あおのさんのPFM/SL-1方式サウンドシステム(続)シリアルポートをつける(2)

ちょっと接続でトラブルもありましたが、あおのさんのサポートで、サウンドシステム3のUARTシリアルポートから外部機器に接続できるようになりました。以前作ったUSBテンキーボードコントローラーを接続しました。

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制御通信規格がDSair2などのDesktopStationさんのSerial Communication Specificationに準拠しているので一工夫すれば、その外部操作機器が使えます

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外付け5V機器からの信号を10kΩと4.7kΩの抵抗で分圧して、3.3Vレベルの信号に変換してサウンドシステム3のRX端子に入力します。

(追加)今回のテンキーボードコントローラーは独自電源をもっていないので5Vラインを接続して、サウンドシステムから5Vの電源電流を供給しています。

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フロントパネルにソケットと入力信号を5->3.3Vに変換する分圧抵抗の基板をつけました。

とりあえずテンキーボードからサウンドと速度、前後進スイッチの切替が可能となりました。

DCCとはスイッチのトグルとモーメンタムの切替操作も違ってくるので、専用コントローラーを作る予定です。できれば汽笛はスイッチではなくレバーで操作したいです。

DSairのシリアルポートから、シリアルコマンド流しだせるようにスケッチを改造すれば、DSairを経由したタブレットやスマホからの無線操作も可能になると思っています。それはおいおい開発して、また報告します。

 

 

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あおのさんのPFM/SL-1方式サウンドシステム(続)シリアルポートをつける(1)

あおのさんのPFM/SL-1方式サウンドシステムですが、シリアルポートからもDesktop Station製品のSerial Communication Specification互換の命令で制御できる仕様となっています。

そこでシリアルポート(UART) を引出しました。基板にはUARTのTX,RXのジャンパーピンJ4が標準装備されていますので、それから配線しました。ただこのサウンドシステムはESP32を搭載しているので、電圧が3.3Vです。一般的なマイコンの電圧は5Vが多いので、そのまま引き出すと問題があります。抵抗を使って分圧するのが簡単ですが、今回は手もとに5/3.3Vのレベルコンバーターの手持ちがあったので、それを使って配線しました。

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シリアルポートの接続ジャックは本当はバックパネルにつけたかったのですが、スペースがなくフロントパネルにつけました。ジャックは、3.5mm径4極で、DSmain R5と電極配置は同じにしてあります。自作のUSBコントローラーが接続できます。

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液晶パネルタッチで運転操作するのは、自分には物足りないので、リアルな操作デバイスのついた外付けコントローラーを作ろうと企画中です。

※12/28追記

レベルコンバーターを使うと、3.3V系の電力が起動時に少し不足して、動作が不安定になることがわかりました。3.3V電力を消費しない抵抗分圧方式に再改造します。

 

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Bluetooth音源車のバッテリー交換

4年前に作ったBluetooth音源車のバッテリーが劣化したので、あおのさんのブログを参考にして交換しました.

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古いバッテリーは膨らんでいました。これは自然の経年変化というより、あまり充電せず過放電をおこしたため生じた劣化とおもわれます。

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新しい400mhAのバッテリーに交換しました。リチウムバッテリーを中華通販で買うのは、品質と輸送・納期が不安だったので、少し値は張りますがモノタロウで購入しました。このバッテリーの配線にはコネターがついていたので、基板側にもコネクタを取り付けて交換可能にしておきました

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今度はバッテリーが大きいのでスピーカー上部の貨物室内に入れました

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充電は車輪からではなく 床板の孔からのぞいているUSB端子経由でおこないます。Bluetooth受信機のオンオフは、基板から引き出した配線に接続したとなりのプッシュスイッチでおこないます。

以前は180mAhのバッテリーだったので一時間もたなかったですが、今回は新しい400mAhのバッテリーを積んだので、もう少し持続時間が延びるだろうと期待しています。

最初のバッテリーは、スピーカーユニットが売れ残りバーゲン品だったので、購入時点で既に少し劣化していたのかもしれません。今回は正規に買った新品バッテリー品なので期待していますがどうでしょう。

リチウムバッテリーは少なくとも数ヶ月に一回は充電しないと過放電をおこして劣化するようです。毎日使う携帯電話やノートパソコンなら定期的に充電するので過放電はおきないと思いますが、たまにしか使わない鉄道模型にリチウムバッテリー積むのは、この点でリスクがあると思います。むしろ乾電池を搭載する仕様にすべきなのかもしれません。

 

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あおのさんのPFM/SL-1方式サウンドシステムを組み立てました

PFM/SL-1方式アナログサウンドシステムは、もうレガシーなシステムとなってしまい、天賞堂もSL-1の製造・サポートは打ち切ったようですが、まだこのサウンドシステムを搭載した蒸機をお持ちの方も多いようです。私も昔作った機関車はこのシステムを搭載してます。模型仲間が持っているSL-1も製造後20-30年以上経過しているので、高齢化?して経年変化でいろいろ不具合が出はじめているようです。私の持っているSL-1 は使用頻度が高くないためか、一部のボリュームを交換しただけで健在ですが、いつ突然死しても不思議ではないと思っています。

以前からFM/SL-1方式アナログサウンドシステムの互換機を開発されていたあおのさんが、3号機を開発され、キット(部品セット)を頒布されましたので、早速購入して組み立てました。

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SL-1に比べるとかなりコンパクトにまとまっています

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パーツを取り付けたメイン基板を本体に組み込みました。抵抗などの表面実装部品は基板に半田づけ取付済なので組み立ては楽勝かと思いましたが、トランジスタの半田づけが意外に難しく、組み立ては一日がかかりとなりました。

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オージオアンプやトラコンのついたサブ基板です。

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配線したところです。2台チョークコイルが入っています。

 

7850をこのシステムで運転してみました。音は1080のものを使わせていただきました。

これで安心してこのシステムを使い続けられます。

あとは内部スピーカーの追加とシリアルコントロールを使ってDSair経由でタブレットから無線操作できるように改造しようと思っています。

音もDesktop Stationさんのところのオープンサウンドと同じように、このシステムのオーナー共同で収集、編集加工して音のバリエーションを拡げる必要があると思います。

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7750形の改修(2) サウンド・走行の調整

7750は同じモーターとギアボックスを使ったので7850と同調するはずだったのですが、スローで力も弱いので??と思っていました。

よく調べてみるとフライホイールが、バックプレートにつけたパーツの裏側に出ていた足に当たっていました。これを切り取ると2両の足並みはほぼ揃いました。組み上げてみるとブラインドになるところなので、文字通り盲点でした。

あとテンダーのドローバーピンが短過ぎて外れやすかったので、旋盤で挽き出して新製しました。

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サウンド関連では、動輪コンタクトのブラシがギアボックス一体型だったので新製しました。コンタクトは40年前に作った側面型接点の自作品です。今回はブラシのみ新製しました。コンタクトの回路には0.1μFの積層セラミックコンデンサーを入れました(純正は0.047μFのコンデンサーです)
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機関車側のサウンド回路の接点は以前はネジ止めしていましたが、脱着が面倒なので、IC用丸ピンのソケットをハンダ付けした板をネジ止めして、これに電線の先にはんだ付けしたものを差し込むようにしました。

今回7850と7750の2両のサウンド走行調整をしましたが、コンタクトブラシの新製もありましたが、低速でスムースに走ってかつブラスト音の音飛びがなくなるまで半日がかりの作業となりました。これならコンタクト式よりDCCのBEMFによる速度検出でのブラスト音疑似同調が遙かに楽で、それでいいのかと思ってしまいましたが、過去のSL1/PFM方式の機関車をすべてDCCに改造する時間も経済的な余裕もないので、このまま既存の車両は、手直ししながら使い続けようと思っています。

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SL-1の蓋をあける

もうレガシーなシステムとなってしまいましたが、天賞堂から発売されていたSL-1というアナログサウンドシステムがあります。

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仕組みはDCCサウンドのように車内に音源を持つのではなく、コントローラーに音源が内蔵されており、レールに走行用の直流と音声電流を流して、車内のスピーカーから音をだすというものです。機関車の速度は動輪に取り付けたカムでレールに流れる信号電流をショートさせて動輪の回転を検知して、ブラスト音を同期して発生させる仕掛けです。

現在はもう天賞堂からも発売されていませんが、DCCサウンドが普及する前は蒸機のサウンドではこのシステムがピカイチだったので、採用されていた方も多いと思います。私も40-20年ぐらい前に作った機関車はこのシステムを搭載していました。一時はDCCサウンドへの全面切替も考えましたが、載せ替えの工作時間とサウンドデコーダーの費用を考えると非現実的なので、そのまま使っています。

今回このサウンドシステムを搭載した7750と7850を再調整するために2年ぶり?ぐらいに引っ張り出してきましたが、メインボリュームがガリガリになっていて雑音が入ります。接点復活剤を使用しても完全には改善しないので思い切ってボリューム自体を交換しました。ただボリュームの軸の形状が違うので、もとのツマミが使えなくなりました。安価な黒色のツマミ使ったため高級感?はなくなりましたが、回転位置の視認性はよくなりました。

そのとき中を開けましたので、画像でご覧にいれます。

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操作パネル裏側の基板です。

中央より左側が走行電源と動輪回転検出回路、右側が汽笛などの効果音発生回路と思われます。

DCCサウンドのようにメモリに編集した実物音が入っているのではなく、発振回路でつくった疑似音を合成しています。

左上の銀色のボリュームが今回交換したメインボリュームです。

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本体の中はガラガラで、中央に電源トランスが鎮座し、右側には大きな電解コンデンサーが見えます。

最近のコンパクトなスイッチング電源を見慣れていると、いかにも昭和を感じさせる構成です。

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本体の上に乗っているのはオプションのリバーブユニットです。中にスプリングリバーブとアンプが入っています。これは山間に響く汽笛音を演出するためのエコー装置と謳われていますが、電子音で合成した汽笛などの音に倍音を加えることにより実感的な音に近づけるというのが、本当の目的だと思います。これをつけないとこのシステムで合成される汽笛やドラフト音は味気ない音になってしまいます。オプションではなく、標準装備で内蔵した方がよかったと思います。

この装置も購入後40年近く経過していますが、使用頻度が少なかったため、高品質の日本製のコンデンサーなどを使っていることもあって、今回交換したボリューム以外に特にガタはきていません。とはいってもほぼ毎日使われているH御大のところの同型機は満身創痍で何度も入院を繰り返しているようです。もう生みの親の天賞堂は面倒みてくれないので、電気に詳しい某氏が何度も蘇生させたそうです。

この方式のサウンドを発売しているメーカーはないようなので、今後のことを考えて、互換機を開発しています。もう10年ぐらい前に互換機つくられたAOさんに教えていただいて、数年前から取りかかっているのですが、電気の素人なので何度も壁に当たってあまりすすんでいません。ただサウンド発生部を高機能なDCCサウンドデコーダーを利用することにより何とか実現の目処が立ちました。また実用レベルになったらご報告します。

 

 

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フリーランス・モーガル(20) DCCサウンド搭載のため調整中

DCCサウンド搭載のため調整中です。

DCCサウンドデコーダーはやや旧式ですが、MRCの1617(現在廃盤のSL用ユニバーサルデコーター)を使っています。

コントローラーは、テンキーボード改造コントローラーを DSシールド2互換機に接続しています。

コントローラーとデコーダーや機関車のモーターへの接続は、改造したDCCテスターを利用しています。

モーターにミネベアのSH15を使用しているためか、低速部でコッギングによる回転ムラがあるようです。CV124のBemfのパラメーターを調整する必要がありそうです。

 

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汽笛とブラスト音の同期について

動輪の回転が目で見えるくらいの低速では、動輪の回転とブラスト音が同期しないと興ざめです。しかしある程度スピードが出るとスピードにだいたい比例して音が出ていれば、完全に比例しなくてもよいしむしろ高速になると完全に同期すると煩いように感じます。またそうなるのはスケールスピードを大幅に超過しているわけですが・・ 少し間引いてやった方が感じがよいとも思います。

PFM/SL1システムでは、動輪のコンタクトで機械的に回転数検出しているので、完全同期なのですが、DCCサウンドデコーダーなどのモーター回転数検知回路を使ったシステムでは、どうなっているのか興味があります。回転数検出のベースになっているモーターの逆起電力と回転数が正比例するのか?という疑問もあります。

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汽笛の合成

またサウンドシステムをボツボツ触っています。

シンセサイザーの合成音?の汽笛をいれたメロディーICも売っているので買ってみましたが、やはり音はイマイチです。

実物の汽笛のサンプリング音を使った方がよいと思いますが、そのままでは任意の長さで鳴らすことはできません。

ESUのサウンドデコーダーは、汽笛を鳴りはじめと中間と鳴り終わりの3つのファイルに切りわけて、中間部の音をループ再生して任意の時間鳴らせる仕掛けのようです。

これはDesktopstationさんのブログの解説がわかりやすいです。

mp3プレーヤーで同じようなことができるのかもしれません。

とはいってもESUのDCCサウンドデコーダーのサウンドプログラミングシステムはかなり完成度が高いようで、遊んでみたくなりました。

 

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RMMODELSにも記事が載りました

RMMODELS4月号の宮下さんの昭和模型工作室(P150-151)にも、「サウンドボックスのもう一つの遊び方」という記事を載せていただきました。

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