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次期ポイントデコーダの試作


 次期ポイントデコーダの検討・試作を進めています。


 ポイントマシンの数が多いシーサス(両渡り)ポイントでも安定して動作するように電圧を昇圧させパワーを蓄える仕様としています。


 中国から試作基板が届いたので、早速、部品をはんだ付けしてみました。


 PICマイコンとモータドライバの間隔がギリギリです。搭載できましたが改善が必要と思います。

 他にも1/6W抵抗やコンデンサ等のランドが小さいので大きくしてハンダ付けしやすくする、LEDの部品向きの誤りを防ぐための極性表示を追加、直径16mmの電解だけではなく18mmにも対応させ背の低い電解も搭載できるようにする等の基板の改良を行おうと思っています。


20190519_143709692_iOS (2)


 マイコンはPIC16F1823を使用しており、ソフトはPIC16F630版のアクセサリデコーダをベースに、以下の機能を追加しました。

 ・CVによる昇圧電圧設定の変更

 ・PWM出力による昇圧機能

 ・ADコンバータによる昇圧電圧監視機能

 ・昇圧によるチャージ中にDCCから転換命令を受信するとチャージ終了まで待ってから動作する機能


 12Vのアダプタですと、20V設定時、チャージに2~3秒程度かかります。

 15Vのアダプタですと、20V設定時、チャージは1秒以内に完了します。


 もう少し耐久試験やテストを行い、ドキュメントの整備なども進め、頒布に向けて準備していきたいと思います。



次期ポイントデコーダの検討

 次期ポイントデコーダの検討を始めました。


 ポイントデコーダを使用する中で、TOMIXやKATOのシーサス(両渡り線)ポイントは、1つのポイントにポイントマシンが複数あるため転換不能となるケースがあることが、ユーザーの皆様からの情報でわかっています。

 当方でも製品を取り寄せて実験したところ、同様な結果を得ています。


 現状のポイントデコーダでは以下の問題が分かっています。

  ・DCC電圧をブリッジダイオードで整流しただけであり、線路電圧以上の電圧を得られない。

  ・使用しているモータドライバが入手性を優先して選んだTA7291であるため

   内部抵抗がたかく、抵抗値が低いマシン(台数の多いポイント)では不利になる。


 次期ポイントデコーダでは以下の改善を行いたいと考えています。

  ・DCC電圧を倍電圧整流か、LCによる昇圧チョッパで高電圧を得て、

   ポイント転換用電力を増強する。

  ・モータドライバをTB6643KQに変更し、内部抵抗を低く抑え、

   抵抗値が低いマシンにも有利にする。

 

 そこで、昇圧チョッパの実験を行いました。やあさんの情報fujigaya2さんの情報、そのほかDCC電子工作連合内のアイデア等を参考にしています。

 マイコンは8ピンではなく14ピンのPIC16F1823を選定して、開通方向表示用のLED出力を維持する前提としています。机の上が汚くて恥ずかしいですが、実験風景です。

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 DigitraxのDS52の回路を参考に、100uHコイル(2A)に直列に51Ω抵抗(3W)を入れる回路としています。

 DSmainの12VのACアダプタを繋いで実験開始です。

 PWMキャリアは31kHzで実験を開始しましたが周波数を高くして124kHzあたりが一番高い電圧の20V程度を取り出せています。抵抗を22Ωぐらいまで下げると25Vも余裕で生成できるのですが、抵抗の発熱が大きくなるのでどうしようかもう少し実験を重ねて検討しようと思案中です。

 同様に、コマンドステーションの突入電流を踏まえると抵抗値は高いほうがよく、このあたりのバランスをどう設計するかが鍵となりそうです。


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PICKit / SNAP Adapter


 PICマイコンの製造元からMPLAB SNAPという安価な書込み器が発売されたことは以前ブログでもご紹介しました。(秋月電子でも購入可能です)


 書込みターゲットに電源が供給できないこと以外は、安価であることや最新のPICにも対応していることから無視できない存在です。


 ワンコインデコーダ製作やDCC機器の自作の際に、MPLAB SNAPを使用して気軽に書込みできるアダプターを作ってみました。


 「PICKit / SNAP Adapter」と名付けました。


 以下は、MPLAB SNAPと接続した様子です。

usage-snap.jpg


 もちろん、PICKit2/3/4でも使用可能です。(以下はPICKit3と接続した様子)

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 PCに接続したPICKitやMPLAB SNAPとは別に、5V電源供給用のMicroUSB端子を設けて、スイッチと5V供給時の表示用LEDを設けました。

 ワンコインデコーダで使用しているスマイルコネクターはもちろん、ゼロプレッシャーソケットも14,18ピンそれぞれ実装できるスペースを有し、PICマイコンの書込み用にも利用できます。


 最初はSNAPから無理やり5V電源を取り出すことを考えたのですが、作成したワンコインデコーダの組み立てに失敗してショートしている基板を挿入した際にパソコンを破損する危険性があることから、あえて5V電源を外部から別に供給する設計としてみました。

(PICKitやSNAPの回路はある程度ショートに考慮されているが、PCのUSBの5Vが直にデコーダ類に供給される回路とした場合、製作に失敗した際にダメージが大きくなることを避けたい。)


 これなら携帯電話用に多く市販されている5Vのアダプターを使え、また壊れても良いアダプタを使って経済的なダメージも最小限とすることができそうです。


 準備が整い次第、頒布サイトでも頒布を行う予定です。

 

 純正のPICKit3/4が高価で今までワンコインデコーダの製作導入に躊躇されていた方のハードルが少しでも下がることを期待しています。


 みなさまもぜひ、自作DCCの世界に足を踏み入れてみてください。


 

Digitrax DS52 テアダウン


 ポイントデコーダ2はDigitraxのDS52相当を目指して製作しましたが、実際のDS52は今まで所有していませんでした。


 そこで、DS52を購入してみました。早速テアダウンですw


 メインのマイコンは秋月でも取り扱いがあり、当方のワンコインデコーダでも使用しているPIC12F675が使われていました。FETはPchがFDS4935、NchがFDS8984。波形整形用のシュミットトリガの74HC132。ダイオード5個、電解コン3個、3W抵抗2個、チップ抵抗いっぱいです。

 PIC書込み用と思われるPADがあります。まぁプロテクトされていて読み出しはできないと思います。8ピンのPICなのでIOは6ピン(うち1つは入力のみ)ありますが、DCC信号入力、昇圧制御出力、昇圧フィードバック入力、ポイント出力Aで2個、Bで2個と7つのIOを使用していることからピンを共用していることが分かります。

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 基板のRevは2でした。ネット上の画像を検索すると子基板が載っているものもあり(Rev1?)で構造が少々異なるようです。

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 回路を解析してみました。電源回路(抜粋)です。コイルを用いた昇圧回路が入っており、DSAir2に12VのACアダプターで動作させた際の実測で約21Vが生成されておりました。以下の図にはありませんが、PICマイコンのADコンバータ回路へのフィードバック入力があり制御されているようです。2つある3W抵抗(22ohm)は予想を反し2つ直列になっておりました。コイルは表面実装タイプ、2200uFの耐圧が25Vと低いのも少々気になるところです。

 一方、5Vの生成はレギュレータではなく、ツェナーダイオードとトランジスターによる非安定5V生成回路となっています。

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 続いて、出力回路(抜粋)です。PchFETの制御はNchFETの出力を利用しており、部品を省略する回路になっています。

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 DS52の取説をみると3線式と2線式の接続図があります。DS52のコネクタの2、7番は21Vが出力されており3線式はNchFETのみを使用して制御するように工夫されています。

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 2回路の接続できるので、転換命令が連続して送付されてきた際に、昇圧回路の充電が有効になるまで待つ機能があります。具体的には1秒間隔で動作するように8つまで命令をスタックする機能があります。


 安定的に転換動作させるためには、昇圧して電流を減らす工夫が必要なのかもしれません。


 なお、ポイントマシンは4つまで、HO手動ポイントを電動化したものは2つまで、内部でポイントマシンが4つ並列のWX310は1つまでとの記載があります。以前ポイントマシンの抵抗値を測定したことがありますが、納得できる制限数です。





Desktop StationでDCCアンケート開催中

Desktop StationでDCCに関するアンケートが開催されています。
DCCユーザーはもちろんのこと、アナログユーザーにも是非ご協力いただきたいとのことです。



http://powerele.sblo.jp/article/185894368.html



私たちはDCCの普及を推進していますが、アナログを完全否定するものではなく、普及の障壁を低くしたり、シームレスな移行、新たなアイデアの実現を行なって行くためにも、ユーザーの皆さまのご意見を広くお聞きしたいと思っています。

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