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2015年09月13日

BEMF測定

BEMF測定のコツが分かったので、測定ツールをデコーダ開発ボードでさくっと作成しました。
20年前に買ったトミックスのレール上にアナログのNゲージを乗っけて測定したのがノイジーな原因だったようです。接触が悪すぎる状況で、途切れ途切れになっていたようです。デコーダ組み込みの場合はモーター直結なので、条件はもっとはるかに緩やかなので、モータ直結・モータ単体(M単)で測定することにしました。

家にある、エンドウのDT-32型台車(#6001N, 電動車ユニットA)と、ガード下の日米無線(肉の万世の方)で買ったDC12VのマブチモーターのBEMF測定を行ってみました。電圧は12Vです。

FK-130SH:
BEMF_data20150912.png

エンドウ DT-32型#6001N(ユーザーから借りっぱなしのもの)
BEMF_data20150913_endoh_6001n.png

※数値は、1024でそれぞれ正規化されてます。横軸は、速度0〜100%(最大速度)を0〜1023に換算したものです。縦軸は、線路電圧の半分の電圧値を1023に正規化したものです。(5V以上はクリッピングされます)。線路電圧が12Vのとき、512と出たら512/1023ですし、12Vの半分のさらに半分で12Vの1/4となるので3V程度となります。

測定スケッチ: BEMFTuner
※デコーダ開発ボード、モーター、FTDI USB-UARTケーブル(5V)が必要です。

使い方:
モーターは繋いでおいて、適当なコマンドステーションでデコーダ開発ボードに電力を供給しておきます。(電力供給のみなので、特にコマンドを打つなどの操作は不要です)
Arduino IDEのシリアルモニタを開くと、リセットがかかって、モーターを自動で動かし始めます。停止→最高速度→停止の動きをして止まります。同時に、シリアルモニタ上でCSV的なテキストデータが生成されるので、最後に停止した後にモニタ上のテキストをコピーして、CSVファイルにして保存します。それをエクセルで開いてグラフにすれば、上記の図が作れます。

明らかにエンドウのモーター付台車のほうが安定してます。こちらは、フライホイールやギアが付いた状態なので、慣性があって安定しているのかもしれません。

だいたいマックススピード(無補正)でBEMFは512d(だいたい3V付近)の電圧ということはわかります。初期値は512dで良さそうですね。これに、CV2始動電圧をBEMFが上がり始めるところに置いてあげれば、速度換算カーブが作成できます。

たとえば、以下のように補正するようにすればよいわけです。

BEMF_AdjustingMethod.png

赤色の線が生成できれば、後は自由になんでも望みの速度カーブを作ればいいだけになります。思いの外、綺麗に信号値が取れそうなことはわかったので、BEMF対応機能の実装は可能と判断します。電圧を変えた場合などで、どのように調整するかは検討していきます。

■BEMF対応のメリット

・重たい車両・上り坂・下り坂でも毎回同じ速度で走れる(大編成、大重量車両など)
・発進がスムーズにできる。
・速度に応じた何らかの処理ができる(たとえば、蒸気機関車の走行音など)
posted by yaasan at 07:03 | Comment(0) | 鉄道模型