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2017年10月22日

新たな道への挑戦 その1

DCCをもっと広めるにはどうすればいいか、よく考えましたが鉄道模型の枠組みでは難しい気がしてきています。
そこで、模型のカテゴリという大きなくくりで考えてみることにしました。

DCCは別に鉄道模型専用の規格でも何でもなく、モータを中心とした機器を制御するための通信と電源の規格です。つまり、動くものであれば、何でも応用が利くのです。

鉄道模型市場は、停滞と言うかこれからどんどん縮小が見込まれています。自分は確かに鉄道は好きですが、車だってそれなりに好きです。実は鉄道も、普通の人よりは少し詳しいだけで、細かい車両の番号とかそんなことはぶっちゃけ分かりません。クモハとかモハとかクハの区別も実はよくわかってません(あんまり興味が無く覚えない)。

ということで、いったん、鉄道模型を離れて違う模型にチャレンジしてみるべきだなと考えました。

そこで、ある模型に着目しました。小学生の時にトミックスのNゲージで遊びながら、たしか1度は手を出した記憶がある模型です。この模型から学ぶことは非常にたくさんあるのではと思います。なんと、日本の鉄道模型の8倍の市場規模を持つとんでもないデカさです。

その模型は、1/144のNスケールが主流のようですが、私はデカいものが好きなので、1/48のOスケールをさっそく手配しました。

後日、模型の組み上げをレビューしていきたいと思ってます。ハードルは非常に高いと思いますが、最終的には、あれこれとDCC化も考えていこうと思ってます。

やあさん、いっきまーす!
posted by yaasan at 21:17 | Comment(1) | 工作

2017年10月21日

laisdccのデコーダが届いたのでレビュー

市販品としては最安に属する12USDの車載モータデコーダ860021が中国から届きました。

AliexpressのLaisdcc公式販売ページ (NEM652版)

※10/21現在、売り切れになってます。チェコの人が200個も買い占めたようです・・・買いすぎでしょ。欧州を中心にみんなコンスタントに買っているので、結構人気のあるデコーダなのだと思います。

10/21 19時追記: このメーカーのデコーダには致命的な問題あり。使用を推奨しません。

laisdcc_decoder1.jpg

laisdcc_decoder2.jpg

■マニュアルなど

LaidDCCのサイト置いてあります。全部英語ですが、そんな難しいことは書いてないです。

■基板写真

当然、私の手元に来たという事は、熱収縮チューブを剥かれるのは当然であります。サイズは、幅12mm、実装時の厚み3mm、基板自体の厚みは0.8mmでした。基板の長さは18mmです(ケーブル含まず)Nゲージには辛そうですね。

laisdcc_decoder3.jpg

laisdcc_decoder4.jpg

■比較

ワンコインと比較すると、幅は2mm大きく(12vs10mm)、厚みでは3mm小さい(3vs5mm)です。PICマイコン以外は低背の表面実装部品を使っているのが、厚みで有利な理由になっているようです。

laisdcc_decoder5.jpg

laisdcc_decoder6.jpg

■部品

・CPU マイクロチップ PIC16F690-I/SS
・MOS-FET? Z420P-7509

■雑感

・Keep Aliveの配線には特にトマラン回路内蔵なし。普通のコンデンサを直で付けると、突入電流大きいですが、トマランコンデンサをつけてはいけません!!!理由は後述。

・DSblueboxでCV読み出しOK
・DSblueboxでFWD,REV回転OK

普通に動く、普通の車載用モータデコーダです。デジトラックスのDN136と同じ使い勝手かなと思います。耐久性チェックはしていませんが、基板を見る限り変なところはなさそうです。※Kanjiさんから指摘で、トラブル発生!このデコーダはコンデンサ装着時は特に使い方要注意です。

Z, N用のデコーダ860010も開発中のようです。

■トマランコンデンサを装着でトラブル(19時追記)

どうも、起動時のイニシャル対策のハード回路がショボいというか何もしていないようで、トマランコンデンサなどのゆっくり立ち上がる回路にしてしまうと、イニシャル状態が不定の時間が長くなり、あちらこちらに大電流が流れて暴走するようです。

証拠データも取りました。テストパターンは、DSmainR5.1の線路電源ON/OFFを繰り返すだけと言う超単純なものです。速度は一切いじってません。

最初の電源投入時:
LaisDCC_StartCurrent.png

いったん線路電源をOFFにしてすぐにON:
LaisDCC_ReStartCurrent.png

初期投入時はごく普通ですが、線路電源再投入時には最大電流7.8Aと、あり得ない電流が流れてます。私がいつも使う2AクラスのACアダプタは、こんな大電流は耐え切れないので、あっという間に出力OFFになってしまいます。

トマランコンデンサ自体ではこんなに電流が流れることは無いので、あくまでも想像ですが、デコーダ内部の電圧は多少残る状況のはずなので、マイコンが中途半端に動き続けるモードがあって、出力のMOS-FETのフルブリッジ回路の動作が不定になって、ショートするモードになってると思われます。

と言う事で、LaisDCCのDCCデコーダにコンデンサは装着してはいけません。コンデンサ未装着時は特に問題ないことは測定でも確認済みです。普通すぎるので波形は省略します。

12USDと安いですが、ご利用はEM13のようにコンデンサレスで動かしましょう。車両のフライホイールや、レール清掃、全車集電などの根本の対策でカバーがよろしいかと思います。
posted by yaasan at 11:24 | Comment(4) | 鉄道模型

DSシールドの回路案

DCC/MMシールドは在庫があと6個です。後継品として、DSシールドを企画中です。コンセプトは以下の通りです。

DSshield_AW_R1.png

■コンセプト

・キットで2000円、ソフトやスケッチは全て無償提供。高いと思う人は自分で作って頂く。
・基板のみ 300円、完成品販売なし
・DCC専用。モーターシールドとして使う事も出来る。
・MM専用のGatewayスケッチを作れば、MMもサポートできる。メルクリンデジタルのエンジンであるArdurailをベースに作ればOK。
・CV読み出し機能はサポートしない
・S88-Nを標準搭載
・電流max 3A、連続2A設計
posted by yaasan at 09:31 | Comment(2) | 鉄道模型

2017年10月20日

DCC/MMシールド 完成品の販売終了

DCC/MMシールドの完成品の販売を終了します。

DCC/MMシールドを選択する方については、自分ではんだ付けできない人は置いていくという意思表明です。ライオンは、子供を谷から突き落とすと言いますが、その気持ちであります。

「それは困る!!」と言う方は、DSmainをぜひともよろしくお願いします。

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DCC/MMシールドについてはメルクリン(Marklin Motorola 1/2)対応を廃止し、価格をもっと劇的に下げてRailstarsのDCCエンジンに変更して対応を考えてます。

DCCのみにすることで、マイコンを減らせるので回路を単純化できます。その代わりにUNO側のソフトはより複雑化するので、より上級者向けになりますが、DCC/MMシールドはこの形になるのが順当かなと思います。

名称も、ちょっと変えると思います。DSシールドかな。
posted by yaasan at 18:51 | Comment(0) | 鉄道模型

オームの法則

オームの法則をご存知でしょうか。中学校の理科で習ったアレです。当時は、こんなの何に使うんだろ、よくわからんな〜と思われた人が99%だと思います。実はこれが、DCC電子工作では無くてはならない計算式になってしまってます。なので、DCC電子工作をやる人は、オームの法則を理解する必要があります。入学試験みたいなものです。

V=I×R :電圧[V]は、電流[A]と抵抗[Ω]を掛けたものである
例: 抵抗が10Ωあり、電流が2A流れている。抵抗の両端にかかる電圧は? 2A×10Ω=20V。

なんで、こんなにつまらんことになっているかと言うと、シンプルすぎるのと、いろいろな現象をたったこの式で表してるので、説明しきれないことが原因です。

この式を変形すると、いろいろなことに使えます。以下、オームの法則の使い方です。

■ショートの現象が数値で分かる

ショートとは、まあ、皆さんご存知の通り、+と−をくっつけたらスパークする現象ですよね。これをオームの法則で書くと、見事に表現できます。
くっつけるとは、抵抗なし(R=0)という意味と同じになります。逆に、くっつけないとは、非常に大きな抵抗(R=∞)という意味になります。

I=V/R=5/0=∞[A]

電流が無限大流れます。実は、微弱な抵抗成分があるのと、電力会社も無限には電流を流してくれないので、R=0.001Ωとか(値は適当ですが、抵抗が非常に小さいという意味)で表現されることになります。

I=V/R=5/0.001=5000A

5000アンペアです。で、このエネルギー量はどれだけすごいのかは、ジュール熱の式(新たな式を出してすみません)に入れるとよくわかります。

P=I×I×R=5000×5000×0.001=25000[W]

5Vの細い線なのに、何か凄い熱エネルギーになるわけです。ショートしないようにしましょうね。

■LEDを光らせる抵抗値を決める

LEDは、だいたい3mAから5mA流せばそこそこ光ります。5Vを流しているなら、抵抗値はどうすればいいかと言えば、以下のように計算できます。

R=V/I=5V/5mA=5V/0.005A=1000Ω。

実はこの計算、NGです。LEDはダイオードという半導体部品で、電圧を食ってしまう特性があります。どれくらい食ってしまうかはVf(電圧降下)という数字が必ず書いてあるので、これを見て計算式に入れてやります。

LED_Resistor_Calc.png

LEDによってコロコロ変わりますが、いわゆる青色発光ダイオード系はVfは大きいです(白色LEDも青色に蛍光塗料塗っただけです)。逆に何十年も前からある赤色や黄緑色は、Vfは1.6Vとか低いケースが多いです。

で、計算式に入れるときは、5Vから引いてやるように入れます。

R=(V-Vf)/I=(5-3.1)/0.005=2.9/0.005=580Ω→560Ω(入手性の良いE12系列で一番近い抵抗値)

■電圧計で電流を測る

オシロスコープは、標準のプローブを使うと電圧計となります。電流プローブは高いので持っていない人がほとんどだと思います。この手法は、突入電流を測るときに使うときに使えます。

I=V/R

Rを、たとえば0.1Ωとすれば、

I=V/0.1=10×V

となりますので、見えた電圧の10倍をすると、電流になります。
まあ、実は0.1Ω分、全体の回路としては抵抗が大きくなるので電流値にズレが出ます。0.1Ωでは影響が大きいような低抵抗回路の場合には、0.01Ωとか小さい抵抗を選ぶとよいです。DCCの用途では、0.1Ωで問題は無いと思います。

■電源を混ぜたらダメな理由が分かる

ショートとほとんど同じ話です。たとえば、乾電池に例えると、新品は1.5Vですが、古くなると電圧は落ちます。1.2Vとかですね。

easy_bat.png

何が起こるかと言えば、2つの現象が起きます。

@100Ω抵抗に電流が流れる

V=IR, 1.5=I×100, I=15mA。

A1.2Vの乾電池に電流が流れ込む

V=IR, I=V/R=(1.5-1.3)/0=0.2/0=∞A

実は、乾電池には内部抵抗がそこそこあって、一気にショートしません。0.1Ωとすると、以下のようになります。

I=V/R=(1.5-1.3)/0.1=0.2/0.1=2A

乾電池で2Aは、かなりの量です。普通、数十〜かなり多くて100mAとか用に使いますからね。

と言う事で、危ないので電源はまぜこぜで使わないようにしましょう。どうしても使う場合にはダイオードOR回路を使いましょう。

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オームの法則を使いこなして、DCCと電子工作を楽しみましょう。
posted by yaasan at 08:01 | Comment(0) | 工作