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。

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。

NoraAirシールドをつくる

DesktopStationさんが開発されているDSAirですが、完成品のFULL Edition、DSシールド、SDカードシールドを使って組むMAKER Edition、基板自作のNORA Editionというラインナップのようです。

三段重はかさばるので、DSシールドとSDカードシールドを合体したNORAシールドはできないかということで、パーツは買い集めたのですが、Amazonを眺めているとデータシールドというのを見つけました。

これは、ADAFRUIT社 の Data Logging Shieldのドラゴンコピーのようです。基板上にＳＤカードスロットとReal time clock（RTC）が載っていますが、プロトタイピング用のエリアがあります。この部分にモータードライバーICなどを搭載すれば、NORAシールドができそうなので購入してみました。中華製パッチモンだけあって、送料込みで￥669と激安です。中国からの発送のようで、注文後約2週間かかって到着しましたので、早速組んでみました。
DSシールド回路をＳ88関係を除いてほぼそのままこのシールド上に追加しました。また特に問題なさそうなのでRTCの回路も撤去していません。Aruduinoのスケッチも改造せずそのまま使わせていただいております。
FlashAirなどのwifiデバイスは大電流喰らいなので、オリジナルのLDO(5->3.3V)では電流不足で不安定になりそうなので撤去しました。その代わりロームの3端子DC/DCレギュレータ - BP5293-33を使って12Ｖから直接3.3Ｖに降圧して、FlashAirに供給するように改造しました。
モータードライバーの入力前にはＤＳシールドとおなじょうにコンデンサー入れていますが、SDカード側3.3Ｖのレギュレーターの出力側にはコンデンサーは追加していません。不安定になるようなら追加を考えたいと思います。

一応動くことは確認しましたが、長時間走らせた場合の耐久性の確認はまだこれからです。

最近電子工作が続いていますが、そろそろ金属工作に戻りたいと思います。

DCCハンディーコントローラーをつくる（7）電源 トラブル

完成したコントローラーでしばらく走らせていると、LEDが点滅してコントローラーが止まってしまう現象がおきました。電源オフにしてしばらく放置すると復帰します。
止まったあとすぐ基板上を指で触ってみると、ESP-WROOM2電源用の3.3Ｖレギュレーターが異常に発熱しています。Aruduino　Uno　の5.5Vレギュレーターに負担をかけないようにと　直接12Vに接続して降圧したのですが、ESP-WROOM2の消費電力が大きいので過熱したようです。というわけでレギュレーターの入力側を5Vのピンに接続しなおしたら、この現象はおきなくなりました。
考えてみれば、三端子レギュレーターは入出力差の電圧を熱で出すので、降圧分が大きいと熱くなるのも当たり前ですね。
またこういう無線デバイスは消費電力がかなり大きいようです。
FlashAir使う場合も電源で一工夫必要だと思いました。

最近電子工作が続いていますが、そろそろ金属工作に戻ろうと思います。

※追記（3.18）
やはり30分ぐらい連続して運転していると　同様な現象がおきました。
最初機関車のショートも疑ったのですが、その状態で直流電源に切り替えるとすぐ走るので、やはりコントローラー側の問題のようです
ということは、Aruduino　Unoの電源（降圧レギュレーター）が過負荷で熱暴走でもしているのでしょうか？

※追記(3.22)
「電気屋の毎日」ブログ2/7の記事を参考にさせていただいて、
Aruduino　Uno互換品のLDOをBP5293-50に交換しました。
また少し長い時間連続運転して試してみます。
これで16V対応も大丈夫ですね。

これでも不安定ならESP-WROOM用3.3V電源を三端子レギュレーターからBP5293-33に交換しようと思います。

DCCハンディーコントローラーをつくる（6）

タカチのケース（LC135-N-W）に収めました。

黒スイッチが、スマホで指定したファンクションのオンオフ。赤スイッチが、汽笛（Ｆ２）です。もう少しスピード用ボリュームとの間をあけた方がよかったです。
操作する機関車のアドレス指定やファンクション操作はスマホのブラウザーからおこないます。

真ん中の赤いピンジャックが走行電源、右が電源アダプタ、左はAruduinoUnoのｕｓｂジャックです

NORAシールド（自作したＤＳシールド互換品）に、ESP-WROOM2が載っています。
スマホ操作のためのサーバープログラムはESP-WROOM2の中にあります。

DSshield with FlashAir（続）

DSshield with FlashAir　調子良く動きます。
やはり、三段重はかさばるので、ＳＤカード基板とモータードライバーを一枚のシールドに納められないか
ということで、レベル変換モジュールと3つパーツ並べてみたら何とかおさまりそうです。
この秋月のＳＤカード基板についている三端子レギュレーターは、12Ｖから直接降圧できるようなので、直接12Ｖの電源ラインにつなごうかと思っています。500mAの容量があるようですが、不足するようならついでに買ったロームのＤＣＤＣコンバーターに置き換えます。

これでNoraAirシールドつくってみようと思います。
FlashAir　W-04　16ＧＢも発注しました。

DCCハンディーコントローラーをつくる（5）

収容するケースの関係で高さを低くする必要が生じたので、一部部品の配置を変更して、組み上げました。
あとはケースを加工して組み込みます。

DSshield with FlashAir

DSshield with FlashAirというのは
Desktop Station さんが、Aruduino　ベースで開発された　wifiで操作するDCCのコマンドステーションです。
手持ちのFlashairカード（Ver.3）があったので、ＳＤカードシールドを購入して、組んでみました。

操作はiPadからおこないます。右の緑の3段重ねの基板がこのシステムです。

今回は純正のAruduino　Ｕｎｏを使って組んでいますが、中国製のジェネリック（ゾロ）基板でも大丈夫です。
アマゾンなどで売っているゾロ基板を使えば￥500円ぐらいなので、FlashAirカードを入れても１万円以下でこのコマンドステーションができます。
ＳＤカードシールドは、マルツの通販で買ったら￥1,580（税込）でした。
FlashairカードのVer3でもストレスのない早さで作動します。

それからこのシステムは、オープンソース（プログラムが公開されている）なので、自分の好みで改造できるのもよいところです。

これとは別に自分で作っているＤＣＣコントローラーも上手く動いているので、早くケースに収めようと思っています。

DCCハンディーコントローラーをつくる（4）

ESP-WROOMプログラムの方は見なおしたら思わぬところに速度低下の原因となるボトルネックがあったので修正して、スマホ動作だけでも十分な速度が出るようになりました。
ただまだ実装していないポイント切替操作が入ったりするとやはりボタン操作が便利なので、2個の押しボタンは残します。また複数のDCCデコーダー用定義ファイル？を切り替えて読み込めるようにしました。

ＤＳシールドの上にスイッチやボリュームを配線したESPrDeveloperを両面テープで貼り付けるのも無粋なので、ＤＳシールドとESPrDeveloperをシールドの形に仕立てようと思って仮配置してみました。
電子工作やっている人は基板剥き出しでも気にならないようですが、昔からの鉄道模型派にはそれは気になるので、やはりケースにおさめようと思います。

DCCハンディーコントローラーをつくる（3）

ESP　Developerにサーバープログラムを書き込んで何とかここまでできました。

結局サーバー経由で、httpのGETメソッドを使って制御したのでは、時間の遅れが生じるので、iPhoneのweb画面からファンクション番号を指定して、オンオフはESP　Developerのデジタル入力端子に接続したタクトスイッチで制御することにしました。
タクトスイッチはモーメンタリースイッチとして使い、web画面上からは少し時間が遅れますが、オルタネートとしてのスイッチ機能をつかえるようにしました。
サウンドデコーダーのファンクションに割り当てられているサウンド機能は、F4以降はメーカー・デコーダーごとに異なるので、こういう形で可視化できると物覚えの悪くなった中年オヤジには楽ですね。

スマホから操作する高機能のDCCコントローラーは、DesktopStationさんがラズパイを使って開発されるようなので、私は呑み会などでちょっと走らすような簡易版をめざします。

DCCハンディーコントローラーをつくる（2）

ESP　Developer と　Aruduino Unoをシリアル通信（UART）でつないでテストしてみました。
動作電圧が　ESP　Developerは3.3Ｖ、Aruduino Unoは5Vですが、レベル変換コンバーターを間につながなくても動作しました。
プログラムの動作自体は問題ないのですが、web上でクリックしてから、　ESP　Developerのシリアルポートから信号が送られるまで一呼吸時間がかかります。まあギミックのサウンドなので実用上は問題ないですが、少し気になります。
もうすこしプログラムのチューニングをしてみようと思います。

この点が解決できなければ、ウェブブラウザーからファンクションを直接オンオフするのは諦めて、ボタンスイッチのファンクションスイッチの機能割り当てをするだけにするしかないかもしれません。

また今は、ESP　DeveloperのサーバーからAruduino Unoに一方的にデータを送っているのみで、レスポンス受信していません。これもなんとかしたいと思います。