車載型スピードメーターの試み(4)

7segLEDの代わりに、3.3V駆動が可能なOLED(有機EL)小型ディスプレーを接続して車上に搭載しました。
車両のスピードが、スマホやタブレットのブラウザーと車上のOLEDの両方に同時に表示されます。

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この車載型スピードメーターは、ESPr Developer(ESP-WROOM-2) にAruduino-IDEを使ってプログラムしています。

ブラウザーへの表示は、mgo-tecさんのServer-Sent Eventのスケッチ(プログラム)を参考にしてプログラムしました。

wifi通信を使ってリアルタイム(約0.4秒間隔)で速度表示しています。

起動時にOLED上にサーバーのアドレスを表示します。そのアドレスにブラウザーからアクセスすると速度表示が始まります。

☆1/17追記youtubeの設定にミスがありましたが修正しましたので動画が見えるようになりました。

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車載型スピードメーターの試み(3)

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車載型スピードメーターです。

台車の車輪に磁気式エンコーダーを組込み、車上のESPr Developer(ESP-WROOM-2)回転を検知して、wifi送信しています。

電源は床下に単四電池4本を搭載し、直列で6vを供給しています。

 

実際の列車の速度が、iPhoneのブラウザーで表示されます。
現在のプログラムでは、まだ1割ぐらい誤差がありそうです。
一度イモンの速度測定器を通してどのくらい差があるか見てみたいです。

車上にもI2c接続の7SegLEDを積んで速度表示を考えたのですが、ESP-WROOM-2は3.3V駆動であり、5Vとのレベル変換が必要となるのでペンディングとしました。

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中国製品恐るべし

手のひらサイズのデジタルオシロが五千円で買えました。波形みるのは楽しいです。
いい時代になったと思いますが、チャイナパワー恐るべしです。

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以前行き詰まって放うり出した、SL1互換機にまた手をつけたくなりました。

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車載型スピードメーターの試み(2)

以前途中止めになっている車載型スピードメーターです
ちょっと気晴らしに 磁気式エンコーダーをボギー車輪に組み込んでみました。
やはり10.5φ車輪では線路とのクリアランスが厳しく、11.2φの車輪に組み込みました。

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固定方法は、使わないモーター端子の用の配線穴にリン銅線をハンダ付けして、それを台車のマクラバリに嵌め込んでいます。
なお台車はオーストラリア型の客車用で、ポリアセタール製です。

配線のコードはANA国内線の機内で配っている使い捨て?のイアホンについているコードです。ポリウレタン線がビニールの皮膜で覆われています。LEDのライトの配線にも好適です。お持ち帰り可なので搭乗ごとに1個もらってきて再利用させていただいています。

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ピュアアナログアダプター

DesktopStationから発売されているピュアアナログアダプターを組んでみました。私は基板のみ購入して、コネクター以外の電子パーツは秋月電子などで調達しました。
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これは、方形波パルスの電流を一定電圧の平滑な電流に変換する(ローパスフィルター)回路です。
本来wifi対応DCCコマンドステーションDSair2で、アナログの車両を走らせるためのデバイスですが、パルス(PWM)制御のパワーパックも電圧制御にできるらしいので購入してみました。(こういう使い方はメーカーサポート外ですので念のため)
通常電圧制御だと降圧した分の電力は熱で捨てることになりますが、パルス(PWM)制御だと電流のオンオフだけなのでエネルギーのロスが小さいです。それをこういうローパスフィルターで変換すれば、通常の電圧制御より節電になるはずです。ACアダプターにつなぐ場合は、電源から供給される電力を熱で捨てても問題ないですが、電池やバッテリー駆動だとかなり違ってくるのではないかと思っています。また一台のパワーパックで、パルス制御と電圧制御に切り替えられるように容易にできそうです。

2/11追記
以前電池式パワーパックに使った秋月のPWMモーターコントローラーキットをクロックアップ改造したものをつないでみました。なお500円と安価なキットなので、もう一台新しいキットを組みました。
具体的にはC1コンデンサーを1000pFから330pFに交換しました。キットオリジナルの発振周波数は約10kHzで、改造後の周波数は約3倍になるはずですが、約33kHzのPWM周波数が出ているようです。
これをピュアアナログアダプターに接続してモーターを廻すと、ほぼ平滑な直流が出力されるのが確認できました。
また出力平滑化とは関係ないですが、この秋月のキットはボリュームを最小にしても波形のduty比がゼロにはならないらしく、低消費電力のモーターだと動いてしまうという報告が、備南鉄道さんからありましたので、スイッチつきボリュームを使って、R1とFETのゲート端子の間にスイッチをいれました。ボリュームのスイッチがオフになるとFETのゲート端子が接地されることになるので、出力はゼロになります。
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車載型スピードメーターの試み(1)

今夜もハンダゴテは握らず、パソコンの前でプログラミングしてしまいました。

前回ArduinoUnoを使ったときに使わせていただいたスケッチ(プログラム)はAVRパソコンのシフトレジスターの機能を使っているためESP-WROOM-2では使えませんでした。
というわけで「おもちゃラボ」さんのスケッチ(プログラム)を参考にさせていただき、ESP-WROOM-2で動くロータリーエンコーダーのカウントプログラムをつくりました。
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撮影時に青線が断線してしまいました。

最初は、7segLEDを車体に載せて速度表示することも考えたました。せっかくESP-WROOM-2で動くようにできたので、mgo-tecさんのServer-Sent Eventのスケッチ(プログラム)を改造させていただいて、wifi通信を使ってiPhoneにリアルタイムで速度表示できるようにしようと思いました。
現在はまだローターーエンコーダーの回転情報表示だけですが、この数値を変換してスケールスピード表示できるようにします。問題点は、ダブルカウントや読み落としが発生しないかということと、ギアードモーター用の磁気式エンコーダーを使っているので、ケーディーの開放ランプ上で問題がでないかということを少し心配しています。

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iPhoneのSafari画面です。
また完成したらご報告します。


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NoraAirシールドの配線図

NoraAirシールドの配線図を追記しました。
3/21の記事をご覧ください。

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DCCコントローラーのアドレス指定デバイス

DCCコントローラーのアドレス指定ですが、意外に人気があるのが、デジトラックスのコントローラーの一部に採用されているロータリーコードスイッチ(DIPロータリースイッチ)です。
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これはUT4というロコネットに接続して使うサブコントローラーですが、おそらく電源につながっていなくてもアドレス指定ができるようにこういう仕様になったのだと思われます。

ロータリーコードスイッチは日本電産コパルからも発売されているようで、秋月などで扱っているようです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06981/
4桁のアドレス用に4個並べても、マイコンのデジタルi/oが8本あればよいので、運転専用のコントローラーだと使いやすい入力デバイスではないかと思います。
 
(2018.5.22追記)
秋月からパーツが届いたので、ユニバーサル基板の上に仮配置してみました。
このロータリーコードスイッチで4桁アドレス指定するのは使えそうです。
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ESPWROOM32をつかってDSair用のハンディーコントローラーをつくるとすると。
このデバイスは入出力ピンが20本使えるので、4桁アドレス指定用に8本、速度ボリューム用に1本、前後進切替用に1本、緊急停止ボタン用に1本使っても9本残りますので、ファンクションボタンはF0-F8はとれることになります。とはいっても頻用するボタンにとどめて、あまり使わないボタンはスマホのタッチパネル操作にした方がよいと思っています。


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KATOサウンドBOXを改造する

KATOのサウンドBOXは、運転用パワーパックを別に用意してjump端子に接続する必要があります。
これが煩わしいので、コントローラーを本体に組み込むことにしました。本体スピーカーから音が出るのは興ざめなので、私は外部スピーカーを使うか、Bluetoothで車両のスピーカーに音を飛ばしています。そこで右の内蔵スピーカーを撤去して、この部分にコントローラーを組み込みました。
電気回路としてはjump端子に接続する電圧コントローラーを内部に組み込んだけです。
なお内部にモニター用にバッフル付きの小さなスピーカーをいれていますが、結構良い音がします。
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サウンドBOXの回路がよくわからないので、サウンドBOXと電圧コントローラーの電源を共通にすると回路内部でショートするかもしれないと思いました。同様な改造をされた方で別電源にされている方もおられるようですが、ネットでみつけた絶縁型のDCDCコンバーターを使用して電源は共通にしました。今回使用したのは、3W級絶縁型DC-DCコンバーター(±12V±125mA) MCWI03-12D12で秋月電子で購入しました。
左のアルミ板のボリュームの下の黒い素子がこのDC-DCコンバーターです。
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また今回は一捻りして、±12Vの電圧がDC-DCコンバーターを使用し、通常の方向スイッチによる前後進切替操作と、スロットルのみで前後方向を切り替える(中間位置で停止)操作の両方のモードで使えるようにしています。スロットル上のスイッチAが前後方向の切替スイッチで、左手のスイッチBが操作モードの切り替えスイッチです。
jump端子のインピーダンス(入力抵抗値)はかなり高く、外部のパワーパックから流れる電流を測定してみると、10mA以下なのでトランジスタによる増幅回路は必要ないようです。なお回路図は下図のとおりです。
Sbc

なお実用上は問題ありませんが、コントロール部分のアルミ地肌の銀色が少し安っぽい感じがします。黒色塗装など考えた方がよさそうです。

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蒸機サウンドシステムの比較

所属するクラブの会誌に3つのシステムの比較記事を投稿したので、
比較表を私のブログにも掲載しておきます。


3sound
クリックで拡大します。

*1 クマタなどが、ESUのサウンドデコーダーに日本型音源を入れて販売
     永末から9600用デコーダーが発売されている
*2、3 PFMマークⅡでは外部音源も使えた
*4 Tsunami2では、モーター回転を検出して同期
*5 Tsunami2ではでは3段階に切替可能

優劣はつけがたく、図らずも3種の異なったサウンドシステムついた機関車を保有しています。
どれかひとつのシステムにに統一するように改造する気力と時間もないです。
まあ適材適所ということで、車両ごとのシステム選択していくことになると思います。


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より以前の記事一覧