フリスク鉄道模型用ＰＷＭパワーパックの製作Ｎｏ.２(2018/9/3：ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ改良)

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

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。

　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。

　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。

　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。

　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～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

　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】～～～～～～～～～～～～～～～～～

　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。

　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。

【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）

　第１１６呟【TOMIX M-13ﾓｰﾀｰを分解する】(2019年12月14日：公開)

　第１１５呟【ｷﾔﾉﾝﾓｰﾀｰEN22を分解する】(2019年6月9日：公開)

　片軸モーターを鉄道模型用に両軸化する改造Ｎｏ.１(2018年8月7日公開）

　第１１０呟【KATOとTOMIXとGREENMAXとCANONとﾜｰﾙﾄﾞ工芸のｺｱﾚｽﾓｰﾀｰ分解】(2019/05/26追記)

　第１０７呟【Nｹﾞｰｼﾞの動力に使えるﾓｰﾀｰの分解】(2018/6/17：ｺｲﾙ結線方法)

　振動モーターを転用した動力台車の製作Ｎｏ.１(2018/6/11：製作経過）>

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ９（2018/4/6：抽出記載）

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.５【2018/4/5完成：EF210の動力化】

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.８（2017/1/4発表）

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.７（2017/1/3抽出記載）

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.４【2016/12/1製作中：ED75の電飾と動力化】

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.３【2016/11/9完成：ＤＤ５１からＤＢ形入換機を作る】

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.２【2016/11/8完成：ＤＤ５１からＤＤ１６っぽいものを作る】

　Ｎゲージ用貨車の製作Ｎｏ.１（2016/10/20完成）

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.６（2016/10/20完成）

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.３（2016/10/20改良)

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.５（2016/10/18完成）

フリスク鉄道模型用ＰＷＭパワーパックの製作Ｎｏ.２(2016/10/11完成)

Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.４

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】

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

ｉｃｈｉｇｏｊａｍ、８品目。「ラッチングリレー駆動回路の検討」

『ｉｃｈｉｇｏｊａｍ』でラッチングリレーを上手く使いたいと思ったので。

　　　　　　　　　　　　　　02INTERCEPTOR「ちょっと、こんなに沢山仕入れちゃって！どうするの？」
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（怒られました！）

　ｉｃｈｉｇｏｊａｍのＩ／Ｏピンを使ってラッチングリレーを駆動してみたくなり、専用のドライバーモジュールを検討してみたので報告です。秋月電子通商秋葉原店の店頭扱い限定品で、超小型な富士通製ラッチングリレー（ＦＴＲ－Ｂ３ＧＢ４．５Ｚ　２極２Ａ２Ｃ接点）１０個入り￥３００を手に入れてみたものの、その使い方が特殊すぎて一筋縄では行かずお蔵入りになりかけたけれど大丈夫だった？

　１巻線ラッチングリレーの取り扱い方法についてはネット上に詳しい説明ありますんで省略しますけど、要は一旦切り替えた接点を再び元へ戻すには今まで掛けていたコイルへの通電極性を逆にする必要があるのですね、でもそれってモータードライバーで使う様なＨブリッジが要るんでないの？と思った訳。メーカー専用ドライバーチップでは確かにＨブリッジを内蔵したものが出ていて、そんなことしなければ使えないリレーだから売れなくて安売りしてたのかも。

　それで挫けずにもうすこし調べてみると、オムロンさんのサイトで小っちゃく説明されてたラッチングリレーの駆動方法が、もの凄くクールでイカす回路だったから、回路定数を決める実験してみて上手く使えることが判った時には思わず後頭部から背筋に電気走ったっぽい！

　上図はオムロンさんのサイトに載っていた応用回路で不明だった部品定数を実験により確定し、Ｉ／Ｏポートの出力電圧が３．３Ｖしか出せないｉｃｈｉｇｏｊａｍでも駆動できる様にバッファを追加したもの。本来、ラッチングリレーのＦＴＲ－Ｂ３ＧＢ４．５Ｚは３．３Ｖあれば駆動できるんだけれど、回路上に逆流防止用ダイオードが二つも入ってるから電圧降下あって４Ｖ以上掛けないと反応しない。でもｉｃｈｉｇｏｊａｍには５Ｖを入力する回路が組んであるからそこから電源を分けてもらい、３．３ＶのデジタルＯＵＴ出力からＴＲ１を駆動することで、それ以降のオムロン本来の回路を無事に動かすことが出来た！

　ところでオムロンのそんな駆動回路が、どれほどクールでナイスでスマートなのか、

　ｲ)　シグナル入力ＨでＴＲ１がＯＮするとコレクタがグラウンドに落ちる。
　ﾛ)　＋５Ｖ電源はＳＢＤを通ってコンデンサを充電しながらコイルを通電し接点が切り替わる。
　ﾊ)　すぐ満充電で電流は一瞬しか流れないがラッチング動作すればそれ以上必要ない。
　ﾆ)　コンデンサに電荷溜まってもシグナル入力HならＴＲ２のベースはＧＮＤ電位を維持。
　ﾎ)　シグナル入力が切れると１ｋΩを通してコンデンサが放電しＴＲ２のベース電位を上げる。
　ﾍ)　ＴＲ２がＯＮするとコンデンサの電荷がコレクタから引き込まれてエミッタへ流れ出す。
　ﾄ)　コイルへは先程と反対向きに電流が流れるから再ラッチング動作して接点が戻る。
　ﾁ)　再びシグナル入力がＨになればコンデンサへの瞬間的な充電電流だけでラッチング完了。
　ﾘ)　そしてシグナル入力が無くなればコンデンサの瞬間的な放電電流だけで再ラッチング完了。

　ということで、ラッチングリレーの接点切り替えには瞬間的な通電しか必要ない点をことのほか上手く利用した見事な回路なのです！

　オムロンさんの駆動回路をチップ部品だけで構成してみたのが上図。基板使わず空中配線で仕上げてあるから、配線引き出す時にちょっとでもハンダ加熱間違えると一瞬でバラバラになっちゃうシロモノで。

　イメージ図を元に実際組んでみたのが上図。１０２と１０３のチップ抵抗取付け面が表裏反対になっていますけど見た目の問題だけで動作には支障ありません。およそ５ｍｍ角の大きさに収まってしまうようなモジュールですけど、このあと接着剤などで樹脂埋めしてバラけるのを防いだら取り扱いも楽になるかな。

　モジュールもかなり小さいですけどラッチングリレー自体も幅８ｍｍ×長さ１１ｍｍ×高さ６ｍｍともの凄く小さくて色々なものに組み込めそうで期待大です。

　　　　　　　　　　　　　04SCOUT「このモジュール、何？怪しくて使えないじゃない・・・」
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（警戒されました！）

　写真に上手く納まる様、引き出した配線をクルクルと丸めておいたのが意図に反して怪しまれてしまいました。

　このラッチングリレー駆動回路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)

※製造・応用は各人の意思で行い、それによって生ずる責任を負うこともお忘れなく。

ｉｃｈｉｇｏｊａｍ、７品目。ウルトラスモール化【yama-ichigo】改二の完成」

『ｉｃｈｉｇｏｊａｍ』のウルトラスモール化、量産形『ｙａｍａ－ｉｃｈｉｇｏ』の改二式。

　前回の６品目で【ｙａｍａ－ｉｃｈｉｇｏ】の仕様がほぼ固まったので今回は少し改良した改二式を製作、目下計画中な「フリスク鉄道模型用ＰＷＭパワーパック・第二弾」に組み込む予定のものです。

　　　　　　　　　　　　　　02INTERCEPTOR「このコンピュータモジュール、武装にも組み込める？」
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ちょっとまだ無理なんじゃないかと・・・・・）

　デスクトップアーミーの【Ｂ－１０１ｓシルフィーシリーズ・０２ＩＮＴＥＲＣＥＰＴＯＲ素体】と【ｙａｍａ－ｉｃｈｉｇｏ】。全高およそ８ｃｍな手のひらサイズのシルフィーシリーズと比較したら随分と大きなモジュールに見えるし。でもモジュールの方は１４ｍｍ×２０ｍｍの切手サイズなんだけどね。

　前回６品目で披露した量産形試作機と部品やその配置は変わりませんが、少々見栄えを良くしてあります。１００Ωと４７０Ωとから出力するビデオ信号用端子と、５Ｖ→３．３Ｖ電源レギュレータ用の設置端子は貴重な空きスペースを浪費するφ１ｍｍの大穴を開けて作っていたのですが、今回は必要最小限なφ０．５ｍｍで済ませました。これで随分と結線がスッキリしたと思います。

　しかしながら、たった１４ｍｍ×２０ｍｍな大きさのマイコンボードでＢＡＳＩＣが走り、ビデオコンポジット出力も出来てＰＳ／２キーボードも繋がる、１０ビットＡ／Ｄコンバーター、デジタルＩ／Ｏの他に、サーボコントロール可能なＰＷＭ出力が付き、さらにＵＳＢシリアル変換ボードを繋げばパソコンのターミナルから操作できてプログラムも流し込めるとか、スゴイ時代になったもんです。今までやりたかったことがこれ一枚で何とかなってしまいそうな勢いで、創作意欲を大いに掻き立てます。

　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)

Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.４（7/18改良あり）

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

　随分途絶えてしましました、Ｎゲージ用の小型動力台車を自作したシリーズ第４弾が動作実験完了です。貨物列車で超スロースピードが可能な動力台車を組む場合、低速トルクを稼ぐためにギヤ比を上げたりＰＷＭパワーパックを使ったりしてきましたが、ＤＣモーターを使う以上どうしても限界があります。
　そこで１秒で１回転するような超低速でもトルクが落ちないステッピングモーターを使うことにしました。ただ駆動方法はＤＣモーターと比べて簡単ではなく、専用のドライバー基板とそれを制御するためのマイコンボードとを必要とします。今回、Ｎゲージ車両にそれらをなんとか押し込めるぐらいの大きさに出来たので、プログラミングを施して駆動実験を行い、まずまず良好な結果を得たので記載します。

　上記の動力台車は、ＫＡＴＯ製小型車両用動力ユニットから取り出した台車に少々手を加えたものです。元々のウォーム軸はφ１ｍｍなので、ステッピングモーター軸φ１．５ｍｍが入る様にドリルで広げてから圧入し瞬間接着。モーター取付けは、フランジ部分をウォームの噛み合いを考慮して予め曲げておき、台車の平らな所に瞬間接着してあります。現状ではちょっと不安定ですけど、もう少しモーター軸にウォームギヤを押し込めばモーターが台車の上にシッカリ固定できそうな気もします（後日改良しました）。

　台車を撮るならちゃんと線路に乗っけてみたいですよね、そう思ってもう一台動力台車を作って４軸駆動なＢｏ－Ｂｏ配置に。バンダイ製ＢトレＥＤ７５の側壁部分を並べてみましたけどギリギリ入りそうな閊えそうな・・・・・ってこの形だと、２Ｍ１Ｃ（一つの制御器で二つのモーターを回す）方式になるの？

　上図はステッピングモーターを駆動するためのドライバー基板とその制御用マイコンボードです。どちらも大きさはほぼ切手サイズ位に収まってます。本来はカクカクと段階的に回るステッピングモーターを滑らかに駆動するにはマイクロステッピングドライブという方法があり専用のドライバー基板があるので使っています。このドライバー基板は、回転方向（時計回り-反時計回り）と回転数パルスを入力すればそれに応じてモーターを擬似アナログ的に駆動してくれる優れものです。
　マイコンボードは何をしているかといえば、回転方向を指示する信号と回転速度を決める数Ｈｚ～数ＫＨｚのパルスをＰＷＭで作っています。プログラムでＰＷＭパルス出力の周期を増減して、停止状態から超低速、加速、定速運転、減速、超低速、停止、を順次行い、次に方向転換信号を送ったあと、再び同じ加速減速を繰り返して停止、を繰り返す様にしてあります。この動作検証で上手く駆動出来そうな印象を掴めましたので、あとは実際に車両へ組み込んでレールを走らせてみなければなりません。

　この今回の試みは、Nゲージ車両に積めそうな小型ステッピングモーターとそのドライバー基板とを上手く見つけていたものの、それを制御するための小型マイコンボードの製作とプログラミングの段階で二の足を踏んでいました。最近になってｉｃｈｉｇｏｊａｍというＢＡＳＩＣが動くマイコンボードで何とかなりそうと判り、元々はボード寸法が名刺サイズなものを切手サイズにまで小型化する計画が完了、やっと両者を合わせて念願のアイデアが実現出来たのでした。
　制御プログラムはマイコンボードに繋いでいるシリアルＵＳＢ変換ボードを経てパソコン側のターミナル画面から随時開発可能、ＢＡＳＩＣなのでパラメーターをいじってリターンすれば即実行でき、結果が即座に判るから全然苦痛じゃないです。これがもしワンチップマイコンでの開発になっていたら、アセンブラでコーディングし直してコンパイルしてＨＥＸファイルを転送して×××、なんてやっていたらこんな簡単には出来なかったでしょうねぇ。

　実際にＮゲージ車両に組み込めたとして操作環境はどうなるかというと、レールへの通電は１２Ｖ常時印可、車両のコントロールは３１５ＭＨｚ帯の無線式リモコン経由でマイコンボードへ信号を送る方式になります。

【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）

　第１１６呟【TOMIX M-13ﾓｰﾀｰを分解する】(2019年12月14日：公開)

　第１１５呟【ｷﾔﾉﾝﾓｰﾀｰEN22を分解する】(2019年6月9日：公開)

　片軸モーターを鉄道模型用に両軸化する改造Ｎｏ.１(2018年8月7日公開）

　第１１０呟【KATOとTOMIXとGREENMAXとCANONとﾜｰﾙﾄﾞ工芸のｺｱﾚｽﾓｰﾀｰ分解】(2019/05/26追記)

　第１０７呟【Nｹﾞｰｼﾞの動力に使えるﾓｰﾀｰの分解】(2018/6/17：ｺｲﾙ結線方法)

　振動モーターを転用した動力台車の製作Ｎｏ.１(2018/6/11：製作経過）>

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ９（2018/4/6：抽出記載）

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.５【2018/4/5完成：EF210の動力化】

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.８（2017/1/4発表）

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.７（2017/1/3抽出記載）

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.４【2016/12/1製作中：ED75の電飾と動力化】

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.３【2016/11/9完成：ＤＤ５１からＤＢ形入換機を作る】

　Ｂトレインショーティー改造報告Ｎｏ.２【2016/11/8完成：ＤＤ５１からＤＤ１６っぽいものを作る】

　Ｎゲージ用貨車の製作Ｎｏ.１（2016/10/20完成）

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.６（2016/10/20完成）

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.３（2016/10/20改良)

　Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.５（2016/10/18完成）

フリスク鉄道模型用ＰＷＭパワーパックの製作Ｎｏ.２(2016/10/11完成)

Ｎゲージ用小型動力台車の製作Ｎｏ.４

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】

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

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。

　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。

　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。

　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)

ｉｃｈｉｇｏｊａｍ、５品目。「実際にLPC1114FDH28用ﾋﾟｯﾁ変換基板へ組んでみる」

『ウルトラスモールｉｃｈｉｇｏｊａｍ』に手を出しました。

　４品目で記載したＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８のピッチ変換基板の新しいアイデアを試してみるため、早速ｉｃｈｉｇｏｊａｍを組み込んでみました。

　ＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８のＴＳＳＯＰ２８ピッチ（０．６５ｍｍ）から配線を引き出すのはとても苦労しますけれど、今回のこの新しいアイデアな変換基板を使えばＳＯＰ２８ピッチ（１．２７ｍｍ）で配線できますので可成り楽になるはずです・・・・・と思った？　ま、実際、端子間のブリッジに悩まされることはなかったから良しとしましょ。

　うわっ、拡大したらあんまり見られたくない画像になっちゃったし。検証テストを急ぎたかったから、ハンダ付けや配線引き回しが美しくない・・・かな、でもテストマシンだからってガマン出来るとは思わないっぽい。　う～ん・・・なら早速に改二式の準備を始めるとしますか。

　それで、折角作ったウルトラスモールなｉｃｈｉｇｏｊａｍに合わせて小っさな液晶ビデオモニターを繋いでみました。大きさは１．８インチで上の写真では文字が潰れて上手く見えませんが、実際はしっかりとリスト打ち出したりしてプログラミングできます。ただ残念なのは、このビデオモニターの電源が１２Ｖ必要なことで、電池駆動するには電力食いすぎること。モニターとバッテリーにＵＳＢシリアル変換モジュールまで搭載した一体型ポータブルｉｃｈｉｇｏｊａｍが作れると面白いかな、それであとはキーボード繋げばいいだけの状態で。まぁ、バッテリーについては角型リチウムイオン電池を使えばなんとなかると思うので、ちょうどいい感じのプラスチックケースが無いか今度見てくるし。

　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)

ｉｃｈｉｇｏｊａｍ、４品目。「LPC1114FDH28用ﾋﾟｯﾁ変換基板の考察その②」

『ウルトラスモールａｉ．ｊａｍ』に手を出しました。

　前回の考察でＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８のピッチ変換基板比較を記載しましたけれど、その時に閃いたアイデアを今回は説明します。

　秋月電子で発売しているＴＳＳＯＰ２８／ＳＯＰ２８兼用ピッチ変換ＤＩＰ化基板６００ＭＩＬタイプを上手く加工すると、ウルトラスモールａｉ．ｊａｍの基板に匹敵する大きさながら、各種Ｉ／Ｏピンの引き出しが遥かに楽になる変換基板を作れます！

　上図に示すカット位置で切断したダウンサイジング片は、おもて面がＴＳＳＰＯ２８用のランドで、うら面がＳＯＰ２８用のランドのみとなったシロモノとなり、それぞれのピンはスルホールで繋がっています。おもて面にＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８をハンダ付けし、うら面のピン間隔が広いＳＯＰ２８ピッチなランドから配線を引き出せば拡大鏡のお世話になる必要がないくらい楽に取り扱えるんじゃないかな。

ｉｃｈｉｇｏｊａｍ、３品目。「LPC1114FDH28用ﾋﾟｯﾁ変換基板の考察」

『ウルトラスモールａｉ．ｊａｍ』に手を出しました。

　ＬＰＣ１１１４のフラットパッケージ品、ＬＰＨ１１１４ＦＤＨ２８を取り扱うのには相当苦労します。なんせＴＳＳＰＯ２８ピッチの０．６５ｍｍピン間隔は、そのままで配線を引き出すのが至難の業ですし。それでピッチ変換基板を使うんですけれど、いろいろと入手してみて使いやすさを比較検討してみました。

　五種類ほど使えそうなモノを揃えて並べてみます。ａｉｔｅｎｄｏ製は幅が５００ＭＩＬ、６００ＭＩＬ、７００ＭＩＬといろいろなバリエーションがありますね、秋月電子製は６００ＭＩＬのものが手に入ります。また、おもて面にＴＳＳＯＰ２８用、うら面にＳＯＰ２８用の変換パターンが作り込まれているものもあって、至れり尽くせりなモノもあります。
　ちなみに、ＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８はＴＳＳＯＰ２８用なら間違いなく乗りますが、チップ幅が少し広いSＳＯＰ２８用でも乗りそうな感じなのでそれも検証してみます。

　それで先のＳＳＯＰ２８用ピッチ変換基板へＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８を実際に乗っけてみたところ、ホントにギリギリっぽい感じでハンダ付け出来そうと判りました。幅６００ＭＩＬの変換基板なら足を付ければそのままｉｃｈｉｇｏｊａｍ基板のＩＣソケットに乗ります。自作互換機で少しでもコンパクトにしたいなら５００ＭＩＬのを使えばいいかな。

　ＩＣＢユニバーサル基板にＬＰＣ１１１４ＦＤＨ２８を乗せた変換基板を当ててみたのが上図で、ＭＩＬ値の意味が良く判るかと思います。５００ＭＩＬなら５ピッチ６穴、６００ＭＩＬなら６ピッチ７穴、７００ＭＩＬなら７ピッチ８穴分の幅になるからです。
　なお、上図の真ん中に示すａｉｔｅｎｄｏから発売している幅６００ＭＩＬのＴＳＳＯＰ２８ピッチ変換基板はｉｃｈｉｇｏｊａｍ用の端子説明がシルク印刷されていたり、クリスタル搭載用ランドパターンが作り込まれていたりするのいで何かと便利に使えると思います。

ｉｃｈｉｇｏｊａｍ、２品目。「ウルトラスモールａｉ．ｊａｍの表示安定化」

『ウルトラスモールａｉ．ｊａｍ』に手を出しました。

　ＬＰＣ１１１４のＤＩＰタイプを使った入門機だと組み込みに苦労するのでは・・・と思ってａｉｔｅｎｄｏ製のｉｃｈｉｇｏｊａｍ互換機「ウルトラスモールａｉ．ｊａｍ」を入手して組み立ててみたところ、使っている３．５インチ液晶カラーモニターとの相性が悪いのか、表示される文字が微妙にユラユラと震えて安定しない現象を確認しました。プログラム自体はちゃんと動いており操作上は支障ないんですけど、どうにも揺れ続けている文字を見続けるのは落ち着かないので色々サーチしてみると、クリスタルを付ければ安定化するとのことでした。

　早速、ａｉｔｅｎｄｏでφ２×８ｍｍの超小型な１２ＭＨｚクリスタルを買ってきて取り付けてみたらピタリと落ち着いてもうスッキリしたのなんのって。

　このウルトラスモールａｉ．ｊａｍは、ＬＰＣ１１１４にＴＳＳＯＰ－２８なフラットパッケージ品を使っていて基板自体は切手サイズより小さいんです！　チップの取付けは、フラックスを効かせて０．６５ｍｍピッチな端子を全てブリッジさせた後、コテ先を滑らせて余分なハンダを一気に流し落とす方法で簡単にやれたからいいけど、クリスタルを取り付けるための配線引き出しは滅茶苦茶苦労したかな。
　円筒形１２ＭＨｚクリスタルは基板の空きスペースへ瞬間接着剤と硬化スプレーで取付け、端子からラッピングワイヤーで引き出した先で接続。今後、同じ様な方法でデジタルＩＮ／ＯＵＴやアナログ入力、ＰＷＭ出力を引き出すのは苦労しそうっぽい。

　実際、クリスタルの有り無しでどれくらい表示文字の安定性が変わったか、動画を作っておいたので参照してみてください。

　クリスタル追加で表示安定化の動画⇒「stability_.wmv」>

ｉｃｈｉｇｏｊａｍな１品目「アナログ入力使ってみる」

『こどもパソコンｉｃｈｉｇｏｊａｍ』に手を出しました。

　取り敢えずクリスタル付きのタイプＵ基板を組んでみて何が出来るのかを探ってみます。本来ならＰＩＣでアセンプラ書いてコンパイルしてＨＥＸファイル作って転送して焼いて試すという一連の手続きを踏まねばならない所を、そんな面倒くさいことしなくてもコマンドライン入力リターンで即実行、結果がすぐに表示されて判るというのがＢＡＳＩＣのいい所でしょう？　いや違うな、歳とって込み入ったややこしいことが嫌になってきただけ、というのがどうやら本音っぽい。

　ｉｃｈｉｇｏｊａｍには旧タイプと新しいＵタイプとがあって、後者はクリスタルが標準装備になっているのでそちらを選びました。こちらの方はＢＡＳＩＣのバージョンが上がっていて、制御できるアナログ入力ポートやＰＷＭ出力ポートが増えているのもポイントです。
　映像出力はビデオ信号なので大抵はテレビに繋ぐのが手っ取り早いんでしょうけど、数年前にａｉｔｅｎｄｏの旧店舗時代に大量ゲットした３．５インチ液晶カラーモニターが眠っていたのでそれを引っ張り出して使ってみます。

　ボードを組み立てた後、液晶モニターとＰＳ／２キーボードを繋いでスイッチオン、ちゃんと動いてくれてます。バージョンは「１．２．０」と出ました。その後、コマンドラインから良く知った文法を打ってみてリターンしてみると・・・・・むむむっ！いいですねぇ。次第に脳のシワの奥底に封印されていた過去のＢＡＳＩＣ野が活性化してきましたよぉ～。
　写真は、アナログ入力を確かめるちょっとしたプログラムが映っていますけれど、それを実行した動画を置いておきます、下のリンクを参照してみてください。

　アナログ入力テスト実行時の動画⇒「test-analog.wmv」