板設計と筐体加工
STEP6 動作確認と発展
発行:
2022年12月31日第一版発行
2023年1月15日第二版発行
ページ数:A5相当 52ページ
初頒布:コミックマーケットC101
Amazon Kindleで電子書籍版ダウンロード頒布中!
BOOTHで本頒布中!
こんにちは。かいちょうです。
前回からちょっと時間が空いてしまいましたが、引き続き運転台コレクションのNゲージコントローラの検討を進めます。
ホール素子がダメだったので原点に戻り小さなボリュームを探してみました。しかし、入るようなものが見つからず、どうしようかなと思っていたところに手持ち部品で最有力になりそうなものが見つかりました。
それは、反射型フォトリフレクタ(ROHM製のRPR-220)です。光を出すLEDと反射を見るフォトダイオードが組み合わされたものですが、ライントレースカー工作の残りがあったので試しにコントローラ下部にあてがったところ、ハンドル角にだいたい合うような特性を得ることができました。
サイズ的にも十分入りそうです。
こちらはテープで仮止め実験をしたものですが、ハンドルを一番上から下に下げると大凡4.8V<–>1.8Vの範囲で信号が得られました。これだけあれば十分でしょう。
大きな問題だったハンドル角検出がクリアになったので、基板を設計することにしました。
今日はこの辺で
(K)
こんにちは。会長です。
今日は先日の鉄道ガチャガチャネタをさらに進めたお話をしたいと思います。
運転台コレクションがNゲージのコントローラになったらいいな・・・と前回書いたのですが、その思いに火がついてしまいました。(笑)
なんとか実現しようと考え始めてしまいました。
実現する上で追加が必要なコンポーネントとしては、主にモータドライバ、全体制御をするマイコン、としてハンドル角を検出するためのセンサがあります。前2つはこれまでのDCC開発で培ってきた資産があるのであまり難しくありません。問題は最後のセンサです。
鉄道模型を自在に制御するのであれば、ハンドル角に応じた速度制御を行いたいのですが、鉄道運転台コレクションは一杯に倒したときに音が鳴ればいいや・・・という仕様なので角度検出ができるような機構がありません。
これをどうアイデアで実現するか、実験も行ってみたので報告したいと思います。
選んだのは秋月で売っているソニー製ホール素子DM-106Bです。一つ50円なり。
このセンサはTO-92のような形をした小型品で、内容積が小さい今回の運転台にぴったりです。さらに、センサの出力がアナログタイプなので、無段階の出力が得られるという期待もあります。
(ホール素子で多いのはどちらかというとヒステリシス付のデジタル出力で今回の用途には合わないと思いました)
センサと本体を並べてみます。中の基板は乗っ取りで変更する予定なのでセンサを取り付ける部分がないのは問題になりません。
実際にリミットスイッチの近傍においてみました。小型なので入りそうに見えます。リミットスイッチの頭とほぼ同じサイズです。
ハンドル側との位置合わせもしてみます。ハンドルの下部に小さな磁石を付けて、その反応をセンサで取ろうというという発想です。
早速、手持ちの磁石で出力がどの程度変化するかを確認してみます。この磁石は台所の換気扇フィルタ固定用で、鉄板から指ではずそうとすると難儀するほど強力です。
センサの出力は上側と下側に磁気によって変化する抵抗があり、磁気がない場合は入力された電圧のちょうど半分が出る仕様になっています。そこで、5Vの電源を掛けて、磁石が当たったときにどのくらいその電圧が変化するかをテスタで確認することにしました。
こちらは、磁石を当てていない時の電圧です。スペックでは入力電圧の半分ですが、ほぼほぼぴったり2.499Vが出ています。これに磁石を当てると
確かに0.009V下がりました。しかし、これではあまりにも変化量が少ないです。
実際、ハンドルの下部に付けたとすると物理的には数mmの変化になるわけですが、数mmの変化だともっともっと電圧の変化量が小さいわけで・・・OPampで増幅しないとダイナミックレンジが確保できそうにありません。
それに、何度も動かしていると、同じように磁石の位置を変化させても不安定な出力(同じ値にならない)です。これはダメかも。
そもそもこのホール素子のアプリケーションは回転検出のようなものだったので、絶対的な磁力をDC的に計測するのには向いておらず、AC的に変化するようなものでないとダメなのかもしれません。(そう考えるとデジタル出力が多いというのも納得です)
というわけで、最初のホール素子は失敗になってしまったのですが、めげずに次なるアイデアを考えていきたいと思います。
今日はこの辺で
(K)
こんにちは。
会長です。今日はマサ氏が買ってきた鉄道運転台コレクションを解体眺めたのでその様子をお伝えしたいと思います。
こちら、ガチャガチャコーナーで売っていた鉄道運転台コレクションです。
最近、鉄道関連のパーツ(信号機、座席、行先版など)をガチャガチャにしたものが出ているのですが、今回は運転台を取り上げたシリーズの様です。
昔のガチャガチャと違い、値段は400円と結構するのですが、大人向けであるため、クオリティも結構キテマス。
今回、マサ氏が言ってもいないのに3台も買ってきていたので、中身を見させてもらいました。
このガチャガチャ、マスコンを前に倒すと電車の発車音か停車音が出るようになっています。裏面には、音が出るためのスピーカ穴と電池ボックスがあります。
電池はおそらくLR44でしょうか。3個入っており定格4.5Vで駆動させているようです。
マスコンは単純なレバーになっており、この突起の先が
基板上のタクトスイッチを押すことで音が鳴りだします。搭載されているのは8pin SSOPの石で、LED, スイッチ, スピーカが接続されています。マイコンベースの音声再生ICのように見えますね。
妄想でこれが鉄道模型コントローラにできたら・・・と思うのですが、サイズが非常に小さいので工夫が必要そうですね。
以上、ただの中身報告でした。
今日はこの辺で
(K)
こんにちは。かいちょうです。
今日は出来上がったミニジオラマを見て頂こうと思います。
マサ氏と我が家の家族で作ったので、合計で3つできました。それぞれ100円ショップのケースに入れています。
初めて作ったにしてはなかなかの出来栄え・・・に見えます。
ほとんどマサ氏が作った最も出来がよいものがこちら。マサ氏がもつ凸型ディーゼルを入れるとなおさら映えますね。
3つを並べてみたらどうなるだろう・・・っとやってみましたが・・・う～ん。やはり幅が狭いジオラマなので
余計なものが映っちゃうとちょっと雰囲気が出ないですね・・・。ディスプレイモデルメインですかね。
かいちょう手持ちのKATOの103系 クハ103-784を置いてみました。我が家では末期の川越線風ですが実車はそんなところは走ったことがはいはず。。。こちらもやっぱり長い列車を置くと幅が狭いという事が気になりますねぇ。飾るときは小型車(凸電あたり)にしましょうか。
ということで、何回かに渡ってお送りしたミニジオラマ作成もこれにて終了です。今幅が倍のものもマサ氏が作っているので機会があったらお見せするかもしれません。
それでは今日はこの辺で。
(K)
こんにちは。かいちょうです。
今回も次回の続き、ミニジオラマ作成を取り上げていきたいと思います。
下地となる一番したの茶色いパウダーが線路以外の部分に定着したら、次に緑のパウダーなどをくっつけます。前回同様、ボンドを溶かしたものを塗布してから茶色いパウダーをまぶしていきます。
今回は何人かで複数枚のジオラマを作ることにしたので、緑パウダーもいろんな形に作ってみます。だんだんそれっぽくなってきました。
さらに立体的にするため、ボンドを使って市販のジオラマ用草をくっつけていきます。木のように見れるのは、マサ氏のアイデアで買ってきた実は100円ショップのドライフラワーです。
ものをくっつける度に乾燥工程をいれます。いよいよ最終に近いですが、どんな形になるか楽しみですね。
今日はこの辺で(K)
こんにちは。かいちょうです。
しばらく空いてしまったので・・・これ以上間隔をあけないよう、小さな工作ネタを今回はお送りしたいと思います。
それも、ミニジオラマの作成です。
メンバーのマサ氏がネットで見つけたミニジオラマ作成をかいちょうもやってみたいと思います。
いきなりですがこちらが完成したものです。ミニジオラマは100円ショップで売っている小さなショーケースに情景を埋め込むものになります。結構低コストで簡単にできるようなので今回は家族でチャレンジしてみます。
まずは厚紙を切り出してショーケースに入るサイズに切り出します。ショーケースは台座があるのですが、そこに直に作るのではなく、まず下地となる厚紙を敷きます。こちらですが、一枚では足りないので複数枚重ね、台座と会わせてTOMIX高架線路のレベル1相当となるようにしてみます
厚紙は複数枚を接着して作りますが、できたところで下地材として茶色い塗装を行います。
次にボンドを水に溶いて、下地に塗布します。真ん中の線路が乗る部分については塗らないよう、下地の一部に養生をしておきます。
ボンド溶液が塗布できたら、ジオラマ用の土をバラまきます。土が乗ったら、余計な土は払い落して、窓際で十数分間乾燥を行います。
これを何度か繰り返した一番最下層は完成です。
続きは次回にしたいと思います。
それでは今日はこの辺で(K)
こんにちは。かいちょうです。
先週に続いてチューニングを行います。
今手元にオシロスコープがない状態なので、何が起きているかを予想を立てて少しトライアンドエラー的に対策と効果を確認してみます。
まず最初に試したのは線路電圧を両線からの差分で測定する方法。作成した基板は、搭載されているマイコンRL78/G11のI/O端子から、片側線路のみ読み取る設計だったので、ちょっと強引ですがリード付き抵抗を使って両線をマイコンの空き端子にブリッジします。
プログラムも修正して両線の状態をマイコンから監視するようにします。しかし、多少安定したかなっと思う程度で実用域には程遠い感じでした。
続いて実施したのは、デコーダのMCU電源を安定化させるために容量追加です。取り急ぎ適当な100uFを付けてみました。
これは効果があったので、線路離線に伴うマイコン電源のふらつきが多少影響を与えている事がわかりました。が、これをそのまま採用するにはコンデンササイズが、車両搭載にはデカすぎますし、完全に誤判定がなくなったわけではなく不完全です。
やはりハード的な対策というよりソフト的な対策の方がよさそうです。
そこで、アナログモード時の判定アルゴリズムを変更。詳細は割愛しますが、これまでの単位時間での判定から、フィルタ処理を入れた上で判定する方法に変更をしてみました。
この変更で、ノイズがすごい、旧式のTOMIX 5001コントローラでもある程度まともな運転ができるようになりました。
改めて、DCCモードも含めて確認実験をしてみました。
こちらも新しいプログラムで問題なく動いているようです。(牽引というか、押しているのはHiSEの電動車)
この後、100uFを撤去しましたがそれでも大丈夫そうでした。
このようにプログラムをチューニングすることである程度なんとかなるケースだと助かります。
が、毎回プログラムを書き換える度にデコーダを車体から外すのは面倒なので、そろそろ線路からのファームウェアアップデートを考えなければと思っているところです。(技術的にはできるのですが、コマンドステーション側の環境構築とデコーダのソフト変更が面倒で二の足を踏んでました)
あとでオシロスコープが使えるようになったら、線路波形も測定してお見せしたいと思います。
今日はこの辺で。
(K)