カテゴリー「フリスクケースに工作」の13件の記事

2017年3月 2日 (木曜日)

フリスクDSPラジオの製作No.1(2017/4/27:アンテナ共用回路追加)

 aitendoで大量に発売されるDSPラジオ関連商品をただ眺め続けるのも辛くなってきたので遂に手を出しました。それなりに小型安価でLR音声出力の同相/逆相が選択できる【AKIT-M6952S(V2)】を選定、これをフリスク120の空きケースへ詰め込みます。限られた容積を目一杯使い大容量な角型リチウムイオン電池を搭載したことで連続稼働30時間を誇る実用品が完成しました。

 ※これの応用で連続稼働100時間の据え置き形も完成!⇒据え置き形DSPラジオの製作No.1
 ※さらに連続稼働24日間の据え置き形弐号機も完成⇒据え置き形DSPラジオの製作No.2
 ※さらにフリスク120サイズを一回り大きくしたポケット形なんてのも既に完成しています。
 ※そしてDSPラジオを100均の充電用電池BOXへ組み込んだポケット形の参号機なんてのも。
 ※2017年12月5日、ポケット形4号機も完成しました。

Img_11072 前回の状態から追加した機能があります。チューニング時の同調表示LEDと内蔵リチウムイオン電池を充電するための外部接続端子です。これらはデザイン優先のため、同調ボリューム、バンド選択スイッチ、音量ボリューム、電源スイッチ兼用4極ジャックと共に同一な側面に集めてあります。

Img_11102 これは4極ジャックへステレオイヤフォンを差し込みんで実際に受信動作しているところ。電源スイッチはステレオプラグを差し込むことでONとなる様に4極ジャックを上手く配線しています。白いイヤフォンプラグ横にある小さくて青い同調LEDの光っている様子が判るでしょうか。普通は赤LEDとかなんでしょうけど、青のほうがカッコイイです。それと電池電圧が放電末期の3V以下まで落ちてくると、同調していても光らなくなるので充電時期の目安になるという利点も。

Img_11142 この写真は内蔵リチウムイオン電池が実際に乗っかっているところで、使っている単セルは最終的に3.7V1010mAhのものとなり、大容量なタイプを詰め込もうとするとこんな感じの二階建て構造にするしかなくてかなり苦労しました。
 単セルの出所は第83呟【リチウムイオン電池パックを分解する⑪】で、これよりも薄くて楽に詰め込めるタイプはあるんですが、その代わり容量が少なくなってしまい選定では悩んだところです。DSPラジオ受信動作時は30~35mA程度の消費電流を食っているので、このセルの容量ならばだいたい30時間程度は連続で使えるものと推測しています。
 内蔵リチウムイオン電池を充電するには、内箱に埋め込んだ二組の丸ピンを介して外部充電器を接続します。内箱に固定してある剥き出しの端子は、必要最小限の穴しか開いていない外箱を被せて上手く隠すことで、金属などに接触してショートするのを防げる構造です。

Img_11162 リチウムイオン電池を跳ね上げて一階部分の各パーツを眺めて見たところ。配線は上手くやらないと厚みが出てしまい、リチウムイオン電池が納まらず外箱が閉まらなくなるので取り回しに苦労した結果がこれで、結局あまり綺麗に出来ませんでした。もじゃもじゃと丸まっているコイルはFM用のアンテナで気休め程度に付けてます。本当はイヤフォンコードをアンテナ兼用にしたかったんですけれど分離回路が上手くできなくて妥協した結果です(→改善しました。下の4/27改良情報参照)。
 この写真なら良く判るので説明しておきますけど、同調表示用の青LEDはチップ品を使っており、そこに直付けしたφ1mmの光ファイバーを通して外箱に空いた穴まで導光しています。写真では光ファイバー先端が箱の外へ飛び出しすぎている様に見えますけれど、これはわざと固定せず自由に抜き差しできるようにしているから。蓋を占める時は内箱から引き出した光ファイバー先端を外箱へ先に通してから被せます。上手く被さったら飛び出している光ファイバーを面一になるまで押し込めば見た目キレイに仕上がるという訳です。ちょうどBトレインショーティーの前照灯をLED化改造する時に使う光ファイバーが上手く転用出来て大助かりです。

~20170427の改良情報~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 FMアンテナの扱いに改良を加えました。当初はイヤフォンコードをアンテナ兼用にする予定でFM-ANT端子を音声出力4極ジャックのアースへ単純に繋いだらイズまみれになってダメでした。そこで高周波分離回路を挿入しようと思って小型なフェライトビーズを探していたところ、千石電商でお手頃の品を手に入れました。早速コイル巻いて音声出力ラインへ挿入したらピタリとノイズ無くなって上手くいきましたのでご報告です。

Photo_2 上図ではφ3.5mmの4極ジャックを上手く使って、ステレオプラグを差し込んだ時に電源が入る様な工夫をしています。そのため、一般的に3極ステレオジャックを使った同じ様な回路を組むよりも余分にもう一つフェライトビーズを使ってしまっていますけど。

~20170228までの状態~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 aitendoのDSPラジオキット【AKIT-M6952S(V2)】を使ったフリスクDSPラジオの製作は順調に進んでおり、今回は最大の難所であったケース加工が終了したのでその様子を記載しておきます。

Img_10952 横幅が広く、若干厚みが増したフリスク120のケース。横に立てて置いた時に天を向く側面へ集中して操作系をまとめてあり、他3ケ所の側面は無加工になってます。2つあるボリューム用の細長い角穴(2mm×10mm)や切替スイッチの小さな角穴(1mm×4mm)を加工するのが一苦労でした。

Img_11022_2  内部の様子。一度全て配線して動作は確認済みです。またもや配線がウニ状態になってしまったので、見た目を綺麗にしたくやり直す前の写真です。左端の小部屋部分へバーアンテナのPA-63Rがピッタリ入って素直に固定できたことは、作る前には判らなかったことであり棚ボタでした。

Img_11012 フリスク120の内箱に入れることのできる最大厚みは9mmです。その下半分へ組み込むのは、DPSラジオ基板、音量調整ボリューム、受信選局ボリューム、受信バンド切替スイッチの4パーツで、これらは厚みを3.5mm以内にする必要がありとても苦労しました。おかげでクリスタルや47μFのパスコンは基板上に取り付けることができず外付けになってます。
 そして上半分5.5mmの空間には角型リチウムイオン電池が載ります。これで先の4パーツ分の厚み3.5mmと併せて9mmジャストとなり、外箱は綺麗に被さってくれるという訳です。

~20170223までの状態~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
 ラジオ少年には何かと天国なお店aitendoが発売しているDSPラジオを作ってみるのです。前回チラッと見せた
配線ウニ状態な恥ずかしいシロモノから打って変わり、今回のはフリスク120の空きケースへ詰め込むことを想定した本格的な加工寸法割り出しのための試作機です。

Img_10812 フリスク120の内箱ケースへ詰め込み可能な横幅は、旧製品よりも5mmほど広がって32mmちょっとになりましたから、色々と組み込むのは楽になりました。数あるaitendo製DSPラジオの中から、LR音声出力の逆相/同相設定が選択ピンで選べるAKIT-M6952S(V2)を選定しています。完成品モジュールよりもキット(V2)の方では基板がより小さく出来るので限られたスペースへ突っ込むには御誂え向きです。

Img_10822 各部の詳細をば少々。LR音声出力にはφ3.5の4極ジャックを利用し、ステレオのプラグを差し込んだ時に3極目が4極目のグラウンドにショートすることで電源ON/OFFを実現しています(1、2極目はLRに使用)。これは自作エフェクターの電源スイッチ省略化で良く使う手法ですね。
 受信バンドの選択には一時的にありあわせのカーボン抵抗で作ったネットワークを付けていますが、必要なのはAM、FM1、FM2の3バンドだけなので、22kΩ、30kΩ、130kΩのチップ抵抗があれば小型最適化できます。
 チューニングと音量用のVRには厚み3.5mmの薄型ダイヤル式を選定していますけれど、選局がクリティカルなチューニング用に関しては多回転ポテンショメーターにすることも出来ますね(実験済)。
 バーアンテナは長さ30mm程度の製品を3タイプ準備して実験しました。結果は、aitendoオリジナルな二品種よりもアイコー電子製PA-63R(旧マックス品)のほうが受信感度高かったので今回採用してます。aitendoで同じコア径φ6mmの製品はコイル部分の径が9mmもあって入んないんですってば! それで楽に入る薄型で角型な製品を試してみたんですが、コア断面が減ってその分感度下がっちゃうみたいなんですよね、ちょっとガッカリ。

Img_10832 このDS6952チップは結構な電気食いでありまして、受信中はなんと35mA前後も消費します。これでは電源をケチってボタン電池とかコイン電池で妥協すると数時間しかもちません(そういう製作記事多いし)。そうなると実用的とは言い難いため、容量の大きな3.7V1050mAhの角型リチウムイオン電池を搭載、これなら30時間は連続で使えるという算段で十分実用になるかと思います。
 連続稼働時間を気にするならば
もう一回り大きめなセルを搭載できるゆとりはあるんですけど、バーアンテナに近づけすぎると感度が落ちてしまう事実を確認したため、写真の様に20mm位は離さないとダメっぽく、この大きさのセルで我慢なのです。

 さて、これであとは仕上げ段階に移行できる状態まで辿り着きました。各パーツの配置を今一度最適化し見た目にもカッコ良くしなければなりません、もうひと踏ん張りです。

※製作は各人の判断にて行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなく。

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2017年1月14日 (土曜日)

”普通”っぽくないフリスクLEDライトの製作No.3(2017/1/20追記)

 前より一回り大きくなったフリスク120の空きケースを使ったフリスクLEDライトの第三弾。今回は使っているパーツの入手が一筋縄ではいかないので全然”普通”っぽくありませんけど、135ルーメンの高光束照射で5時間ほど連続点灯出来てかなり実用的です。Sdim08003                      こちらは姉妹品。

Img_10501_2             黒子「まぁ、こんなところに『ゲコタ』が! 早速お姉さまにお教え差し上げねば。」

 

Img_10362  フリスク120の空きケースを加工したLEDライトで、モノリスの様に立てて使うことも出来ます。ハイパワーLEDのCREEチップXP-Gとその専用コリメーターとを組み合わせ、それらを2セット詰め込んでます。XP-G放熱板付にコリメーターを嵌めた時の全高が、フリスク120の内箱に入れることのできる最大厚み9mm以内だったことが今回の製作に繋がりました。

Img_10452 完成するまでは2灯を横に並べたCREEチップXP-Gの放つ照射パターンがどうなるのか気になっていました。でも完成後に点灯してみたら、円が重なって僅かに横長となった楕円パターンだったので一先ず安心です。なお光束値は135ルーメン前後となっております。

Img_10352Img_10442 ケースの端にLEDが偏って配置しているのは、内側のほとんどが角型リチウムイオン電池で占められているから。このセルの出所は第87呟【リチウムイオン電池パックを分解する⑬】で、幅33.8mm、長さ48.6mm、厚み4.2mmな寸法のもの。フリスク120の内箱に入る幅は32.7mmまでなので、セルが入る箇所のサイド立ち上がり部分をカットしてから搭載するとほぼ内箱外寸ピッタリとなり、内箱で支えられなくなったセルは外箱が包み込むことで保持されます。

Img_10372Img_10392Img_10402 モノリスの様に立てた状態で天に向く面の凹み穴は、ワンクリックオペレーション用に仕込んであるタクトスイッチ。不用意に押してしまうのを防ぐのと、見た感じをスッキリさせたいという理由から、ツライチにして飛び出さない様な埋め込み構造に。
 また側面に並んで空いているφ1mmの小径穴は内蔵リチウムイオン電池の充電用端子で、これも目立ちにくくするため端子を内箱へ埋め込んで固定し、外箱にはピンを差し込める必要最小限の穴だけ開けています。

Img_10422Img_10432 角型リチウムイオン電池は4.2mm厚の単セルを2枚重ねた組電池として搭載。一枚あたり900mAhの容量があるセルを2枚並列接続したことで1800mAhな容量に。先にも述べましたが内箱にはぎりぎり入りませんので、内箱のサイド立ち上がり部分を大胆にカットして納めています。
 充電用端子の方は丸ピンICソケットを分解して取り出したピンで、内箱に2本を埋め込んで固定。この上に必要最小限な穴しか開けていない外箱が被ると、露出した金属部分がカバーされて不本意なショートから守れる工夫です。

Img_10412Img_10332Img_10342 写真だと何処に埋まっているか判りづらいけど、二つのコリメーターに挟まれる形で白い”謎”のモジュールが見えているのに気付いた? 今回使っているワンクリックオペレーション用ユニットは、ランチャーライトV9高輝度化改造・改二式で確立したものと同じ仕組み。安物のLEDライトでありがちなスイッチ焼けによる接点不良チラツキは、FETスイッチかマイコン式スイッチを採用すれば手っ取り早く解決できますネ。
 モジュールの作り込みにはSMD基板を利用、詰め込める隙間に余裕がなかったのでなるべくコンパクトにする必要が。縦12mm×横7mm×厚3mm位に納まっているものの、上手く組み込める場所が無くて苦労した結果があの写真というワケ。
 LED点灯時間については、AMC7135を使った350mA定電流放電になるので、リチウムイオン電池容量1800mAhならば5時間くらいは大丈夫だと推測します。

Okver2 ランチャーライトV9高輝度化改造・改二式より転載、接点容量を気にしない超小型なタクトスイッチが使えるので重宝してます。回路図のLED表記について、今回は2灯並列にしたCREEチップXP-Gを使っているので、厳密に言えば上図の通りじゃないですけど気にしないよね。本機の場合、XP-Gは放熱板をカットしていて放熱性が不足しているため、2灯を並列接続することにより発熱を分散させる狙い。

Img_10382 フリスクライトNo.1の『もふもふウサギライト』に倣って今回は「とある科学の超電磁砲」で御馴染みの御坂さんが寵愛している『ゲコタ』のシールを貼っておきました。遠目に見るとコリメーターとLEDの黄色蛍光体が目玉で『ゲコタ』がクチバシみたく、まるでフクロウみたいな顔つきになって楽しい感じになった?

Img_10531             御坂さん「こ、この『ゲコタ』は私が責任を持って預かっておくわ!」

 ・・・・・早速、御坂さんに接収されてしまいました。

※改造は各人の判断にて行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなく。

【こちらも参考に如何ですか?】

【オリジナル製作なLEDライトたち】

フリスクレーザーの製作No.1_フリスクにレーザーユニットを組み込む(秋月電子LM-102-Bモジュール使用)

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フリスクライトの製作No.1_フリスクにLEDライトを組み込む(CL0117、CREEチップXP-Gを4灯)

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【一般市販品を改造したLEDライトたち】

スネークライトの改造計画No.1_スネークライトの改造計画(ひとまず分解から)

LEDライト ムーンレンズの改造計画No.1_LEDライト ムーンレンズの改造計画(ひとまず分解から)

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改造報告No.1-2_100均ミニランタンのLED化改造(CL0118B、CREEチップXP-G)

改造報告No.2____100均2WAYランタンの輝度アップ改造(CL0117、0.19~1W)

改造報告No.2-2_100均2WAYランタンの輝度アップ改造(CL0117、CREEチップXP-G)

改造報告No.2-3_100均2WAYランタンの輝度アップ改造(LTC3490、CREEチップXP-G)

改造報告No.3-1_100均3LEDタッチライトの輝度アップ改造(日亜NFSW036CT)

改造報告No.3-2_100均3LEDタッチライトの輝度アップ改造(CL0118B、日亜NFSW036CT)

改造報告No.4____100均3LEDパワーライトの輝度アップ改造(CL0117、CREEチップXP-G)

改造報告No.4-2_100均3LEDパワーライトの輝度アップ改造(CL0117、オプトサプライの3WパワーLED)

改造報告No.4-3_100均3LEDパワーライトの輝度アップ改造(CL0117にSBD+C併用回路換装)

改造報告No.4-4_100均3LEDパワーライトの輝度アップ改造(CL0117にSBD+C併用回路内蔵)

改造報告No.4-5_100均3LEDパワーライトの輝度アップ改造(LTC3490、CREEチップXM-L2搭載)

改造報告No.4-6_100均3LEDパワーライトの輝度アップ改造(CL0117+SBD+C回路、LP-AWME56F1Aを3灯)

改造報告No.5____100均白色レンズ付LEDライトの輝度アップ改造(CL0117、CREEチップXP-G)

改造報告No.5-2_100均白色レンズ付LEDライトの輝度アップ改造(CX2601、CREEチップXP-G)

改造履歴一覧____改造報告No.1からNo.11-2までの諸元

改造報告No.6____100均ランチャー9の輝度アップ改造(LTC3490、CREEチップXP-G)

改造計画No.6-2_100均ランチャー9の輝度アップ改造計画(CL6808、LED選定未定)

改造報告No.7____100均スリムライトLEDの輝度アップ改造(5φ砲弾型で0.19W)

改造報告No.7-2_100均スリムライトLEDの輝度アップ改造(CL0117、CREEチップXP-G)

改造報告No.8____100均5LEDライトの輝度アップ改造(CL0117、CREEチップXP-G)

改造報告No.9____100均1LEDライトミニキーホルダーの輝度アップ改造(CL0117、CREEチップXP-G)

改造報告No.10____100均3LEDライトの輝度アップ改造(OKL-T/3-W5N-C、CREEチップXP-Gを7灯)

改造報告No.10-2_100均3LEDライトの輝度アップ改造(OKL-T/6-W5N-C、CREEチップXP-Gを7灯)

改造報告No.11____100均3LEDハンディライトAの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、LP-AWME56F1Aを3灯

改造報告No.11-2_100均3LEDハンディライトAの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、CREEチップXP-Gを3灯

改造報告No.12____100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、CREEチップXM」-L2ランクU21A搭載

改造報告No.12-2_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、CREEチップXP-GランクR4搭載

改造報告No.12-3_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、オプトサプライの1WパワーLED搭載

改造計画No.12-4_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造計画(インバータ未定、CREEチップXP-Gを4灯組み込み予定)

改造計画No.12-5_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造計画(CL0118B、LP-AWME56F1Aを3灯組み込み予定)

改造報告No.13____100均3LED自転車ライトの輝度アップ改造(LTC3490、CREEチップXP-G、ミニ単2NiMH)

改造報告No.14____100均4LEDハンディライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、LP-AWME56F1Aを4灯)

改造報告No.15____100均LEDミニスタンドライトのスタイリッシュ改造計画(LED、昇圧回路未選定)

改造報告No.16____100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(CL0117+SBD+Cの単機駆動、CREEチップXP-G_R4搭載)

改造報告No.16-2_100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(CL0117+SBD+Cの重連駆動、CREEチップXP-G_R4搭載)

改造報告No.16-3_100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(LTC3490単機駆動、CREEチップXP-G_R4搭載)

改造報告No.16-4_100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(CX2601、CREEチップXM-L2ランクU21A)

改造報告No.17____100均2WAY LEDキーホルダーの輝度アップ改造(EMH7601、GM2BB65QK0Cを5灯、単6形NiMH)

改造報告No.18____100均LX-601の輝度アップ改造(CX2601、CREEチップXP-G)

改造報告No.19____100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME56F1Aを5灯、Li-ion電池)

改造報告No.19-2_100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、GM2BB65QK0Cを5灯、Li-ion電池)

改造報告No.19-3_100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME56F1Aを10灯、Li-ion電池)

改造報告No.20____100均LEDランタンの輝度アップ改造(焦電センサー、AMC7135、CREEチップXP-G、Li-ion電池)

改造計画No.21____100均サイクルセーフティライトの改造計画(一部パーツの流用と応用考察)

改造報告No.22____100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、OSW54L5111P)

改造報告No.22-2_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、CREEチップXP-G、Li-ion電池)

改造報告No.22-3_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME54F1A)

改造報告No.22-4_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、OSW47L5111Y)

改造報告No.23____100均LEDミニタッチライトの輝度アップ改造(NJW4616、オプトサプライ製ブルーLED搭載)

改造報告No.24___100均5LEDスタンドライトと電球型LEDライトとを合体融合(タッチセンサー搭載)

改造報告No.25___100均サイクルフラッシュライトの輝度アップ改造(OKL-T/3-W5N-C、CREEチップXP-G

改造報告No.26___100均LEDヘッドライトの輝度アップ改造(CR123A、CREEチップXP-G)

第111呟__________100均タイマーライトのちょい改造(タイマー再始動用スイッチの追加)

【LEDライトの製造・改造、比較で気になる情報】

LEDライト改造で知りたい情報__ →CL0117、CL0118B、CX2601に[SBD+C]追加して最適化検証

LEDライト改造で知りたい照度比較__→100均ライト改造品および未改造品の照度測定比較

2017年1月 4日 (水曜日)

Nゲージ用小型動力台車の製作No.8(2017/4/13:試走動画追加)

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

 NゲージBトレED75用に作っていたD級4軸駆動な動力ユニットが上手くできたので、もう少しアイデアを発展させて、軸配置Bo-Bo-BoなF級6軸駆動の動力ユニットを考案してみました。

 

Img_10222Img_10232 こちらが配線まで整えた自走可能な状態の仕上がり。TOMIX製NゲージC103スーパーミニカーブレールとクロッシングレールとで組み上げた「だんご3兄弟レイアウト」にてテスト走行を無事クリアしています(↓に試走動画あり)。動輪6軸全てから集電しているため、何かと通電トラブルの多いクロッシングレール上でも安定してモーターへのPWM電流を供給可能です。

 

 

6軸駆動の様子 こちらへ、実際に6軸が連動して駆動している様子を動画にしておきましたのでご参照ください。(WMV形式1MB、30秒)

 

 

 

6軸駆動疾走 こちらは、実際にレール上を試走している動画をアップしておきますのでご参考まで。(WMV形式2.4MB、1分17秒)

 

 

 TOMIXのC103レールとクロッシングレールとを組み合わせた苛酷なレイアウトフリスクPWMパワーパックでいやらしく制御している様子。

 

 

 

 

 

完成までちょっと前の様子~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 

Img_10062Img_10071 Nゲージのメーカー製品では既に、F級で軸配置Co-Coな6軸駆動の動力ユニットを積んだEF58やEF62等が発売されていますけど、同じF級6軸駆動でも軸配置がBo-Bo-Boな動力ユニットは見たことなく、大概はBo-B-Boで両端台車のみ動力を入れた4軸駆動であり中間台車には動力が入っていません。カーブ通過時に旋回する両端台車と異なり、中間台車は旋回することなく横動という形でレールに追従する構造なため、Nゲージで模型化した場合では上手く動力を組み込めないのでしょうか。
 
存在しないなら見てみたい! そう思ってこの前に作った、EC用動力台車を用いたBo-Bo軸配置なD形4軸駆動動力ユニットの動力伝達方式を応用すると、横動する中間台車へも簡単に動力を伝達できることが判り、早速それを検証するため試作車を製作してみました。

  パッと見ではボギー台車を三台履いたF形で、両端台車に動力の入った4軸駆動な動力ユニットにみえますが、これは中間台車にも動力が入っているBo-Bo-Bo軸配置の6軸駆動な動力ユニットです。軸距14mm、台車間隔23mmとコンパクトなF形、きっとジョイント音は『ダンダダンダダンダン』でEF65っぽいリズムを刻むはず。さらに台車間隔広げてEF64-1000番台やEF81、EF210みたく連打系『ダダダダダダンッ』とかやるかも。

 

 

 

Img_10081 6軸を駆動するのは毎度お馴染みなTOMIX製M-9モーターです。両軸はそれぞれの両端台車に繋がっているので判りやすいですけど、中間台車にはどうやって動力を伝達しているでしょうか(なぞなぞ?)。

 

Img_10091 まだ写真上では取り付けていませんけど、KATO製カプラーNを接着固定するための台座は設けてあります。これはDT22動力台車に減速段ギヤ機構を組み込む時ギヤハウジングの一部を削るんですけど、減速ギヤが接触しないギリギリまで削り残すことで実現出来てます。

 

Img_10101Img_10111 減速段には毎度お馴染みなEL動輪ギヤ軸とEC動輪ギヤ軸とを組み合わせたものを使っており、既に何度も採用してきた安定な構成です。減速段ギヤはいつものようにボールベアリングBBF625ZZで支持し、減速軸とモーター軸とはKATO製ジョイント(緑)の短縮加工品で繋いでいます。元々は20mmの長さのものを16mm程度に短くしたものですが、これは後から全長を微調整できる様にしてあるのがミソです。

 

 

 

Img_10131 裏側から見てみたところ。真の6軸駆動を実現するためには、中間台車が横動しても動力は伝わらなければなりません。それではどうやってそれを実現しているかというと、両端台車からドライブシャフト経由で繋いでいるというのが正解です。

 

Img_10141Img_10151 TOMIX製C103スーパーミニカーブレールに乗せてみたところ。両端台車は回転中心ピンにより楽に旋回追従しますけれど、中間台車は写真で判るとおり横動して台車枠から派手に飛び出す形になってますが、構造的にはこれでも支障なく動力は伝わってます。

 

 

 

Img_10191Img_10201 台車枠を取り外して台車だけにしてみたところ。これを見れば一目瞭然ですね、両側の両端台車からドライブシャフトが中間台車に繋がっている様子。ドライブシャフトのボールジョイント部分に遊びがあって1~2mmの伸縮が可能なため、TOMIX製C103スーパーミニカーブレールの様な曲線上でも中間台車を支障なく駆動可能なのでした。
 これはやりすぎかも知れませんけど、中間台車への動力伝達はわざわざ両側からドライブシャフトを突っ込まなくても片側だけで十分だと思います。何となくですが、両側からドライブシャフトで繋がっていると、本来は横動しか必要のない中間台車が勝手に暴れて旋回するのを抑える効果がある様です。

 

 

 

Img_10211 台車枠の製作は、これも毎度お馴染みフリスクブラックの空きケースからの削り出しです。以前までに作った台車枠と異なる点は、両端台車の回転用支持穴が径4mmなこと、中間台車横動支持用溝を設けるためモーター落とし込み用の角穴が無いことでしょうか。中間台車が上手く横動出来るような機構を最優先したため、モーターの取付け位置が数mmほど上がってしまい、両端台車の減速ギヤ軸と繋ぐジョイントの伝達可能オフセット角がギリギリになってしまったのは冷や汗ものでした。

 

Bobobo この図も毎度お馴染みになりました、今回の6軸駆動F形[Bo-Bo-Bo]を実現する動力伝達系の図解です。4軸駆動D形[Bo-Bo]だと台車間にモーターを落とし込めるから重心が下がって走行安定性に寄与してくれて助かるんですけれど、F形だとどうしても中間台車の分だけモーター位置が上がってしまうので重心が高くなり少しばかり不安定な感じがします。
 ですけど、6軸全てが動輪であることの効果は絶大で、特にポイント走行時などレール側に走行抵抗があってもスムーズに通過するのは見ていてホント気持ちいいですネ。

 

【こちらもご参考に】

 片軸モーターを鉄道模型用に両軸化する改造No.2(2019年1月21日公開)
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鉄道模型用315MHz帯4chリモコンの15ch拡張化改造

 

第74呟【コアレスモーターM716PA-10は動力台車に使えるか】

 

フリスク鉄道模型用PWMパワーパックの製作No.1

 

Bトレインショーティー改造報告No.1【DE10からDD13を作る試み】

 

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Nゲージ用小型動力台車の製作No.1

 

Nゲージ用小型動力台車の製作No.2(12/9追加サーボ情報有り)

 

鉄道模型用PWM式パワーパックの製作No.1

 

鉄道模型用PWM式パワーパックの製作No.2

2017年1月 3日 (火曜日)

Nゲージ用小型動力台車の製作No.7(2017/1/3抽出記載)

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

 バンダイ製BトレインショーティーのED75用にと製作した軸配置Bo-Boな4軸駆動の動力ユニットについて抽出記載します。

 

Img_09802Powerunit_for_ed75_2 これまで4軸駆動形はKATO製小型車両用動力ユニットの動力台車を使っていたけれど、今回はEC用のDT22を採用。元々気動車用なのでブレーキシリンダー造形が無く、DT33なら電気機関車らしく見えて良かったんだけど。
 Bトレに台車を履かせる時、動輪軸距と台車間隔に気を遣わないと、足回りのバランスが不格好でガッカリすることが多いですね。KATO製小型車両用動力ユニットの動力台車を使った場合、軸距が短くて台車間隔は広がるため、床下機器を突っ込まないと寂しく見えてしまったり、台車枠の造形自体が小さいので西武E31みたく短足に見えちゃったりする。「いやそれがいい!!」というヒトもいるけど(当方ネ)。EC用DT22の動力台車を使った場合、軸距や台車間隔はバランス良く見えるし、台車枠の造形も普通なので短足には見えずイイ感じなのです。 
 ちなみにEL用の動力台車を使うと、動輪径が大きいので軸距が広がって台車枠が巨大化し、Bトレ台車枠にBo-Bo配置で二組みを突っ込むのは至難の業なんです。

 

Img_09812 4軸駆動タイプを作る時にいつも使っている減速機構を採用、EC用動輪ギヤ軸とEL用動輪ギヤ軸とを組み合わせた単純な構成に。台車に取り付けるカプラーについては、EL用動輪ギヤ軸の下に板を張り付けてKATOカプラーNを直接接着する予定です。

 

Img_09832Img_09822 重宝しているTOMIX製M-9モーターを搭載、低速回転時のトルクが魅力です。台車間隔を極力短くするため両軸を2mmほど残して大胆にカット、今後このモーターを他で流用することは難しくなりますが。
 モーター軸と減速段とを繋ぐユニバーサルジョイントは、KATO製小型車両用動力ユニットのものを短縮化加工して搭載。元々19mmあるジョイント長を12mmまで短縮化、構造上あと数mm程度は短く出来そうです。

 

 

Img_09842Img_09852 ピボット集電端子からモーター端子までの配線は柔軟なリッツ線による直接結線です。ただメンテのために台車枠から動力台車を分離できるよう途中にコネクターを噛ましてあるのが工夫した点。
 KATO製EC用動力台車には中心部にφ4mmの回転ピンが形成されてますけど、試行錯誤していた時に削り取ってしまったので新しくφ6mmで作り直し。出所はジュラコン製の外径φ6mmスペーサーで、これを厚み2mmに削り出したものを瞬間接着。プラ製ワッシャーを使えばわざわざ作らなくても良くてスマートかも。

 

 

Img_09862 減速段のEC動輪ギヤ軸を支えるのに内径φ2.5mmのボールベアリングを使用。外径φ6mm、内径2.5mm、厚み2.6mmのBBF625ZZは1個あたり¥250と高額ですが、フランジ付きなので支持板へ嵌め込んだ時にスッポ抜けず上手く固定できます。

 

Img_09872Img_09882 台車枠の材料はフリスクブラックの空きケース。板厚1mmのABS樹脂ですから加工が楽ちんなばかりでなく、角部分を上手く利用するとL字構造が利用できるのもいいですね。台車回転中心ピンが通るφ6mmの大穴は小径ドリルで下穴を開けてからリーマーで慎重に拡大するとバリや歪みなく綺麗に作れます。ちなみに丸ヤスリではここまでの精度は出せません。角穴の方はモーターの落とし込み用に形成したもので、重心をなるべく下げる目的で。
 台車のピボット集電端子から上がってきたリッツ線はソケットを経由してモーターへ結線。出所は丸ピンICソケットを分解したもの。接続に必要な部分以外を切り落として半田付けすれば可成り小型化できます。車両間の通電用ジャンパ連結器にも応用できそう。

 

 

2号機のお知らせ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 

 試作機を完成させてもいないのにもう2号機の製作に取り掛かっていたりするので、その様子を記載しておこうかと。

 

 

 

Img_09892

 

Img_09902Img_09912 試作機ではKATOのEC用DT22を使っていて2号機はDT33にする予定だったのに、訳あってまたもやDT22を使ったりして。写真は、台車枠に側板を取り付けていないからモーターの取付け位置が良く判る構図。
 台車回転中心ピンは元のφ4mmを除去しφ6mmに作り変えているのは試作機の時と同じで、なかなか別な方法を試したりする冒険が出来ません。TOMIX製M-9モーターの両軸はそのままではユニバーサルジョイントが組み込めないので、ジョイントパーツを噛ませるギリギリの長さ2mmまでこの後短縮します。あまり見ないで欲しいんです、台車枠の表面は加工の際に使ったケガキ線でいっぱい。

 

 

Img_09922 フリスクブラックの空きケースを加工して作る台車枠の情報。側板も含めて全て蓋側のケースから削り出せます。台車枠へ側板を立てて綺麗に接着するため、フリスクケースの角を積極的に利用して平滑面を生かせば組み上がりに隙間を生じません。

 

 

 

Img_09962Img_09982 写真では急に組立が進んでいます。側板を取り付け、減速段を組み込み、モーター軸を切断短縮化し、ジョイントを嵌め込んで・・・。
 上図の様にユニバーサルジョイントを使ったことで、ここまで台車を回転させてもスムーズに動力が伝わります。TOMIXのスーパーミニカーブレールC103でも余裕を持って走行でき、それよりもさらに急なカーブレールでも大丈夫っぽい?

 

 

 

Img_10002_2 まだ完全に仕上がってはいませんけど折角なので試作機と並べて記念撮影。動力台車の端にカプラーを取り付けねばならないのですけど、試作機よりも先に弐号機のほうでKATOカプラーN用の取付け台座を作り込んでます。減速段のギヤと接触しない様に設置するのが一苦労でした。

 

 

 

 

 

 

 

※改造や製作は各人の判断にて行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなく。

 

 

【こちらもご参考に】

 片軸モーターを鉄道模型用に両軸化する改造No.2(2019年1月21日公開)
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2016年12月 1日 (木曜日)

Bトレインショーティー改造報告No.4【2017/1/3編集:ED75の電飾と動力化】

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

 BトレインショーティーのED75をやっと仕上げる時が来たのです。KATO製EC用動力台車を使った新しい構成の4軸駆動な動力ユニットの完成に続き、ヘッドライドのLED化までなんとかやっつけて後は仕上げを残すのみな段階まで漸く辿り着きました。

 

Img_09772 まずはヘッドライトのLED化から。元のヘッドライト造形はちょうどφ1mmになっており、慎重に穴を開ければ導光のための光ファイバーでφ1mmのものが差し込めます。中心位置を正確に割り出すため、最初はφ0.5mmのドリルで下穴を開け、次にφ0.8mmのドリルで中心となる様に修正しながら拡大、最後にφ1mmのドリルで仕上げました。

 

Img_09782 長さ5mmにカットした光ファイバーを接着固定したら、屋根裏に取り付けた白色チップLEDに端面を合わせます。左右のライトにそれぞれ個別なLEDを使ってますけど、光ファイバーをもう少し伸ばして一つのLEDで済ませることも出来ますね。それとスカート部分の造形を大幅にカット加工してあるのは後述する動力ユニットと干渉するためです。

 

 

Img_09792_2 ヘッドライトLED化は両エンドとも実施しますんで、結局LEDは4個も使ってしまいました。屋根裏に張り付いてるモジュールは、PWMパワーパック出力のパルス電流によるチラツキを回避するためのもので、進行方向別な整流回路を組んだものです。

 

 

Img_09802Powerunit_for_ed75_2 これまで4軸駆動形はKATO製小型車両用動力ユニットの動力台車を使っていたけれど、今回はEC用のDT22を採用。元々気動車用なのでブレーキシリンダー造形が無く、DT33なら電気機関車らしく見えて良かったんだけど。
 Bトレに台車を履かせる時、動輪軸距と台車間隔に気を遣わないと、足回りのバランスが不格好でガッカリすることが多いですね。KATO製小型車両用動力ユニットの動力台車を使った場合、軸距が短くて台車間隔は広がるため、床下機器を突っ込まないと寂しく見えてしまったり、台車枠の造形自体が小さいので西武E31みたく短足に見えちゃったりする。「いやそれがいい!!」というヒトもいるけど(当方ネ)。EC用DT22の動力台車を使った場合、軸距や台車間隔はバランス良く見えるし、台車枠の造形も普通なので短足には見えずイイ感じなのです。 
 ちなみにEL用の動力台車を使うと、動輪径が大きいので軸距が広がって台車枠が巨大化し、Bトレ台車枠にBo-Bo配置で二組みを突っ込むのは至難の業なんです。

 

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Img_09832Img_09822 重宝しているTOMIX製M-9モーターを搭載、低速回転時のトルクが魅力です。台車間隔を極力短くするため両軸を2mmほど残して大胆にカット、今後このモーターを他で流用することは難しくなりますが。
 モーター軸と減速段とを繋ぐユニバーサルジョイントは、KATO製小型車両用動力ユニットのものを短縮化加工して搭載。元々19mmあるジョイント長を12mmまで短縮化、構造上あと数mm程度は短く出来そうです。

 

 

Img_09842Img_09852 ピボット集電端子からモーター端子までの配線は柔軟なリッツ線による直接結線です。ただメンテのために台車枠から動力台車を分離できるよう途中にコネクターを噛ましてあるのが工夫した点。
 KATO製EC用動力台車には中心部にφ4mmの回転ピンが形成されてますけど、試行錯誤していた時に削り取ってしまったので新しくφ6mmで作り直し。出所はジュラコン製の外径φ6mmスペーサーで、これを厚み2mmに削り出したものを瞬間接着。プラ製ワッシャーを使えばわざわざ作らなくても良くてスマートかも。

 

 

Img_09862 減速段のEC動輪ギヤ軸を支えるのに内径φ2.5mmのボールベアリングを使用。外径φ6mm、内径2.5mm、厚み2.6mmのBBF625ZZは1個あたり¥250と高額ですが、フランジ付きなので支持板へ嵌め込んだ時にスッポ抜けず上手く固定できます。

 

Img_09872Img_09882 台車枠の材料はフリスクブラックの空きケース。板厚1mmのABS樹脂ですから加工が楽ちんなばかりでなく、角部分を上手く利用するとL字構造が利用できるのもいいですね。台車回転中心ピンが通るφ6mmの大穴は小径ドリルで下穴を開けてからリーマーで慎重に拡大するとバリや歪みなく綺麗に作れます。ちなみに丸ヤスリではここまでの精度は出せません。角穴の方はモーターの落とし込み用に形成したもので、重心をなるべく下げる目的で。
 台車のピボット集電端子から上がってきたリッツ線はソケットを経由してモーターへ結線。出所は丸ピンICソケットを分解したもの。接続に必要な部分以外を切り落として半田付けすれば可成り小型化できます。車両間の通電用ジャンパ連結器にも応用できそう。

 

 

2号機のお知らせ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 

 試作機を完成させてもいないのにもう2号機の製作に取り掛かっていたりするので、その様子を記載しておこうかと。

 

 

 

Img_09892

 

Img_09902Img_09912 試作機ではKATOのEC用DT22を使っていて2号機はDT33にする予定だったのに、訳あってまたもやDT22を使ったりして。写真は、台車枠に側板を取り付けていないからモーターの取付け位置が良く判る構図。
 台車回転中心ピンは元のφ4mmを除去しφ6mmに作り変えているのは試作機の時と同じで、なかなか別な方法を試したりする冒険が出来ません。TOMIX製M-9モーターの両軸はそのままではユニバーサルジョイントが組み込めないので、ジョイントパーツを噛ませるギリギリの長さ2mmまでこの後短縮します。あまり見ないで欲しいんです、台車枠の表面は加工の際に使ったケガキ線でいっぱい。

 

 

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2016年10月20日 (木曜日)

Nゲージ用貨車の製作No.1(2016/10/20完成)

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

 たくさん積んであるフリスクブラックの空きケースと、KATO製小型車両用動力ユニットを改造して余ったパーツとを眺めていたら、無蓋貨車のトキっぽいものが出来上がりました。

 

Img_08861 KATO製小型車両用動力ユニットを改造して4軸駆動な動力ユニットを作った後に残った無動力側のボギー台車を生かしてみました。フリスクケースの長さがちょうどいい感じだったので、30mmある横幅を16mmまで減じて接着した箱に台車を履かせてみたのがコレ。

 

Img_08901 エコーモデルのホワイトメタル製ドラム缶を積んでみたらいかにもそれっぽく見える?車高がちょっと高めなのでカーブ走行時に遠心力でブッ飛んだりするけど。

 

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第74呟【コアレスモーターM716PA-10は動力台車に使えるか】

 

フリスク鉄道模型用PWMパワーパックの製作No.1

 

Bトレインショーティー改造報告No.1【DE10からDD13を作る試み】

 

アルナイン真鍮平板キットへのめっき処理試作

 

Nゲージ用小型動力台車の製作No.1

 

Nゲージ用小型動力台車の製作No.2(12/9追加サーボ情報有り)

 

鉄道模型用PWM式パワーパックの製作No.1

 

鉄道模型用PWM式パワーパックの製作No.2

2016年10月 6日 (木曜日)

フリスク鉄道模型用PWMパワーパックの製作No.2(2018/9/3:プログラム改良)

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

最終更新は2018年9月3日です。(追記分は後の方に続けています。)

 

 ichigojamを使ったPWM方式のパワーパックでワンボリュームタイプを作っておきました。空中配線による検証では良好だったのに、実際にフリスクケースへ組み込んでみたらモーターの逆起電力による過電圧にやられてMOSFETとマイコンチップを何度も潰すなど精神的に凹んで完成は危ぶまれましたが、でもなんとか対策して本日ここに正式発表です。

 

 

 

Img_08451Img_08461Img_08471

 

 見栄えを良くしたかったので、フリスクケースの中央にある金型跡に合わせてボリュームを配置。ワンボリューム式のPWMパワーパックで、正転/逆転とPWMデューティー比/周波数とを一つのボリュームでコントロールします。シンプル過ぎる外観かも。
 向かって左側面にはφ2.5の4極ジャックが3つ並んでおり、上は電源入力&PWM出力、中はオプションのビデオ出力、下もオプションでキーボード入力になってます。向かって右側面にはパソコン接続用のUSBコネクタを装備しており、パソコン側でターミナル画面を開けば直接コントロールできます。

 

Img_08491Img_08481 中身を見てみましょうか、空中配線での検証では全く問題にならなかったノイズ関連のトラブルに遭遇し結局マイコンチップを5個も潰してしまいました(¥210×5個・・・あぁ~)。上図の様に組み込んだ後で焼損すると、モジュール基板裏側に張り付いているTSSOP28サイズなマイコンチップLPC1114FDH28を剥がし、新しいのをハンダ付けしてichigojamファームウェアを焼き込む作業から始めないといけないので可成り焦ります。でも4回も繰り返すともう慣れてしまってそんなに苦痛じゃなくなるのがフシギなところ。
 左端にφ2.5の4極ジャックが3個も並んでいて壮絶ですけど、今は一番上の電源入力&PWM出力用のみ結線してます。残りのビデオ用とキーボード用はマイコンモジュールに端子が来ているので後は配線を繋げば即利用できます。また、メインコントロールインターフェースであるボリュームには回転角度検出センサー級10kΩを使うことで快適な回転フィーリングと精度とを提供しています。

 

 

Pgm_v31 気になる制御プログラムは上記に示すBASICで10行も使ってません。ボリュームの回転角度を電圧に変換してそれをマイコンのA/Dコンバーターで数値化すると、角度0度から320度の位置が87~977という数値になって返ってきますのでこれを利用します。
 ボリュームの中点を0度として正転/逆転およびPWMデューティー比/周波数の対応を説明すると、逆転方向の制御は-18度の位置が0%100Hzで-160度の位置が100%500Hz、正転方向の制御は18度の位置が0%100Hzで160度の位置が100%500Hzとなるようにしています。工夫しているのは-18度~18度までの位置を無通電地帯としたかったので出力を完全に切り離すためリレーを専用にもう一個使っていること。(→2016年10月24日追記分にプログラム改良あり)
 プログラムではボリュームの位置で回転方向やPWMデューティー比/周波数を決めているので手動入力ですけれど、ここに数値を計算で与えてやることにより自動運転制御が可能になります。つまり、超低速から加速して一定時間維持し、やがて減速して超低速から停止という一連の挙動を回転方向も含めてプログラミングでやれるということです。 

 

 

 

 

 

 

 

 ichigojamマイコンモジュールの使用ポートは、
  イ)PWM出力ポート → 18番ピン(PWM5)
  ロ)リレー制御ポート → 正/逆転用に10番ピン(OUT2)、出力切り離し用に11番ピン(OUT3)
  ハ)角度検出ポート → 4番ピン(ANA2)

 

 

 現状では結線していないビデオ出力とキーボード入力端子とを利用すると、パソコンのターミナル画面を必要としないスタンドアロン環境でプログラム開発&修正と制御とが行えます。ビデオ出力はテレビに繋ぐことも出来ますが、3.5インチ程度の小型液晶ディスプレイに繋げばレイアウトの邪魔にはならないでしょう。ただキーボードはPS/2形が必要なのでどうしても場所を取りますが。
 USB経由でパソコンと繋いでターミナル画面から制御する時、予めメモ帳などで作っておいたBASICプログラムをターミナル画面へドラッグ&ドロップするとそのままプログラムをUSB経由でマイコンチップへ転送できます。その後ファイル0番地へセーブするコマンドを実行しておけば、次回の電源立ち上げから自動的に読み込んで実行してくれます。これはichigojamマイコンモジュール4番ピンを予めプルダウンしておくことで可能です。

 

 

Img_08591 上図は、本体とは別の外付けとなる電源配線回り。12V1A電源アダプターとTOMIX用フィーダー線とがφ2.5の4極プラグに繋がっています。ここに後からビデオ出力やキーボード接続、USB接続などが加わると可成り壮絶な絵面になりそうです。

 

~以下は2016年10月10日までの開発時内容~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 

 

Img_08431Img_08411 上左図はちょっとアレな感じで見苦しいですが検証中の配線うにゃうにゃ状態なもの。右上緑色の実験用12V電源と右下のTOMIXフィーダー線以外は、全てフリスク空きケースへ収納します。各パーツは小型化を優先して選定したり製作したものばかりなので楽に納まるでしょう・・・・・と思った? 上右図はそれをやってみたところなんだけれど結構大変な目に。

 

 仕様は、一つのボリュームつまみで正転/逆転とを切り替えつつPWM出力は0%~100%まで可変できるワンボリューム式。周波数はichigojamのBASICプログラムで自在に設定可能だけれど、分解能の関係で1kHz以下なら1%よりも細かい刻みで、2kHzなら2%刻み、5kHzだと苦しくて5%刻みになりますけれどコントロールできます。

 

【使ったパーツの情報】

 

 イ)切手サイズにまでウルトラスモール化したichigojamマイコンボード(製作)
 ロ)パソコンUSB接続用ターミナル基板(選定)
 ハ)センサー級の10kΩポテンショメーター(選定)
 ニ)超小型で安価なラッチングリレー(選定)
 ホ)ラッチングリレー駆動モジュール(製作)
 ヘ)PWM出力用の低電圧駆動形MOSFET(選定)

 

【オプションの情報】

 

 ichigojamマイコンモジュールにはPS/2キーボードが繋げるので、キーボードからの多彩なコントロールもプログラム次第で出来るし、さらにVIDEOコンポジット出力もあるから小型な液晶ディスプレーに制御状態を表示できる。
 もしも動作が気になったらなら、USB接続ターミナルPCや直接つないだキーボードのSTOPキーで動いているプログラムを止め、ターミナル画面や液晶ディスプレー画面から今動いていたBASICプログラムの修正と再開発が即時可能なところも楽しい。

 

【回路の情報】←解説厨につき注意

 

 このタイプのパワーパックにおける正転/逆転の方法において、大概は2c接点を持つスライドスイッチやトグルスイッチにクロス配線を施して使ったりする。そしてこのスイッチには直接モーター電流が流れるから数A台な接点容量を持つタイプが必須で、数十mA台の小信号用途な小型タイプは焼けてしまうから使えない。
 機械式スイッチをやめて半導体スイッチにするなら、モーター駆動用では定番なHブリッジを使えばいい。扱える電流容量も大きいし単純な正逆切り替えだけでなくPWM駆動も可能だから小型パワーパックを作るには適している。そしてマイコン制御のワンボリュームタイプなら最適とも言える。
 だがしかし!別に静穏性を求めている訳ではないし、あれこれスイッチを操作するのが楽しいんじゃないの系なら是非ともリレーを使いましょう。小型なタイプでも接点容量は数Aあるから、2c接点タイプにクロス配線して簡単に組み込める。そしてリレーを駆動するには最低でも1a接点を持つ電流容量の要らない小型タイプな各種スイッチが使えるからバリエーション豊富で各人の趣向に沿うものが見つけられる。さらにこれが重要なのだが、リレーが動作する時に放つカチカチ音があの電動カム軸のそれみたくて、もう兎にも角にも音鉄には堪りませんのっ!!
 従って今回の回路ではワンボリューム式でも簡単にマイコン制御できるHブリッジは使わず、敢えてカチカチ音も甚だしいラッチングリレーをワザと組み合しているのであります。これの利点は正転/逆転を切り替えるボリュームの中点付近において、センタークリックの無いボリュームを使っている関係で本当に切り替わったかどうかを触覚では確認できない対策として、リレー駆動の振動と音によってこれを知ることが出来る様にしたこと。いや~、楽し過ぎるよこれ、いつまでも触っていたくなる操作感覚、思わず息が荒くなるもん。

 

~2016年10月24日追記分【プログラム改良】~~~~~~~~~~~~~~~~~

 

Pgm_v33Pwm_graph あれから操作感覚改善のためにプログラムをあれこれと弄っていたのですけど、漸く可成りいい感じなコントロールフィーリングを掴めたので追記しておきます。前回のプログラムVer.3.1では、PWMの周期を8msec(125Hz、低いネ)に固定してあって、パルス幅を0~100%まで変化するようにしていましたが、これだとNゲージ用小型動力台車の製作No.6で作った動力ユニットではウサギダッシュになってしまい気持ち良くありませんでした。
 そこで改良プログラムVer.3.3ではPWMの周期と幅とを連動して変化するようにしたところ、ウサギダッシュは無くなって上手く超低速からスタートしてくれるようになりました。具体的には、PWM周期を10msec(100Hz)から2msec(500Hz)まで徐々に上げていくのと同時にパルス幅も0~100%まで比例して上げる様にしました。

 

 このように、プログラムの改変における効果の確認が迅速に行えるシステムは、ずばりBASICならではというところでしょうか。実際にPWMパワーパックを動作させて車両を走らせつつ、リアルタイムでパソコンのターミナル画面からプログラムの修正と送り込みが出来て、RUNリターンで即結果が判るという、この気持ち良さが堪りませんわっ!!(←またかい)

 

 またまた解説厨注意報!

 

【マイコンチップを5個も潰した原因を考察】
 モーター逆起電力によるMOSFET破壊防止策は内蔵保護ダイオードに任せて外付けSBDを省略したのがアウト、1S10を取り付けてからは見事に大人しくなった。それとマイコン出力からのFETゲートドライブは直結だったが、1kΩを噛まして過電流ドライブを防止。この二点が功を奏しそれ以降は悲劇の再来を免れている。

【改良前に何が起こっていたか】
 イ)モーターの逆起電力で発生した過電圧がチップMOSFETに流れ込む。
 ロ)MOSFETが耐圧を越えて破壊、ドレイン-ソース間が永久導通状態となる。
 ハ)破壊によりドレインからゲートに過電流が流れ込む。
 ニ)ゲートからマイコン出力ポートへ過電流が逆流してマイコンを破壊。

【一つ目の改良】
 ホ)マイコンからFETゲートへのドライブ回路途中に1kΩを挿入。
 ヘ)でも相変わらず逆起電力対策してないからFETは破壊を繰り返す。
 ト)しかしドレインからゲートへ逆流しても1kΩが噛んでいるからマイコンは無事になった。
 チ)結局マイコンチップは壊れなくなったけれどFETが飛ぶのは直せなかった。

【二つ目の改良】
 リ)いい加減懲りて、逆起電力を逃がすためFETのドレイン-ソース間へ1S10を挿入。
 ヌ)ほれ見やぁ! ようやくFETが飛ばんくなったがね。横着ばっかしとるもんだであかんのだわ。
 ル)それとレール間ショート防止用に500mAポリスイッチを挿入して安全性を高めた。

 

【改良その後】
 ヲ)無茶苦茶な操作で正逆転を短時間に繰り返し逆起電力まみれにしてみたけれど、全然平気だったネ。
 ワ)もしかしてと思って高耐圧なFETに変えようと思ったけど、このままな米粒FETで大丈夫ネ。

 

~2018年9月3日追記分【プログラム改良・超スロースタート対応】~~~~~~~~

 

 前回のプログラム更新から可成り時間が経ってしまいましたけど、ちょくちょくと改良は続けていて漸く納得のいくものが出来ましたのでお披露目します。

 

 具体的な改良点は、KATOおよびTOMIXのモーター回転数においてトルクを伴った秒速1回転での駆動が可能な超スロースタートに対応したことです。

 

Pgm_ver75Pwm_graph_ver75 前回バージョンとの違いは、スタート時のPWM周波数が従来は100Hzから始めていたものを20Hzからに変えたことぐらいです。ただ20Hzからダラダラと上げる様にするとガクガク走行になるので、途中から上昇カーブが変わる2段階式にしてます。流石に20HzスタートだとLEDのライトは点滅になってしまいますが、モーター回転数はトルクを伴った秒速1回転で駆動できます。

 

 

 

 モーターが静止状態から回転状態に移るには静摩擦を越えるトルクを必要とし、これはモータが回転している時に必要なトルクより可成り大きい値です。超スロースタートを可能にするモーター回転数の秒速1回転を実現するには、単純に電圧を絞った直流DCを掛けただけだとトルクが足りず上手く回ってくれませんが、12Vのパルス状で低周波数なPWM波形で駆動するとこれが良く回ってくれるのです。それならスロースタートからハイスピードまでを全て低周波数なPWM波形で駆動すればいいと考えますが、流石に振動が酷くてうるさいのでモーターが静摩擦を破って回転を始めるごく初期だけを低周波数で駆動し、一旦回り始めたら周波数を上げていく様にすればスムーズに加速してくれるという理屈です。

 

 この制御カーブで超スロースタートをやると秒速2mmが実現できるので、スケールスピードを勘案すると時速1kmとなって可成りリアルな発車感覚が味わえますにゃ。

 

 

 

※開発は各人の判断にて行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなく。

 

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2016年7月 8日 (金曜日)

ichigojam、6品目。「ウルトラスモール化量産テスト1号機完成」

『ウルトラスモールichigojam』に手を出しました。『yama-ichigo(やまいちご)』と命名。

 5品目で超小型なウルトラスモールai.jamに匹敵する切手サイズな大きさでありながら、各種I/Oピンの引き出しが簡単にできる変換基板を使った試作零号機の成功により、量産化に向けた試作テスト機を作ってみることにしました。

Img_07031Img_07041 量産化を目指した試作機はなんともスッキリした外観に仕上がりました。各種I/Oピンの引き出しも部品や配線が邪魔することなく余裕で出来るでしょう。もうTSSPO28ピンから配線を引き出す苦労をしなくても良いのはホント大助かりです。

Img_07051 ちなみに、ichigojamのウルトラスモール化を検証した前回の試作零号機と、今回の量産試作機を並べてみます。BTNのタクトスイッチやLEDをSMD表面実装デバイスに換装後、配線引き回しを再検討して0.26mmスズめっき線で施工してあります。

Img_07081 USBシリアル変換基板も含めてフリスクケースに突っ込んでみると、今回のウルトラスモールichigojamの小ささがよく判ります。この大きさで各種I/Oピンの引き出しが可能なばかりか、まだ何か空スペースへ詰め込める余裕もあって、いろいろと構想が膨らんできます。ひとまずは動作用電源としてCR2032形リチウム電池ではなく、容量の大きな角型リチウムイオン電池を搭載してみようと画策中です。

 このウルトラスモールichigojamの応用第一弾が発表です。
 ⇒ フリスク鉄道模型用PWMパワーパックの製作No.2(2016/10/11完成)Img_08481

2015年2月23日 (月曜日)

フリスク鉄道模型用PWMパワーパックの製作No.1

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

 秋月電子通商で販売しているPWM(スイッチング)方式DCモーター速度可変キットはNゲージなどの鉄道模型用に使えることが判った(鉄道模型用PWM式パワーパックの製作No.1)ので、今度はこれをフリスクの空きケースに突っ込んでみよう。キット自体は¥500、でもこれをあの薄いケース内に収めようとすると小型なパーツを再選定せねばならず、そちらのほうがコスト高になってキット数台分になっていることには目を瞑って。
 第二弾がもう完成→フリスク鉄道模型用PWMパワーパックの製作No.2(2016/10/10完成)

 

 

 

071800081                           図.1 真正面から

 

 進行方向の逆転用スイッチとPWM調整用ボリュームのみの極めてシンプルすぎるスタイル。銘板はまだ作ってないのでスッピンな状態。これ本当にPWM式パワーパックか?

 

 

 

071800101                           図.2 真上から

 

 逆転スイッチとPWM調整用ボリュームとはバランスを取って相対的な位置に配置している。フリスクのフタには中央部に丸い金型の跡があって、ここにPWM調整用ボリュームを配置する手もある。

 

 

 

071800071                           図.3 斜め正面から

 

 ツマミ側から見ている図。もっと背の低いアルミ製ツマミがあればと思ったけれども、そんなものは売ってない。それならこれを半分の薄さに削ればいいかも。

 

 

 

 

 

 

 

071800051                           図.4 斜め背面から

 

 背面から見ると電源入力とPWM出力用のφ3.5mmジャックが備えてある。4極タイプを上手く利用して、ターミナルなどを設けずに極力スッキリな外観に仕上げた。

 

 

 

071800141                           図.5 外部電源とフィーダー

 

 外部電源は手持ちの12V1A電源アダプターを完成直前にショートして潰したので、急遽15V0.8Aタイプを利用してる。そして当方はTOMIX製レール愛好者なのでフィーダーも自動的にTOMIX製となる。4極φ3.5mmプラグはアース部分を電源マイナス入力、中心線を電源プラス入力、残りの2極にPWM出力を割り振ってフィーダー線へ繋がっている。なお、4極φ3.5mmプラグとジャックは秋月電子で入手できる。

 

 

 

071800181                           図.6 使用時のスタイル

 

 4極3.5mmプラグを背面のジャックへ差し込んだこの状態での使用スタイルになる。ジャックは背面ではなく真横に出すプランもあったが、邪魔になりそうなのでとりあえずはこの形で。

 

 

 

071800111                           図.7 内部の様子

 

 内部の様子を見ていこう。4極3.5mmジャック、逆転用スイッチ、逆転用リレー、PWM調整用ボリューム等の各パーツはフリスクのあの薄い空間へ入る様なパーツを選定せねばならない。

 

 

 

071800121                           図.8 内部の様子拡大

 

 少し拡大して見てみよう。逆転スイッチはスライドスイッチを使えば選定の幅が広がるのだろうけど、パチッと跳ね返る感じが欲しくてどうしてもトグルスイッチにしたかった。けれどお気に召した頃合いのブツはなんと¥300! さらに接点容量が数十mAしかないので、そのままモーター回すと電流焼けして直ぐに使いものにならなくなるから、別途逆転用リレー(2C接点¥465)を搭載、そしてこれも同じく高かった!! PWM調整用ボリュームは金属軸タイプのシッカリしたものを使いたかったから、小型な基板取付用(¥155)を探し無理矢理に軸部分を短縮加工してなんとかフリスクケースに収まった。

 

 

 

Pwm

 


                           図.9 P
WM制御基板の配線

 

 フリスクケースの限りあるスペースをどうやったら有効に活用できるか、部品配置をドロー系ソフトでシミュレーションしつつ、配線についても最も効率的なものを考察、ICBユニバーサル基板を使ったこの作業がなんだかんだで一番楽しい(なんてったって厨房の頃からやってるし)。

 

 

 

071000021                           図.10 特別に選定したパーツ

 

 逆転用スイッチ(2回路2接点ON-ON型¥300)、逆転用リレー(2C接点¥465)は背が低くて薄いタイプを選定したからとても高いコストになった。PWM制御用ボリュームは基板実装タイプで金属軸がφ6mmのもの(¥155)を選定、これのネジ部分で切断すると実はφ3.5mmほどの細軸になっていることが判ったから上図の様な薄型に加工できた。アルミ製ツマミはφ3mm軸用のタイプで決して安くはない(¥280)。なお、上記のパーツは全て千石電商秋葉原店で調達、スイッチとリレーは本店2F、ボリュームとツマミは2号店2Fで探すべし。

 

 

 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 

 

 

 さて、あとはカッコイイ銘板を作って貼り付けて、完成度をさらにアップせねばならない。このままだと、鉄道模型用パワーパックに見えないし。

 

 

 

※改造する時は自らの意思で。それによって生じた責任を負うこともお忘れなく。

 

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 Nゲージ用小型動力台車の製作No.6(2016/10/20完成)Img_08911

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 Nゲージ用小型動力台車の製作No.5(2016/10/18完成)Img_08681

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2015年2月 6日 (金曜日)

Bトレインショーティー改造報告No.1【2/9台車検証:DE10からDD13を作る試み】

 

 

 ※最新情報(2019年12月15日:TOMIX M-13モーター分解記事→こちらImg_32403

 BトレインショーティーのDE10形を上手く加工すると、セミセンターキャブなボディ2両分からセンターキャブのDD13形が2両作れる。しかも、実車風な長いボディのものと入換専用機の様な短いボディのものがそれぞれ出来てしまう。

 

 

 

070100031 BトレDE10形は運転台と1エンド、2エンドの継ぎ目に窪みの構造があって、そこを切断カットして1エンド同士、2エンド同士を組み合わせると、運転台の妻面パーツが見事に隠してくれる。これ、先に発売しているDD51形ではできなかった芸当。ボディの継ぎ目は全く分からないけれども、ランボードの切断位置は非常に微妙で難しく、継ぎ目は隠せないのが難点かも。

 

070100051 1エンド、運転台、2エンドの長さは上図を見れば一目瞭然、真ん中がノーマル非改造のDE10で1エンドと2エンドの非対称なセミセンターキャブ構造。運転台を中心にして、1エンド同士を組み合わせればラジエーターファンのカッコイイ如何にもな感じの実車風DD13(長)が出来る。そして2エンド同士を組み合わせると入換機の様なカワイイDD13(短)が出来る。

 

070400021_2 入換機の様なカワイイDD13(短)に動力を入れる場合にB-B軸配置が可能かどうかを検証するため、KATO小型車両用台車・通勤電車1(DT33)をフリスクの空きケースから加工した台車枠に取り付けた仮台車の製作から始めてみる。

 

 

 

070400061 出来上がったB-B軸配置の仮台車にボディを乗っけてみると・・・・・案外これはイケそうな気配がしてきた!ランボードの継ぎ目は後から上手く誤魔化すとして、あとは動力をどうやって仕込むか。

 

070400081 しかし残念なことに、現状ではカプラーがスカートに閊えているのでほとんど台車回転が出来なく、このままでは直線レールしか走れないばかりか、そもそもモーターが乗るのかどうかさえ怪しい。ま、でも今回はB-B軸配置の可能性を確かめたかっただけなので、今後KATO小型車両用動力ユニット・通勤電車1をバラして組み込めるかどうかを検証してみなければならない。

 

(!_!)個人的にはこのDD13よりも新型電機の名鉄デキ120が気になったりしていて、西武E31等の箱型ED機ファンにとっては商品化が待ち遠しい。いやそれならばEH500のボディASSYを切り詰めれば即完成じゃない? バンダイさんがEH500やEH200のBトレ出してくれれば・・・。

 

 

 

※改造する時は自らの意思で。それによって生じた責任を負うこともお忘れなく。

 

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