ホビセンHOオーナーズレイアウトでキハ58とDSAir

　4月28日にホビセンに行って、HOオーナーズレイアウトでキハ58（DLスケッチ）とスペンサー（SLスケッチ）を走らせてみました。せっかくですので、コントロールはDSAirでスマホとタブレットで子供が1時間ほど走らせましたが、とくに問題ありませんでした（スペンサーはよく脱線していましたが）。ぐるぐるレイアウトを回りながら操作するのは、ラジコンっぽくて楽しいです。
　

　で、動画です。とりあえず、顔にはモザイクかけています。


　こっちはキハ５８の音がどんな感じかという動画。


　ところで、明日というか本日4/30(月）は鉄道模型市で、DCC電子工作連合も出店しています。興味のあるかたはぜひお越しください。
　なお、私フジガヤ2としては特に今回は売り物はありませんが、デモのため会場には居ります。キハ５８を持っていく予定です。

Kato キハ58系（HO)ライトLED化と おめかし（パーツ取り付け）

　鉄道模型市が近づいてまいりました。今年は4/30（月）とのことです。117で右奥端ですね。今回わたしは頒布物は出しませんが、Blogで使っているR6nやMp3V5は名古屋電鉄様がいくばくか販売されるものと思われますので、興味がある方はぜひご検討ください。また、Katoのスマートコントローラに被せるようにDCC用のスマホコントローラDSairも出るかもとのことです。私もとりあえず見せびらかしにキハ５８、２８，６５を展示しようかとは思います。

　で、本題です。まずはヘッドライト、テールライト、行先表示灯あたりをLEDに換装してDCC化します。現状、麦球が付いていて、消費電流は0.12A(=120mA)ほどあるようです。R6nはLED駆動想定で20mAまで流せる出力端子ですが、このままつなぐとマイコンが悲しいことになります。多分。
　で、まずは初めの状態です。

　
　ヘッドライトが麦球で、極性を入れるためダイオードが挿入されています。そして、行先表示灯は前進、後進でも点くように、普通に無極性で麦球が入れてあります。
　ということで、何も考えずに以下の回路に改造してしまうことにしました。


　この回路、分かっている人は間違っていることにすぐに気づくと思いますが、私はわかっていない人でしたので、組み上げてから気づきました。テールライトを点けたときに行先表示灯が点きません・・・。
　理由は、テールライトをつけるときは赤色LEDと白色LEDが並列につながるのですが、赤色LEDの発光電圧は２Vぐらい、白色は３Vぐらいですが、並列のためこの二つにかかる電圧は２V程度となってしまい、赤色LEDは点くけど、白色LEDは発光電圧に満たないため点かないというそれだけです。
　で、仕方ないので、テールライトの赤色LEDを手持ちの白色LEDに変更して、３Vかかるように変えてあげました。

　話を戻して、行先表示灯は白色LEDを互い違いにつけて無極性LED状態にするため、まずは、運転席の元々麦球が入っていたところにΦ3mmLEDが2つ入るかを確認しました。入ります。


　で、この無極性LED製作です。こんな感じに折り曲げて、方向は互い違いにして半田付けです。




　そして、方向に気を付けながら、ヘッドライト部のLEDも付けます。


　そして、ここで仮組して点灯確認をしたら、さっきの「行先表示灯テール側だと点かない問題」が発覚しました。で、テールの赤色LEDを白色LEDに付け替えました。

　で、こんな感じで、運転席と合体です。


　なお、裏側はこうなっています。白色LEDに変えてしまっています。


　この時点で気づいていなかったのですが、テールライト用の導光板は基板よりも先に入れる必要があります。あとで、組み立て順をしくじっていることに気づきましたが、以前の麦球＋リード線と違い現在はLEDの足による空中半田のため、フレキシブルでなく後で導光板入れるのに苦労しました。

　そして、キハ５８、キハ２８、キハ６５とあるため、3個作りました。


　で、飛んで、ヘッドライト、テールライトがちゃんと点くようになりましたという写真です。



　もともと５Vで制限抵抗560Ωで白色LED2個を並列に繋いでいるのですが、ちょっと暗いです。制限抵抗をもう少し小さくしたら、良い感じになるかなあとも思いました。
　あと端折っていますが、キハの顔が穴だらけなのでジャンパー栓やらワイパーやら手すりやらを、一生懸命付けておめかししました。一緒に転写シートでいろいろと細かいシールを張り付けましたが、「乗務員室」「自動ドア」のシールがとても付けるのが難しく何回も失敗したので、キハ５８の前方側だけやって後はやめました。
　あとは検査表記、最初適当に張ったのですが、転写シールを虫眼鏡でよく見ると、なんと、キハ58とかキハ28とかキロ28とかキハ65とか書いてあるんですよね。もちろん貼るの間違えました。仕方ないので、楊枝でひっかいて削り落として、正しそうなものを貼りました。でも、虫眼鏡で見ないと見えないんですよね。まあ気分的なものでしょうかね。
　もう一つ、ワイパーの向きをどうしようかと迷いました。デフォルトはハの字なのか逆ハの字なのか、はたまたどちらも右傾きなのか、左傾きなのか。で、画像検索してみましたが、本物のどのパターンもあるようでしたので、適当にすることしました。

　一応、今日の動画です。ポイントは、
・キハ58、キハ28、キハ65でCV52のエンジン吹き上がりのタイミングを変更しました。１４，１６，１８としました。これで、一度加速した後は、3両の音が合わなくなり、ちょっと本物っぽくなった気がします。キハ５８、キハ28の床下を見ると、ツインエンジン、シングルエンジンが見えるのですが、スピーカ―の入れ場所の問題もあり、今回はツインスピーカーはやりませんでした。多分、爆音になるんじゃないかと思っています。
・ヘッドライト、テールライト、行先表示灯をLED化してDCC化しました。
・パーツを付けておめかししました。DCC化改造した時点で、HOとしてはジャンク扱いですし、パーツが美しく揃っている必要もないし、走らせて楽しむならと思い、パーツを付けました。ずいぶん前にクモハ４０や１２の手すりを一生懸命付けましたが、あちらは茶色一色に対して、今回は明るい色（赤とクリーム色）なので、かなり見栄えが良く満足しています。（前回とあまり変わらない動画です）

キハ５８，２８，６５（HO)の3両にサウンドを入れる。

　さて、R6nが届きましたので早速車両に入れました。
　キハ５８，２８，６５の3両に音を入れるという、かなりバブリー？な構成です。
　スピーカーはaitendoの適当なものを使っています。
　搭載の仕方はこんな感じです。


キハ６５


キハ２８


ヘッドライト、テールライトは麦球なので、今回は引っこ抜いています。そのうちLED化を考えます。

で、動画です。電車の並びはキハ５８、キロ２８、キハ２８、キハ６５で、キロ２８以外にSmileDecoder　R6nのディーゼルスケッチ（DL109_8k_3)を入れているので、車両が通ると音が聞こえるのですが、3両から全く同じ音がするので、これはこれで少し変かも。ちょっとだけ音を変えるオプションとか考えるか？

キハ５８（HO)にサウンドを入れる（その１）

　さて、大体スマイルデコーダーR6nのDLスケッチが完成した気がするので、KatoのDE10（HO)に入れてみようと思い、DE10を分解してみました。


　分解して分かったことは、なんか、いろいろ加工しないと入らなさそうな気がするということでした。
　やる気をなくしたので、キハ５８のほうがいいかなあと思って、今度はキハ５８を分解しました。


　こっちはクモハ１２などと同じような構造でしたので、こっちに入れることにしました。ただし、分解でボディーを外すのはかなり苦労しました。前方と後方の爪は外れたのですが、中央辺りが窓のクリアパーツで床板に固定されているようで、そこに気が付くのに時間がかかりました。
　次に、R6nの用意です。キープアライブじゃなくてトマランコンデンサを付けて、スピーカー（aitendoで買ったもの）もつけて、後はNEM６５２？用のコネクタとケーブルを適当に作ります。と言っても、線路からの信号とモーターへの信号の部分だけです。ヘッドライト、テールライトは多分配線されていないので、接続しません。


　キハ58を分解して分かったのですが、ヘッドライトと行先板のライトが今さらの豆球です・・・。おまけに行先板のライトは進行方向に関わらず点灯です。面倒くさそうなので、今回はDCC化を見送ります。


　一応、ヘッドライトテールライト基板への配線を通すために床板をなんとなく加工はしておきました。


　で、NEM６５２を付けて、線路とモーターの配線を直結して、まず、アナログで走ることの確認をします。
　

　そして、DCC配線をします。と言っても、モーターだけですが。


　今回はスマホから操作できるDSairで操作することにします。（日本語の解説ページがない？）




k-waka様が作ってくださったDCC電子工作連合のシールも貼りました。

　で、次にデコーダの搭載です。HOなので、1000uFのコンデンサを積んで、Nゲージにどうにか入るスピーカーを付けても、簡単に入ります。（もちろん車内に基板やコンデンサやスピーカーが丸見えですので、気になる人はもう少し考えたほうが良いと思いますが）

　そして、今日の気動車の記念撮影です。


今日はすべて繋いでませんが、HOでキハ５８、キロ２８、キハ２８、キハ６５と買いました。もともと、キハ５８とキハ６５だけ買ったのですが、なんかNゲージのキハ５８のほうがとても良い売れ行きとのことで、HOも売り切れたらいやだなあと思ったのと、なんかN（4両で 定価15,500円）に比べてどうもHO（4両で定価33,600円）は割安のような気がしたもので。いや、今計算したら、別に安いということは無いですね・・・。体積比だと安いけど。

　で、動画です。ライト類は点灯させていません。音だけ聞きながらR6nをデバッグしていたときはいまいちでしたが、「馬子にも衣装」てやつですかね。


　せっかくですので、DSairrでの操作も含めるとこれです。ソフトのバージョンが古いので時速300km/h出ています。操作は、F3でエンジンをかけて、F8が警笛です。以上です。プラレールも真っ青の簡単操作です。


　そして、R6nはサウンド付きデコーダーとしては破格(2800円、ただし音も少ない）なので、次は実車ではディーゼルエンジンが付いているキハ２８とキハ６５にもSmileDecoder R6nを入れるという、低コストならではの改造をしていこうと思います。
　そして今年のゴールデンウィークの目標は、キハ５８、キハ２８、キハ６５にスマイルデコーダーを積み、ホビーセンターカトーのHOジオラマで走らせ、テンショードーよりも音量で超えることです。
（目標立てると大体やらないんですけどね・・・。）

R6n用DL109のF5,F6→F7,F8変更

　有志のスケッチの所にmp3v5_dl109_8k_3_1.zipを上げておきました。
　変更部分はファンクション番号の変更です。
スケッチで言うと、Loop()の
VVVF_Cont(gSpeedCmd_vvvf,(gFuncBits[3]) | (gFuncBits[4]<< 1) | (gFuncBits[5] << 2) | (gFuncBits[6] << 3)) ;
を
VVVF_Cont(gSpeedCmd_vvvf,(gFuncBits[3]) | (gFuncBits[4]<< 1) | (gFuncBits[7] << 2) | (gFuncBits[8] << 3)) ;
に変更しています。
　gFuncBits[7] ,gFuncBits[8] の7,8を任意の数に変えると、そのファンクションに割り当てられます。

Mp3V5というかR6n用のSLスケッチの更新（線形補間16KHz化）

　SL103_8K_・・・ですが、KAKKA様からSL102でCV値の書き換えができないというお話があり、こちらでMp3V5で試して、書き換えは出来たのですが、そこから派生させているSL103_8Kで書き換えが出来たりできなかったり、（できなかったりが多い）というような状況ですので、調査しました。
　で、直りました。原因は割り込みと通常のどちらでも使う変数をvolatile宣言してやらないといけなかったのですが、していませんでした。で、現象は、その該当部分は普通に動くのだがCV値の書き込みができない、という不思議なバグ化していました。上記DesktopStation様のWiki内に対策したスケッチを上書きしてあります。直ってよかった。
　最新のSL、DLスケッチは元サンプリングデータ8KHzを線形補間してやり16kHz化した音による再生としています。音の違いは、気分的に音がちょっと柔らかくなります、という程度のものです。

　昨日からコメントに海外からスパムが入るようになりましたので、コメントを承認制に変更します。

Mp3V5のディーゼルスケッチをR6n、8kHz化して、起動音とホイッスルを加える

　昨年、KatoのDE10のHOを買ったのですが、中を開けたらどうもMp3V5が入れられるような隙間が無いということが分かったので、R6n用のディーゼルスケッチを作りたいなあとなんとなく思っていました。
　MecyさんのスケッチDL109にはDL用の起動音や汽笛のMp3も入っていましたので、そこからR6n用を作ってみました。
　そして、実験環境は変わり映えの無い、以下。（このごろ、毎週この写真と変わらなくないか？）

　で、格闘すること２日！なんでそんなにかかるかというと、毎回場当たり的に作っているため・・・。あとはMECYさんもいじっているソースで、打合せもせずに仕様書無しで作っているので大変なことに。よくそんなんで作っているなあとも思いますが。ソースはこちら(DL109_8k_2)。（私のホームページの容量はパンクしたので、DesktopStation様のWikiにファイルの置き場所をお借りしています。）
　出来上がったのがこちら。


　今回のスケッチは、電源入れてもディーゼル音はしません。F3を押すと起動音に続き、アイドル音が鳴りはじめます。なお、エンジン停止音は作ってみませんので、ブツっと切れます。F3はエンジンの入／切、F4は回転数の高回転ロック、F5は起動音単独、F6はホイッスルです。
　昨年、電子工作連合の飲み会で、DCCはギミックかけられるから最初にエンジン掛けないとモーター動かないようにしてしまおうか？などと話していましたが、今回のはデフォルトで、エンジンがかかっておりません。（モーターは動くけど）

　SLでへのへのもへじ様からドラフト音と汽笛の大きさが・・・というご指摘を受けておりますが、こっちのスケッチも同じ問題があります。さて、どうしましょうか？（もともとの音源の音の大小を加工するか、それとも、再生時に音の大きさを変更するか。）来週に続きます・・・か。
　あとは、ホイッスルの音が最初変で直しました（252ごとに周期的なノイズが入る）。ということで、SL103のR6n用も同じ不具合を抱えていますが、あちらは変な音に気づかなかったからいいか。

Mp3V5というかR6n用のSL103のIMA ADPCM 8kHzバージョン

　なごでんさんからSL103のスケッチが大きすぎてコンパイルできないというので、確認しようと思い、Arduinoのホームページから1.6.5のIDE環境を落としてきたのですが、解凍がうまくいかず（CRCが一致しない！）あきらめました。（私は1.8.3を使用しています。）ちょっとだけ、音を短くしたりもしてみたのですが、IMA ADPCMは256byteごとのブロックで分けられているため、少しだけ音を短くするではサイズが減らないです・・・。VVVF_sound.cppの474行目からの音の選択の所でcase 5のreturn ・・・をreturn 128;などとすれば、一つヘッダの参照が減るので、小さくなるかとは思います。
　そして、人によってIDEのVersionが違うからこうなるんだと思って、ArduinoのWebEditorを試してみました。スケッチのサイズはわたしのローカルとおなじように98%に収まるのですが、スケッチを書き込む段で、書き込み装置経由でやるやり方が分からなかったのでやめました。
　ということで、R6n専用と割りきっているし、音は悪くなるがもう少し長く音が入れられるように、IMA ADPCMの8kHzサンプリングのバージョンとつくってみました。スケッチはこちらです。「短い汽笛」、「中くらいの汽笛」に加え、「長い汽笛」と言っても2秒ぐらいのを入れました。
　少し前から、改造のしやすさを考えて、Audacityのプロジェクトをフォルダに入れていたのですが、スケッチをアップロードするSonetサーバーの無料分が一瞬にしてパンクしてしまいましたので、余計なものを入れるのをやめました。（SL103とSO103もAudacity分を消したやり方に入れ替えしました）

R6n用のSL汽笛付き

　今日は雪で寒かったので、先週、いろいろな方から言われたMp3V5用というかR6n用のSLスケッチに汽笛を入れる件をやっていました。
　かなり苦労したのと、多分、また、割り込み的にぎりぎりだと思われるので、Nゲージでは京急のときのようなこと（集電でエラーが起きると、全体的に破たんする）があるかもです。
　やったことはSLスケッチの音部分を容量を無圧縮のWAVから半分ぐらいに圧縮できるIMA ADPCMに変更しています。１６KHｚのままですが、多分、今まで1秒分しか入らなかったものが、今回ので、2.1秒ぐらい入るようになりました。1秒分はSLのドラフト音4気筒分です。で、短い警笛が0.5秒、それよりも少し長い警笛が0.6秒といったところです。たぶん、８KHｚにすると、もっと入るようにはなると思いますが、音も悪くなるので、やっていません。
　実験環境は写真の通り。


　DSBlueBoxで制御して、デコーダ開発ボードにアンプ386基板を付けて大きなスピーカーから音を出しています。
　使い方はF3が蒸気音のOnOff,F4,F5,F6が音のなるファンクションですが、F4,短い汽笛、F5少し長い汽笛を入れたら、もう容量がないです・・・。
　そして、スケッチはこちら。何となくなごでんさんの命名規則にのっとっていますが、もちろん非公認です。
　動画は以下です。何やっている動画かわかりづらいと思いますが、まあ、ドラフト音が鳴っているときに汽笛を鳴らすと、もちろんドラフト音は消えます・・・。が、重要なところでしょうか？


　あと、ホワイトノイズで蒸気音してみたらどうかという意見がありましたので、とりあえず、Audacityのジェネレーター→ホワイトノイズを使って、何となく作ってみました。ちょっと音が高いけど、SLにのせれば良さそうな音に聞こえそうですね。


　先週の運転会、情報交換会でへのへのもへじさんのNの蒸気が良い音を出していたので、私もAitendoから、エンクロージャ付きのスピーカーをいくつか買って見ました。


　まあ、今週はここら辺はいじらずに、DSAirを作っていく予定です。

アクセサリデコーダのアドレスの説明

　昨日は子供と久しぶりに横浜の原鉄道模型博物館に行きました。子どもは大宮の鉄道博物館に行きたいと言っていましたが、今、リニューアル中のようですので。
　10：20に行ったら、11：00からの動鉄実習に参加できました。以前は混んでてなかなかできなかった印象があるのですが、空いてきたんでしょうね。ドイツのえんじ色とクリーム色の機関車を子供が動かしました。運転台はブレーキの圧力計の赤いメーターも動く本格的なものでした。


　その後、ジオラマがを見ていると、少し前にへのへのもへじさんの記事で見かけたSBBクロコダイルが走っていて、電機機関車でロッドがあって、ボンネットがあるという個性的な姿そのままでした。これは確かに一家に一台欲しいかもと思いました。が、価格、高いですね。
　

　で、本題です、N様から、昇圧ポイントデコーダのスケッチについて質問があり、調べました。
　質問は、アクセサリのアドレスの話で、スケッチ(ino)では、

// This function is called whenever a normal DCC Turnout Packet is received
void notifyDccAccState( uint16_t Addr, uint16_t BoardAddr, uint8_t OutputAddr, uint8_t State)

命令でアクセサリのアドレスが来たらOn,Offしているけど、
このイベントを起こすnmraDCCライブラリ側を見ると、

BoardAddress =(((~pDccMsg->Data[1]) & 0b0111 0000) << 2) | (pDccMsg->Data[0] & 0b0011 1111 )
OutputAddress = pDccMsg->Data[1] & 0b0000 0111
OutputIndex = OutputAddress >> 1
Addr = (BoardAddress - 1) * 4 + OutputIndex +1

なので、BoardAddressに3とかが来ると、Addrは9～12とかになって、アドレスが一致しない気がするというお話でした。
　私はnmraDCCライブラリお任せで、中身を見ていませんでしたので、調べてみました。
　nmraDCCの仕様書、9.2.1の9ページ目に説明があります。
抜粋すると、
---
Basic Accessory Decoder Packet Format
The format for packets intended for Accessory Digital Decoders is:

{preamble} 0 10AAAAAA 0 1AAACDDD 0 EEEEEEEE 1

Accessory Digital Decoders can be designed to control momentary or constant-on devices, the duration of time each output is active being controlled by configuration variables CVs #515 through 518. Bit 3 of the second byte "C" is used to activate or deactivate the addressed device. (Note if the duration the device is intended to be on is less than or equal the set duration, no deactivation is necessary.) Since most devices are paired, the convention is that bit "0" of the second byte is used to distinguish between which of a pair of outputs the accessory decoder is activating or deactivating. Bits 1 and 2 of byte two are used to indicate which of 4 pairs of outputs the packet is controlling. The most significant bits of the 9-bit address are bits 4-6 of the second data byte. By convention these bits (bits 4-6 of the second data byte) are in ones complement.
---
で、アドレス部分は1データ目のAAAAAAと2データ目のAAAです。ボードアドレスへの変換は
BoardAddress =(((~pDccMsg->Data[1]) & 0b0111 0000) << 2) | (pDccMsg->Data[0] & 0b0011 1111 )
です。9桁しかありませんので、２の９乗で512しか取れません。
　しかし、DCCのアクセサリは2044まであります。どうしているかというと、今度は2データ目のDDDのうち1,2ビット目の取りうる値0～3を使います。これがサブアドレスみたいな感じです。
Dの0ビット目はいわゆるポイントの直進、分岐を制御するビットになります。
　桂庵様のページに説明が載っております。ここではアドレスとは言わずにF1～F4と表現されているようです。
　ここら辺をそのまま書くと、

アドレス	ボードアドレス	Dの2,1ビット
1	1	0 0
2	1	0 1
3	1	1 0
4	1	1 1
5	2	0 0
6	2	0 1

という感じです。ボードアドレスが１～５１１ぐらいで、各々のアドレスに対して4つのサブアドレスを持っているイメージです。コマンドステーションからは１～２０４４を送っているように見せかけて、内部でボードアドレスとサブアドレス（のようなもの）に分けて送っています。
　1データ目、2データのまんまの値がどうなっているかというと、Nuckyさんの日本式信号機でのちょっと複雑なアドレス表がそのままです。いままでNuckyさんのこの信号表、なんでこんな面倒なことになっているのかと思っておりましたが、謎が解けました。
　この表のとおりにして、2データ目の最下位ビットを直進か分岐かの値に書き換えてやることで、多分アクセサリデコーダのDCC信号になります。