Nゲージ用の自作パワーパック ＞PWMでVVVF音を再現
みなさまGWは如何おすごしでしょか？
前半雨ばっかで鬱気味だったけど今日はいい天気！こどもの日。
模型の方はまぁまぁ進めてますけど、ここで上げる程の情報は無し・・・と言うか試行錯誤ばかりで先は見えて来たけど形にはなっていない。
要はいつもの通り妄想に終始って事か？w
でもあと2週間で静岡だしぃ〜、今年も勿論P144で展示するので色々準備しとかないといけない事はあるですよ。
例年のNゲージ+CCD車載カメラってのは子供受けも良いので今年も持ち込むんですが、arduinoでパワーパックの自作方法を紹介しているサイトを見つけ、動画を見たら「うぉォ・・・ホンモノと同じ音が出てる！」ってゾクっと来まして、いつも通り丸ごとコピってみました(笑)
相変らず鉄道には疎い私ですが、このパワーパックの凄い所は駆動制御の方式を実車に似せる事でリアルな走行音が再現出来るって部分。
普通のNゲージ用コントローラはレールに流れる電圧を加減してスピードを制御していますが、これだと低速(≒小電流)の時にギクシャクしたり、急に走り出したりしてダサい(笑)訳です。
そこでarduinoでPWM(パルス幅変調)を制御して、高電圧(≒大電流)を流す時間を小刻みに変化させる訳です。たぶん・・・
要はスイッチを目に見えない程速くON、OFFさせ、見た目はなめらかな変化に見せているイメージ？・・・ですかね。
で、PWMと言うのはパルス幅変調と言うだけに周波数も変化させる訳ですが、これを実車同様の周波数になる様にプログラムを書いてやるとNゲージのモーター車も同じ様な音＝周波数を出すと言う事らしいです。
実車同様の仕組み（＝モーター駆動）に加えて実車同様の音(VVVF音と言うらしい)が出る！てぇのは模型的には大変シビれる部分なんで、思わず真似しちまったってコトですよ(笑)
あと、この周波数も不快な音(主に高周波でしょうね)にならない様にして考慮してあると読み、なるほど！と思いました。
今まで偶然だと思ってた京急線のドレミファ駆動音はわざとだったのか！
模型で内燃機関の再現てのはかなり難しいですが、こう言うのは電車の模型ならではの楽しい部分と思いませんか？
Nゲージで蒸気機関動かす人も中には居るらしいですけどね・・・
上記サイトを参考にブレッドボードで組んでみました。
中級者向けとあるだけにかなり試行錯誤しましたが何とか動作する様になりました。
回路図しか無いのでパーツの端子を調べたりするのが大変だったです。
でもまぁ表示用の7セグLED用の配線が複雑に見えるだけで、慣れた人にはそれほど複雑な回路じゃ無いのかな・・・と想像する。
通販のパーツが届いてからこれだけ組むのにまる1日かかったヨorz
実はまだショートした時の表示LEDが点灯しないけど、保護回路働いてないのか配線ミスか不明・・・VVVF音を再現するって目的は果たせてるのでイマんトコ放置してます。
arduinoと全体図はこんな感じ・・・
とりあえず動作は確認出来たので、後はケース買って来て基板に組めばこれよりずっとコンパクトになります。
実際どんなモンなの？って興味有る方は是非動画見て下さい。
あ〜、こう言う事かって解って頂けると思います。
家が散らかってて広い場所で撮れなかったので走らせてませんけどw
編集適当でミスってるトコあるけどそのままUPしました。
サンプルスケッチにはプリセットで10種類のパターンが入っていますが、その中から3種選んで撮影してみました。
最初に個人的にも馴染みのあるJRの中央線や京浜東北線、ドレミファ音が特徴の京急線とJR西日本の223系です。
こう言うサイトを見て勉強しながら京王線のスケッチでも書いてみるかな・・・イヤ無理かな(笑)
ちなみに↓こちらに作者さんの走行画像がありますヨ
わたしぁこれを見てトリコになっちまったんすね(^^)
最後にこれも丸ごと引用になりますがパーツリストと参考価格？
ほぼ全て秋月で買えるんですが、arduinoを持っていれば3000円しないで全部揃います。
私はスイッチ類やFET等、持ってないパーツだけを予備用含めて2台分購入しましたが、送料込みでも4000円弱でした。
もしも既製品を買えば恐らく1万以上するでしょうから、こう言うのは自作の強味ですね。
パワーMOS-FET 2SK2232 ¥100
トランジスタ 2SA1015Y×2 ¥100(20個入り)
電解コンデンサー 470μF ¥50
積層セラミックコンデンサー 0.1μF×3 ¥100(10個入り)
セラミックコンデンサー 470p ¥200(10個入り)
カーボン抵抗 1kΩ×15 470Ω×7 2.2kΩ×2 10kΩ 各¥100(100本入り)x3=¥400
ロータリースイッチ（1回路12接点ストッパー付）¥150
小型ボリューム 10kΩBカーブ×2 ¥50×2=¥100
トグルスイッチ1回路2接点 ¥80
トグルスイッチ2回路2接点中点OFFあり ¥100
LED 緑 赤 各1 ¥100(10個入り)x2=¥200
7SEGLED アノードコモン×2 ¥100(2桁赤)
整流用ショットキーダイオード 1S4 40V1A ¥30
汎用小信号高速スイッチング・ダイオード1N4148×3 ¥100(50本入り)
ポリスイッチ0.65A(1.3Aで遮断) RXEF065 ¥30
2.1mm標準DCジャック ¥40
ピンヘッダ（オス）2列 (省略可)
ユニバーサル基板 ¥60(72x48mm)
ゴム足 適宜
つまみ 適宜プラスチックケース 適宜ACアダプター12V1.5A ¥750
以上パーツ代合計 ≒ ¥2400 (参考価格=秋月電子通商)
動画拝見しました。何か凄いですね～Nゲージの世界って・・・まさに電車じゃんスカ！
私は基板についてる部品って冗談抜きにチンプンカンプンですが、分かる人には分かる世界なんですねぇ。
デジタル表示の数字を切り替えて何かをしているみたいですが、もし普通にカウントダウンしていたら爆弾にしか見えないぞ！
｢よし、赤切るぞ。恨むなよ、いいな！｣とかそんな感じです。
植木職人さん
ん〜・・・自分も良く解ってませんが、記号の読み方みたいな世界ですね。
パーツの向きにちゅういして組み立てましょうみたいなw
でもデジタル表示とか弄ってると如何にも電子工作な感じで楽しいです。
次はロケットの秒読み発射メカでもつくりますかな(笑)
なるほど〜〜。
VVVFってそう言うことだったのですね。
ラジコンでも同じような理屈があったような記憶があります。
あ〜機械の油圧調整とかにも、同じような理屈が使われていますよね。
koz∴ さん
VVVFっつうかPWM使えばトルクをあまり落とさずにモータを低速回転し易いので、モーターツールとかにも流用可能みたいです。
買うとエレェ高いんですよねアレ(笑)
もちろん大戦機やヘリコのペラ回転を落とすのにも使える筈です・・・
普通にモータライズすると回ってるの見えないくらい早く回転しちゃいますもんね、モーターは。
ちゃんと設計すればかなり発熱もクリア出来るらしいので機会あったら挑戦してみます(^^)
この辺のアイテム開発して秋Pで売りさばこうかなw
動画が見つかりませーん
直しといた〜
何故か最近ココ見に来る人が多いね・・・
すみません。ありがとうございます。早速拝見させていただきました。音が半端ない•••
名乗りもせずに、すみません。
私阿志都弥神社行過天満宮のブログを打ち込んでるひとです。
動画が見つかりません
と打ったのも私です。
匿名さま
イエこちらこそ失礼しますた。
動画だと結構音デカく聞こえますが、車両の下にプラケース置いてモーター音を反響させてますw
当然ですがモーターとシャーシの構造によって音が違いますし、良く鳴るのと鳴らないのがありました。ボディーを被せると音量が落ちるので何か増幅策を考えたいですね・・・
すみません、さっぱりわかりません。でもできたらやってみます。
私のブログ
→http://space.geocities.yahoo.co.jp/gl/mike0811kei0204
あ〜、わからないですか(笑)
私も人に教えるのは得意じゃないので、まぁやりたいと思ったらあきらめずに頑張ってとしか言えません。イジワルとか隠しごとするつもりは無いし、好きならきっと出来るはず!としか・・・でも解らない事が有ったら具体的な質問には出来るだけお応えいたしますよ〜(^^)
わかりました。時間があったらしてみます。その時は多分このサイトでお世話になります。
田谷
お久しぶりです。
わたくしこういうのは全くの素人なので、いろいろ聞かせていただきます。
モーターの音をできるだけ最小限にして、いろんな音をコントローラーの操作でならすことはできるのでしょうか？
あと、関係ないですが、IKE様はこのサイト内で他にブログを更新されているのですか？
ここに直接入ったせいか、他のものの確認ができません。
@阿志都弥神社のブログ打ち込んでいるひと さま
え〜と、まずこの回路は敢えてモーターでVVVF恩を出すための物で、スピーカーで音を鳴らすとか、音源を再生するのが目的であれば市販/自作を問わずDCCとかサウンドシステムを使ったほうが早道だと思います。
私はそちら方面には興味が無いのでお役に立てません。
私は逆にモーターに共鳴板とか共鳴筒を付けて音量を上げる事を考えていました。
このコントローラーを使う以上モーター音は消せないでしょうし、使う意味が無いと思います。
更新は定期的にでは有りませんが気が向けばやってます。
ページのトップのロゴかメニューから他のページに行けると思うのですが・・・
Nゲージ関係の記事はあまり無いです
ありがとうございます。
始めまして！
動画拝見させて頂きました！
素晴らしいパワーパックですね。
自分で作れるなんて羨ましい限りです。
ちなみに有料で作って頂けるのですか？
@今村 さま
はじめまして〜
かなり前の事なので記憶も曖昧ですが、元のプログラムは私の書いたものではないですし、申し訳ありませんが販売等には対応できません。
自作にあたって特に難しいことは有りませんが、基本的な電子工作とプログラミングの知識は必要なのでご、自分でお作りになるのであれば時間はかかると思いますがかなり安上がりですし、是非その制作プロセスも楽しんで下さい。
完成品をお探しならPWM、パワーパック等で検索すれば似たような市販のコントローラーが数万円程度で購入できると思います。特注すると10万越えは確実でしょうから市販品をお勧めします(^^)
ご回答ありがとうございます！
自分で作るのは100%無理です！
それと根気がありません（笑）
そうですかぁ、売って頂けませんかぁ…残念です。
それにしても、何度も動画見ましたがホント素晴らしい作品ですね！
販売すれば絶対売れると思います！
少なくとも私は買います（笑）
@今村 さま
ご期待に添えずすみません(T_T)
ただ人の作ったプログラム勝手に売っちゃうとマズイですし・・・
周りがうるさいとモーター音が聞こえないのでスピーカーとか増幅器?みたいなのを足せないか考えてはいるのですが、難しいです。
初めまして！すごいコントローラーで早速使ったのですが、ロータリースイッチの反応が鈍い？です。ショーティングタイプを使っているのですが、走行音パターンとノッチ6,3,2,1,徐行,ブレーキ1,2,3,が一切反応しません。原因わかったら教えて頂けますか？