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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だるまさんが走った(5) 尾灯室内灯回路(続)

約3年間放置していた ワフです。
ロータリーエンコーダー式の切替回路を開発しているときに思い出して、また引っ張り出してきました。

以前作った尾灯切替回路では、直流で低速運転時に暗いのが不満で放置していました。
フォトインタラプタ(ロームのRPI-246)のフォトトランジスタに直列で発光ダイオードをつないでいましたが、やはり電流が不足して暗いようなので、今回トランジスタ一段で増幅するようにしました。
また直流低速時の明るさを安定させるため昇降圧形DCDCコンバーター(ストロベリーリナックスLT1615)を使うことにしました。
その前にショットキーバリアダイオードブリッジブリッジで整流しています。ダイオードブリッジブリッジへの入力で2.0Vあたりから点灯します。

Photo_2
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発光ダイオードは仮置きです。赤いのが尾灯用、黄色いのが室内灯用です。
PFM/SL1信号電流用フィルターのインダクタと電流安定用のコンデンサーをつけます。


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車載型方向検知&デジタル速度計(3)

Aruduino Unoのエンコーダー回路で、LEDの切替ができました。

Aruduino Unoでは16番/HOでも車載は無理coldsweats01なので、ProMiniやESP-WROOMあたりへ移植を考えます。ProMiniだとDCCアクセサリーデコーダー機能を組み込んでも面白いかもしれないです。

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車載型方向検知&デジタル速度計(2)

Aruduino uno につないでみました。
エンコーダとしては、動くことが確認出来ました。
エンコーダの基盤は固定していませんが、このままの方が走行抵抗が小さそうです。

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プログラム(スケッチ)はこのページのプログラムを使わせてもらいました。

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車載型方向検知&デジタル速度計(1)

以前DCC車両の車掌車で、テールライトつけるのに、DCC信号の前後進ではなく、実際の車両での前後進でテールライト切替られないか検討したことがありました。
そのときはNZ氏に車輪につけたスリップする板をフォトセンサーで検知する方法を考えていただきましたが、少し問題がありペンディングになっています。

それとはべつの方法で、車両の進行方向=車輪の回転する方向をロータリーエンコーダーを使って検知できないかというのも考えていました。
最近ごく一部の方が鉄道模型にも使われているPololu社のギアードモーター向けに磁気式エンコーダーのキットがでいますので、これが車両に組み込めないかというのを検討しました。

試作でKATOのワム80000の台車に組み込めないか検討してみました。
なお車輪は他社製(Steam Era Models)10.5φスポーク車輪に交換しています。

エンコーダーの磁石は、内径が1mmだったので1.5mmに拡げてドリルロッドから作成した1.5mmの車軸に交換しました。車輪の軸孔は2mm径だったので、パイプを挿入しました。2mm径の車軸がそのまま使えれば楽なのですが、エンコーダーの基盤の軸孔が1.7mmなので車軸を作り直す必要がありました。

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なんとかおさまりました。
ただ基盤とレールのクリアランスが少ないので、車輪は11.5φを使った方がよいかもしれません。
センサーにAruduinoをつないで回転方向を検出するつもりです。
DCCのアクセサリーデコーダーと一体化してもおもしろいかもしれません。
それだけではなく回転数も検出できるので、それをBluetoothで飛ばせないかも検討する予定です。
ESP-WROOM-32あたりなら二軸貨車にでもおさまりそうです。

鉄道模型でこういうことを やった方がいないかググってみたのですが、見つかりませんでした。
ご存じの方があれば教えてください。
タミヤのミニ四駆でやったのというのはいくつか見つかりました。
光学式エンコーダーをつかったものが多いようです。

磁気式での不安は、ケディーの開放ランプなどで異常反応しないかということですが、実際に車両に取付けてテストした時点で報告します。

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パソコン接続型オシロスコープ

最近は鉄道模型でもPWM制御などが増えてきたので、やはり電圧の波形をみたいものだと思っていましたが、既存のオシロスコープはホビー用にはちょっと高価で手が出ませんでした。中華製のハンディーオシロは評判がイマイチだったようで手を出しませんでした。
今回ナショナルインスツルメンツの子会社のDIGILENT社からOpenScopeMZというパソコン接続型オシロスコープが発売され、秋月で約一万円だったので購入してみました。基盤の大きさは72×72mmです。
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以前作った乾電池式PWM制御のパワーパックにミネベアのモーターをつないで出力波形を測ってみました。
速度ボリュームが最小の時は
Pmw1
真ん中の位置では
Pwm2
最大位置では
Pwm3

動画はこちら「pwm.mp4」をダウンロード

別に電圧波形がみれたからどうこういうことはないのですが、やはり楽しいです。


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