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サウンドトラックスのDDEについて

 サウンドトラックス社のサウンドデコーダーTsunami2の機能のウリのひとつが、Dynamic Digital Exhaust(DDE)という機能です。これはDCCの機関車への指令速度と車両のモーターの回転数から検出した走行速度を比較して、指令速度に達していなければ力行状態、指令速度より走行速度が早ければ、惰行状態と判断して、ブラスト音を変化させるという機能です。機関車の状態に応じてブラスト音の音量とカットオフ(絶気運転含めて3段階)を自動で変化させるという機能を持っています。
 DCCデコーダーでは、BEMF(モーターの逆起電圧)検出機能を持っているものは、PI制御によるフィードバックを100%完全にかけると、指令速度と走行速度がほぼ完全に一致するので、DDEは働きません。加減速率を設定して指令速度に達するまでの時間の遅れを設定したり、フィードバック制御の割合を下げると、指令速度と走行速度にズレが生じるので、それをDDE機能が検知して機関車の走行状態を判別してサウンドを変化させるようです。
 これまで自宅ではローラー運転台上で動かすのがメインだし、長時間音を出して走行させると家族から苦情がでるので、あまりこの機能をチェックできませんでしたが、先週日乃電にお邪魔した時にTsunami2を搭載した8450をエンドレスでグルグル走らせて十分チェックができました。
 単にエンドレスで走行させて楽しむなら加減速率を小さくして、指令速度に達するまで時間がかかるようにした方が楽しめます。出発時はスロットルを大きく回して、機関車が加速してきたら少し戻します。加速時はフルギア・フルスロットルで音が大きくなりますが、指令速度になると音が小さくなり、ブラスト音も短くなって、カットオフがかかったような感じになります。減速させていくと絶気運転に変化するようです。ただあまり減速率を小さくすると所定の位置に止まれなくなりますので、加速率は小さめに 減速率は大きめに設定すると楽しめることがわかりました。

 ESU社のLokSound5欧州型蒸機用サウンドデコーダーでは、メーカー提供のサウンドプログラムでは 発車時のドレイン排気音や停車前のブレーキ音もスピードにあわせて、自動で鳴るように設定されていますが、Tsunami2は手動操作です。このあたりは両社の設計思想の差を感じます。もちろんLokSound5は自分でプログラミング可能なので、そういった設定は書き替えることはできます。

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TMS6月(989)号の 室内灯常時点灯化 の記事について

TMS6月号に 常時点灯化の記事が掲載されています。これは記事中で著者も書かれているように、トミックスのNゲージで採用されているLEDと小容量コンデンサーを並列につないだライトユニットとPWM電源を組み合わせた 室内灯常時点灯システムとは違うので、このタイトルはちょっと紛らわしかったと思います。

スーパーキャパシター(電気二重層コンデンサー)が、極性の表示はあるが実質無極性なのはともかく、コンデンサーを2個組合せてあるという記述はよくわかりません。この素子の製造メーカーのひとつであるトーキンのユーザーガイドはここをクリック

記事には回路図が載っていませんが、ちょっと頭を整理するために描いてみました。

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※記事の回路には上図のツェナーダイオードはありません

電気二重層コンデンサーの5V規格品は内部抵抗が大きいので、等価回路としてコンデンサーと抵抗を直列に描いています。なお3V規格品は内部抵抗が小さいので外付けの電流制限抵抗が必要です。

本来の定電圧回路設計なら上図の緑色の4.7Vぐらいのツェナーダイオードを入れてLEDテープと電気二重層コンデンサーにかかる電圧を一定にすべきだと思いますが、それを省略してLEDテープ上の直列に接続されたLEDと抵抗の電圧降下で分圧して機能的に代用しているように思えます。実用的にはこれで大丈夫であれば巧妙な回路設計だと思います。

線路から供給される電圧が低下すると電気二重層コンデンサーに蓄電した電気がLEDに流れる仕掛けのようです。おそらく線路の電気を切っても数分以上室内灯のLEDは光っていると思いますが、これを常時点灯というのは少し誇大広告のような気がします。とはいっても定電圧三端子レギュレーターなどが回路に含まれていないので、ブリッジダイオードに電圧降下の少ないショットキー・バリアダイオードを使えば、かなり低電圧から点灯するのではないかと思います。

自分も実際に作ってみたくなりました。

☆5/27追記

この回路は普通の直流流して制御するための回路だと思いますが、これにパルス制御(PWM)方式の電流流すとどうなるのでしょうか?電気二重層コンデンサーがフル充電?されるまでは、充放電を繰り返すのではないかと思います。電気二重層コンデンサーは内部抵抗が大きいので、発熱しないかと心配になってしまいます。実用上は問題ないにしても素子の劣化が早くなるかもしれません。おそらく杞憂(心配過剰)だとは思いますが、集電不良対策で車両に電気二重層コンデンサーをモーターに並列につないで走らせておられる方でパルス制御で不具合おきたよという方おられなのでしょうか?

解決するに、ブリッジダイオードの出力側に普通の電解コンデンサーつなげば、出力が平滑化されて問題は無くなると思います。

まあこうやってグズグズ言わずに実験回路をくんで、電圧計やオシロで計測すればいいんですけど・・・

 

 

 

 

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DSmainR5.0の修理

最近しばらく使っていなかったDSmainR5.0を取り出してみると、前面パネルのOLEDが点灯しないことに気がつきました。運転操作はできるし、OLEDの端子まで5Vの電圧はかかっていることは判明したので、パネルごと交換したらまたちゃんと表示されました。接着剤ではなく、工業用強力両面テープで貼りました。

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以前から外付けのwifiアダプターは考えていましたが、よくみると基板上にもUARTのピンがあるので、ここにwifiアダプター(DSAir互換サーバーとしてwifi経由で信号を受けて、UARTシリアルに文字列の命令を流す)を作って接続すれば、DSAir2用のwifiコントローラーが接続できそうです。

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wifiコントローラーslimもちょっと手を加えました。

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HMXさんのwifiコントローラーslim(最終試作版)は、電池交換でいちいちバックパネル取り外す必要があるのが不便なので、単4の電池ホルダーは取り外して、裏面に単3の電池ホルダーを取り付けました。工業用強力両面タープで貼りました。私はうっかり電源をオフにするのをよく忘れて、電池が減って電圧が下がって起動不可になることが多いので、容量の大きい単3にしました。私は手が大きいためかこれでも片手で持てます。

Dsairなどのwifiコマンドステーションの方を先に電源オフにしたままwifiコントローラーを切り忘れると ESP32が出力上げてコマンドステーションを探して接続しようとするので余計に電池が減ってしまうのではないかと思っています。このあたりはHMXさんにwifiコマンドステーションがオフになるか線路への電流オフ後しばらく時間が経つとESP32がDeepSleepになるようにできないか検討をお願いしました。

☆5/23追記

HMXさんが、線路の電流をオフにしたまま5分間経過するか、線路の電流をオンにしたままwifiコマンドステーションの電源を落とすと このwifiコントローラーがDeepSleepモードに入るように機能追加していただけました。これでコントローラーのスイッチ切り忘れたまま数時間放置すると電池が弱って再起動もできなくなるという事態は回避できそうです。ツイッターへのリンクはここをクリック


 

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CV値管理ユーティリティソフト

以前作成したエクセルを使ったDCCデコーダーのCV値管理ユーティリティーソフトに少し手を入れて、 DSAir2だけではなく、DSAirLiteDSAirESPでも使えるように改造してみました。エクセルの入ったパソコンとコマンドステーションは、wifiで接続しますが、DSAir2のみは有線接続も可能です。DSAir2とDSAirESPは安定して接続してCV値の読み書きができますが、DSAirLiteはまだ少し不安定なのでもう少し手をいれてみようと思います。もう少しいじって接続・作動が安定したら公開します。

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これはサウンドトラックスの Tsunami2設定用画面です。

 

嫌いじゃないもんで、DCCのコマンドステーションとコントローラーばかり増えていきます。サウンドデコーダー積んだ蒸機より増加するスピード速いかもしれません

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左上からwifiコントローラーmini (HMX) DSair2(DesktopStation)  wifiコントローラーslim(HMX)
DSairLite(DesktopStation)  DSairESPmini(あおの)DSairESPi(あおの)



 

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阪神間開業時のマッチ箱客車をつくる(16) サウンドシステム(1)

やはり蒸機機関車の模型は音を出して走らないと物足りなく感じます。

とはいっても120形のような小さな機関車には、DCCサウンドデコーダーを積むのはスペース的に困難だし、低音がよく出るような大きさのスピーカーを積むのも困難なので、DCCサウンド化は諦めました。

PFM/SL1サウンドなら附随車にサウンド搭載も可能ですが、今回の客車は集電していないのでこれも加工が大変です。

となるとやはりKATOのサウンドボックスを利用して、客車に乗せたBluetoothレシーバーに音を飛ばすのが楽だということになりました。KATOのサウンドボックスの最大の欠点は、KATOが発売している車種用のサウンドカードしか発売されておらず、サウンドカードの仕様が公開されていないので自作も不可ということだと思います。今回はKATOから英国Festinog鉄道のSmall England用のサウンドカードが発売されているので、同じ英国型古典機ということで、それを流用することができます。

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車載のサウンドユニットは、かなり前にエレコムから発売されていた30mm角のBluetoothスピーカーを分解して使うことにしました。本来はストラップをつけて携帯電話にぶら下げて外部スピーカーとして使うモノのようです。

製品は接着で組み立てられていますので、周囲に糸鋸で切り込みを入れてバラしました。今回使用するのは電子基板のみです。リチウムイオンバッテリーは過放電して膨張して劣化しており、使い物にならないので、新しいバッテリーと交換します。またこのスピーカーの音質は車載サウンドには向かないので、MRCのバッフルつきスピーカーを使用することにしました。

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この25mm角の電子基板に、Bluetoothオージオレシーバー、アンプ、リチウムイオンバッテリー充電コントローラーの回路が載っています。

私はバーゲンセールで安く買ったので単品でパーツ買うより安上がりでした。もちろんメーカーの取説によると分解は禁止されていますので、同じことをしようとする方は自己責任でお願いします、まだ充電の残っているリチウムイオンバッテリーをショートさせると発火することがありますので、決してリチウムイオンバッテリーをショートさせないようによく注意してください。

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以前ワフをBluetooth音源車に仕立てた時は、スピーカーや基板をを車体に固定しましたが、今回はサウンドユニットごと取り外せる仕様にするつもりです。これは、リチウムバッテリーは使った後充電しておかないと過放電を起こして劣化してしまうからです。携帯電話やノートパソコンなど毎日使う機材ならいつも充電するので、過放電起こすことはありませんが、こういった年に数回?しか走らせない車両に積むと、走らせた後そのまま放置してリチウムイオンバッテリーが過放電を起こして昇天するということになりがちです。そのためにも取り外して別に管理する仕様とした方がよいという判断になりました。

これから車両への着脱方法を考えていこうと思っています。

 

 

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DSairESPを組む(続)ケースに入れました

組み上げたDSairESPをケースに入れて、速度調整つまみをつけました。
あおのさんは、表面実装パーツあり版をタカチのプラケース SW-120に入れておられますが、私が組んだのは表面実装パーツなし版で少し厚みがあるので、SW-125を使いました。

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ドローソフトで型紙を作って、ケース内に貼って穴開け場所の位置決めをしました。ディスプレーの窓は、手作業で糸鋸で切り抜いてヤスリとカッターナイフで仕上げました。

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DSairESPは、設定ファイルをつくるとファンクション番号の代わりに、機能名を表示できるので、Tsunami2の機能名を表示できる設定ファイルを書いてみましたが、やはり文字数に制限があるようなのではみ出してしまいました。もう少し工夫して略称を記入した方がよさそうです。

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☆5/23追記

ESP32の基板のUSB-Cプラグが、裏蓋を外さないとUSBーCケーブルが差せないのは不便なので、裏蓋に孔をあけてL型ソケットアダプターをつけて裏蓋を外さなくてもケーブルが抜き差しできるようにしました。

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