DSmainR5の製作

　Yaasan様から、デバッグ用に作ってレビューしてくださいとのことで、昨日届いたので、製作した。結構作るのは難しいですという話だったが、難しかった。
　作りはじめてから動くまでに4時間ぐらいかかった。
　Wikiを参考に製作する。
　まず、裏面の表面実装から。
　IC2,IC61,IC51の順にはんだ付け
　C9,C10のはんだ付け。3216サイズなのに、パターンが小さくはんだ付けしにくい。


　表に移って、
背の低い部品からはんだ付け
D4,D5,D6
寝かせてつける抵抗各種。いつも、抵抗の色を読むのが面倒なので、写真を参考に付けてしまうのだが、Wikiの写真で抵抗の色判別が難しい。もうちょっと高解像度だといいなあ。と思ったら、その下に”LargeImage”というリンクがあり、こちらなら見ながら付けていける。
　そして、次に、
104(0.1uF)コンデンサ、0.1uFが2.54㎜ピッチのが入っているが、つけるのは5.07ピッチのところ
106(10uF)コンデンサ
X1セラロック
の順にはんだ付けして、
次にD3周りを付ける。付け順は以下がいいと思う。D3から付けると悲しいことになりそう。
CN8　3.5㎜ジャック
DC　電源コネクタ
D3　でっかいダイオード


　次に抵抗の縦付けR7,R8,R13,R14をする。抵抗の色を読むのは苦手なので、テスターで抵抗を確認しながらWikiの通りに付けた。
　そして、Tr1～Tr4。付けようとしたら、足が入らない・・・。
仕方がないので、ピンバイスでスルーホールを1mmに広げた。広げた感じで言うとどうやらTrのGateだけ穴径が小さいようだ。前から見て並びはGDSだと思う。以下はその時の穴広げた写真。

　これが、後で問題になった。穴を広げることでGateのスルーホールの導通が切れてしまい、動作不良となった。
　がこの時点では、めでたくTr1～Tr４を付けられた。
　で、以下の順ではんだ付けして、
C3,C4,C11　電解コンデンサC4,C11は干渉する
ArduinoNano　とソケット仮組みしながらつけていく。
そのあとの下にリセットボタンがあるのでArduino外してつける。こっちが先か！
S88　基板をつけると、電源はL7805CVでは発熱することがわかっているので、V7805-1000（DCDC)に換装（これをすると、改造のため保証なしになってしまうとのこと）
　
　問題なくつけられる。
で、
前面のほうのスイッチとボリュームをつける


LEDのソケットをつける


Fuse（ポリスイッチ？）をつける
RJ-45コネクタつける。黒い位置決めのプラ部分が渋い。前後にこじりながら入れた。手を切りそうになるので気を付ける必要がある。
2200uFのAdditionalCapacitorをつける。
液晶は適当につないで完成（直で付けたが結構大変だった）。


液晶のケース前面への固定は両面テープだろうか？


ケース組み立て途中。


　ケースのDesktopStationの刻印はなかなか高級感があると思う。
　そして、動作確認。
　液晶や動作はするが、電車はうんともすんとも言わないし、ポイントデコーダー（DSDecR1）も光らないので、たぶん、１２Vの出力がでてなさそう。
　怪しいところはさっき広げたTrの穴、Gateだけ上面から配線が出ているのに、はんだ付けは下からしかしていない。そしてスルーホールは広げているため上面まで導通してなさそう。はんだも上面まで染み出していない。
　ということで、Tr1～Tr4のGate部分（前から見て一番左の端子）だけ、上面からはんだを盛った。


　で、めでたく動いた。
　液晶はこれを使っていると思われるが、側面にあるため、結構暗くて見づらい。できたら、バックライト付きのモノにしたほうが見やすいような気がする。（やってないからわからないけど）
　あと、ツマミは、いまはこちらだが、高級感を出すなら、大型ツマミ（底を擦りそうだが）とか、金属ツマミとかがいいだろうか。高いか？
　突入電流のため、DSmainR4では、ポイントデコーダー2個をつなぐと、立ち上がらなかったのだが、（電源オン後に、一つずつつなぐと大丈夫である）、DSmainR5は問題なくつなげっぱなしで電源Onできた。

S88 Detectorを作る その３

　S88のボードが大体出来上がったような気がするので、Elecrowに頼もうと思う。
　今回の基板は、
＜概要＞
（１）電気図面はYaasan様からいただいたS８８の回路図と、アートワークから改造し、
（２）Arduinoのスケッチはrudysmodelrailway様を流用しつつ、
（３）Detector部分の原理は拓啓ぽん様のをそのまま、
（４）ポート数はATMEGA328の制限から6ch
　という、張り合わせ（の部分のみ自分でやっている）のものになる。
＜入出力仕様＞
・ポート数：６ｃｈ（１６ｃｈ占有、or ８ｃｈ占有）
　ATMEGA３２８のAnalog入力6ポートだけを使用するので、6chだが、16ch占有と8ch占有の2バージョンを制作予定、スケッチで分ける。（もちろん、外部回路を設ければ、ｃｈを増やすことは可能だがやっていない）
・接続
　DSMainR4とはLANコネクタ経由、フォトリフレクタとは3.5㎜ジャックで接続。
・基板サイズ
　S88基板は５０ｍｍ＊１００ｍｍサイズ。（１００ｍｍ＊１００ｍｍ基板で2個取り）
　フォトリフレクタ基板は２５ｍｍ＊２５ｍｍサイズ。（１００ｍｍ＊１００ｍｍ基板で１６個取り？）
＜コスト＞
・S88基板
原価　１枚1500円ぐらい（部品代　約1200円　＋　基板代　約300円）
　LANコネクタ、3.5㎜ジャック、入力調節用のボリュームなどがそれなりの値段のため。
（S88を6ピンのコネクタ、ボリュームを固定抵抗にすると、ここから500円ぐらい安くはなるが。）
また、ATMEGA328はブートローダ付きを買うか、プログラムを書き込む必要がある。（＋αで結構高くつくかも）
・フォトリフレクタ基板
　原価　1枚　140円ぐらい（部品代　約100円　＋基板代　約40円）
　もちろん、線路代は別で、加工をしないと線路にはつかない。

で、最終的なS88基板の回路図は、

アートワークはこんな感じ。


フォトリフレクタ基板の回路図は、

なお、CN2とPC2は未使用（貧乏性で何かのとき用に入れた）
アートワークは、以下。

ミント缶DCCコントローラを作った。

　頒布いただいていたので、「ミント缶DCCコントローラの製作手順」に従って、作成した。
　久しぶりに普通の基板のはんだ付けをしたので、スイッチの一部が浮き上がっていることに全ピンはんだ付けした後に気づいたりと、簡単に終わるはずがそうでもなかった。
　あとは、部品表と写真と回路図と基板シルクで、ちょっとずつC2とかC5とかの容量が食い違うような気もするが、まあ、1uFと0.1uFだし、写真を参考に作った。
　ミント缶はカルディに行ったら売っていた。ペッパーミントとスペアミントが売っていたが、家族と相談の上、スペアミントにした。（４５０円ぐらいか？）ペッパーミントがどんな味なのかわからなかったし。
　

　家に帰ってから食べてみた。家族に「歯磨きの味だね」と言われて、なかなか、減らなくなった。言われるまでなんとなく気づかなかったのに・・。ペッパーミントならよかったのか？
　まあ、中身はジップロックに移して、ミント缶を加工した。電動ドリルでくり抜く場所を２㎜のビットを付けた電動ドリルで開けていき、
　

　ニッパで切って、


　ヤスリや、リューターで適当にバリを取って
　
　適当なねじと、スペーサーを使って、完成。（ボリュームを買い忘れたので、DSMainR4から借用）
　そして、子供と一緒にモノレール風（適当な高架）にして遊んだ。（似たようなレイアウトが鉄道模型コンテストにあって、子供が食いついていたため）


　VVVFスケッチなのだが、２秒分のバッファがあるため子供は駅に止めるのが難しいようだ。バッファを変数にしたほうがよいかなあと思った。
　まあ、ボリュームをスイッチ部分まで回してしまって方向転換をしてしまえば、スピードは０にリセットされるので、子供はそうして止めていたが・・・。

　

　

Bluetoothモジュールを試す。

　やっと一週間が終わって、鉄道模型コンテストに行ってみた。
　まずはKatoで50周年記念の京急を予約した。でも、コレ(3600円）って高すぎない？と予約列に並んでいるときから少々悩みはした。でも周りの並んでいる人を見ると5個入り（18000円）を買っている人も結構いるようで、人それぞれなのかなあとは思った。
　次に、モデモのブースに行ったら、「新連結幌部品（幌部品2個入り）」が400円で売っていた。通販でしか売っていなくて、送料500円？のため、ずっと躊躇していたものだが、速攻で2セット買った。子供には「それだけで800円って高すぎない？」と突っ込まれた。確かに1/144 HGのガンプラなら、800円あれば安いのなら1.5個は買えるかとは思う。後で考えると2個入りだから、江ノ電2個しか持ってないし、1セットでよかった・・・。
　で、ジオラマで一番インパクトがあったのが、(確か、多分）白梅学園清修OG 　鉄道模型デザイン班OG会の作品で、富嶽36景 神奈川沖浪裏　を立体化したところに線路が走っている斬新なもので、ちょうどSLと茶色い客車が通っていて、まんま銀河鉄道９９９の世界だった。
　あとは、土曜日は高校部門はモジュール投票が出来るとのことで、全部回って三つ選んだ。
　高校生のほうで一番よいと思ったのは｢通天閣」が光っていた「獨協中学校・高等学校　鉄道研究部」だった。人形が生き生きとして、たくさんいて、ミニチュアの出来がよかった。（通天閣は20年ぐらい前に一回しか行ったことないから良く知らないけど）
　すごい込んでたし、日曜日にならないとモジュールをつないで電車は走らないようなので、今度からは日曜日に行こうと思った。
　で、本題。
　Bluetoothオプションボードをやあさん様から頒布いただいたので、試した。
・まずは、はんだ付け。結構位置合わせが大変だったが、まあ、出来た。
・DSMainR4につなぐ。（VCCは3.3V）Bluetoothオプションボードのスイッチをオンして、
DSMainR4の12V電源も通電させたが、オプションボードのステータスLED光らない。まあ、通信したら光るのかなあと思った。


・次にPCからBluetoothモジュールを認識させる。方法はおおむね　やあさん様の「DSmainR4でBluetooth動作確認」記事のとおりなのだが、ちょっとずつ違うかも。私の環境はWin7。
・PCのBluetoothをOn状態にして、「デバイスとプリンター」からデバイスの検出を選び見つかったBluetoothモジュール（私のはRNBT-90FBと出た）を登録する。
・登録後、右クリックしてプロパティを見るとCOM10で通信できるようだ。
・「デバイスマネージャー」から確認すると、「Bluetoothリンク経由の標準シリアル（COM10)」、
「Bluetoothリンク経由の標準シリアル（COM11)」が追加されていた。（多分、環境によって違うと思う）
・DesktopStationは0.92hを使っていたが、COM10では接続できないといわれるので、0.93にバージョンアップする。
・めでたく、動くようになった。無線で動くのはちょっと感動。大きさ的に、確かに電車に組み込めそうな予感もする。
・でもオプションボード上のLEDが点かない。チップ抵抗の番号を見ると471と書いてある(470Ω）。電源電圧3.3Vだから、抵抗値ちょっと高いか、LEDの実装方向間違えたかのどちらかだとは思ったが、まあ動いているから気にしないでいいか？。

DSMainR4(R208)でKato FL12が動いた

　DSMainR4をYaasan様から頒布いただいていたのだが、（一週間ほど忙しくて出来なかったが）やっと、半田付けして、組み立てて動作確認を行った。
　半田付け、組み立てには1時間半ぐらいかかった。液晶とS88コネクタ（LANみたいの）がちょっと狭いピッチのため、半田ブリッジしてしまい、私の力量では、ブリッジ解消のため、半田吸い取り線（幅2.0mm）が必要だった。
　今回、DSCoreFirmWareがR194→R208となり、ちょっとPreambleの波形を修正してもらっており、Kato FL12（電車形先頭車用デコーダFL12）のタイムリーな動作（F0によるOn/Off、進行方向変更）と、DirectModeによるCV値変更（CV1によるLoco番号変更）を確認できた。
　下記は、そのときの”タイムリーな動作（F0によるOn/Off、進行方向変更）”の動画である。DSMainR4上のスイッチだけで行え、PCを立ち上げる必要がないので、楽である。

　
　これによって、個人的には、Kato D102（価格 25,920円）を、FL12のCV値書き換えのためだけに、買わなくて済むようになったので、とてもうれしい。心置きなくFL12を大量購入して、DSdecR3との組み合わせ（モーター車、他）で保有車両をDCC化しようと思っている。

　FL12の件については、過去からどうにかならないかといろいろ試してみてたのだが、その一つとして、OWONのUSBオシロスコープ（VDS1022I）を借りてきてDCC/MM2シールドの波形を採ってみた。
　FL12への命令そのものの波形は取れなかったのだが、FF00FFのアイドルパケット波形について、
（１）NMRAの仕様書、
（２）DS-Decを使用したCmdr-Arduinoの波形
（３）DCC/MM2シールドの波形、
を見比べた。

　まず（１）仕様書であるが、コマンドステーションはFF00FFのパケットを出すとき、25行目のFigure1のようにPreambleを14個出さなければならないと既定されている。また、デコーダは12個以上のPreambleが来たら、acceptすると書いてある。
　具体的なFF00FFの出し方は

11111111111111	0	11111111	0	00000000	0	11111111	1
Preamble(14個)	Packet Start	0xFF	Data Start	0x00	Data Start	0xFF	Packet End

　次に（２）Cmdr-Arduinoの波形であるが、下記の様に仕様書どおりとなっている。

　（３）DCC/MM２シールド（R194）であるが、下の波形のようにpreambleが13個しか出ていない（DCCは交流だが、上で数えると14個出ているがもう下で数えると13個しか出ていない）。


　DCC/MM2シールドはpreambleを13.5個出しており、微妙に仕様書を満たしていないが、EM13などのデコーダは12個以上preambleが来たら命令を受け入れるため、問題なく命令が通っていたと考える。
　これに対して、DCC/MM２シールドとFL１２の場合を考えると、気まぐれにライトOn/Offの命令を受け付けなかったところから考えて、DCC/MM2シールドの13.5個preambleに対して、FL12は14個のpreambleを命令受け入れの条件にするという複合の問題だったのではないかと考えた。
　それで、今回、Yaasan様にpreamble部分の波形の修正をおねがいして、うまく動いたので、（実を言うと、今回の波形の確認は手元にオシロスコープが無いので出来ていないが）多分、上記の説明であっていると思う。FL12の命令受け入れのPreamble数はきっと間違っていると思うが多分直しようがないだろうし（Digitrax社製でKatoは代理店みたいなものだろうし）。

　

FL12と他のデコーダの違いについて実験してみる

　FL12の相性の件は、Desktop Station Forumで、「あとは波形でも眺めないとわからなそうだ」と書いたが、
　そういえば、cmdr-arduinoを使うと、DCCの’１’と’０’の信号周期を変更できそうなこと、また、検索していたら、WebNucky様の利用者相互掲示板で、名古屋電鉄様が、「D101ではデコーダの'1'、'0'の閾値を変えないとうまく動かなかった（意訳）」との記述があり、
　もしかしたら、DCC/MM2シールドで、普通に動くデコーダのEM13やDN163K0D、と、動きが芳しくないFL12デコーダには、'1'、'0'の閾値に明確な差があるかも知れないと思って、実験をすることにした。
　まず、cmdr-arduinoを眺めると、"DCCHardware.c"に、'1'信号と'0'信号の周期を規定している変数がある。
--------------
uint16_t one_count=115; //58us
uint16_t zero_high_count=199; //100us
uint16_t zero_low_count=199; //100us
--------------
　で、この記述の上に、計算式などがコメントで詳しく書いてある。
　この値を変えれば、'1'、'0'信号の周期を変えることが可能になる。
　各デコーダで正しく動く範囲を確認する実験をしようと思い、ハード構成は「激安DCCデコーダ」をコマンドステーション的にしてみるをそのまま使い、周期を変えながらデコーダを操作できるスケッチに改造した。
　改造部分が結構たくさんだったので、見たいかたはこちら。
　ソフトの改造は、"DCCHardware.c"と"DCCHardware.h"にメインから周期にアクセスできるSet,Get関数を追加して、メインのソフト（CmdrArduino_command.ino)は、シリアル通信のコンソールで適当な動作を出来るようにしたもの。
　操作は（手抜きで、）
1キー：'1'の半周期を0.5usだけ短くする。(one_half_count[us]）
2キー：'1'の半周期を0.5usだけ長くする。(one_half_count[us]）
3キー：'0'の半周期を0.5usだけ短くする。(zero_half_count[us]）
4キー：'0'の半周期を0.5usだけ長くする。(zero_half_count[us]）
5キー：制御列車のアドレスを-1する。
6キー：制御列車のアドレスを+1する。
9キー：CV3(acceleration rate)を0,30のトグルで切り替える。（今回の実験では未使用）
0キー：F0ライトのオン／オフ
[キー：列車のスピードを＋５する。（スピードは－１２７～１２７）
]キー：列車のスピードを－５する。（スピードは－１２７～１２７）
それぞれ、貯めて通信することも可能で、例えば、
「2222222222」と2を10個入力してEnterを押して送ると、'1'の半周期を0.5[us]*10 = +5us長くすることが出来る。
　で、ここまでが準備。

　各デコーダの実験だが、まず、実験条件は、
実験１：
'0'の半周期を100[us]固定にして’１’の半周期を振っていき、正常動作する範囲と外れた場合の振る舞いを確認する。
実験２：
'1'の半周期を58[us]固定にして'0'の半周期を振っていき、正常動作する範囲と外れた場合の振る舞いを確認する。

　結果だが、
＜FL12＞
　動作確認：F0（ライト　オン／オフ、方向変更）
①'1'正常動作範囲：33.5[us]～71.0[us] （範囲：37.5[us]、中心：52.25[us]）
　外れた場合：最初切り替わりが遅くなり、そのうち切り替わらなくなる。ただし、DCC/MM2シールドのときの振る舞い（数秒後に切り替わる）というのでは無く、一秒後ぐらいまでに切り替わらない場合は、いつまでたっても切り替わらない。
②'0'正常動作範囲：84.5[us]～(200[us]まで確認）
　外れた場合：最初切り替わりが遅くなり、そのうち切り替わらなくなる。ただし、DCC/MM2シールドのときの振る舞い（数秒後に切り替わる）というのでは無く、一秒後ぐらいまでに切り替わらない場合は、いつまでたっても切り替わらない。
　
＜EM13＞
　動作確認：モーター動作
①'1'正常動作範囲：27.0[us]～78.0[us] （範囲：51.0[us]、中心：52.5[us]）
　外れた場合：周期を小さくすると動かなくなる。周期を大きくするとモーターが最高速運転の暴走をする。
②'0'正常動作範囲：80.0[us]～(200[us]まで確認）
　外れた場合：周期を小さくするとモーターが最高速運転の暴走をする。

＜DN163K0D＞
　動作確認：F0でのライト　オン／オフ
①'1'正常動作範囲：49.0[us]～78.5[us] （範囲：30.0[us]、中心：64.0[us]）
　外れた場合：周期を小さくすると動かなくなる。周期を大きくするとモーターが最高速運転の暴走をする。
②'0'正常動作範囲：80.0[us]～(200[us]まで確認）
　外れた場合：周期を小さくするとモーターが最高速運転の暴走をする。

　なお、オシロスコープを持っていないので、本当に信号がそのように出ているのかは確認できていない。
　表にすれば見やすくなるのかもだが、上記結果から、FL12とEM13、DN163K0Dの違いをみると、'0'、'1'の閾値が明らかに異なることがわかる。
FL12：71[us]～84.5[us]が閾値。
EM13,DN163K0D：78[us]～80[us]が閾値。
→FL12は他に比べて'1','0'の信号が明確に分かれていないと動かなそう。

　まあ、それ以上に同じDigitrax製品なのに、こんなに範囲がばらついているということに少々驚いた。

DCC/MM2基板を買った。

PWM制御はブレッドボードでの動作がうまくいったので、次はユニバーサル基板にして、Aruduinoに重ねて美しくしようと思ってスイッチサイエンスのサイトに行った。
DCモーターのシールドがいくつか売っていたので、見てたら、DCC/MM2シールドというのがあって、自分で半田付けすれば、DCCコントローラが3000円でできるとのこと。なんかソフトも無料のようだ。
参考：Desktop　Station

ということで、TA8429による自作制御はあっという間にお蔵入りさせ、DCC/MM２シールド基板を買った。
上記サイトに組み立て方も載っており、特に問題なく組みあがった。

KatoのE233系東海道線とEF66貨物色もあったので、DCC化しようと思い、それっぽい基板も買った。
E233系はDCCフレンドリーなので、動力車用のEM13、先頭車用のFL12を2個。室内灯は点灯しっぱなしでよいので放置。配送料無料で次の日に着くということでヨドバシに注文。
EF66のDCCはDN163K0d。KATOの対応表によるとDN163K0aのようだが、どこも売り切れのようなのでDN163K0dを買った。楽天ポイントが貯まっていたので渋谷模型というところで買った。

・E233系の取り付け
EM13は説明書どおりで簡単に付いた。
FL12は説明書どおりにしようとしても固くてはまらない。はまった後は、今度はテールランプしか付かない状態に陥り、何かぶっ壊したかとパニクリながら、何回か分解組み立てを繰り返した。結局テールライト、ヘッドライトともに点灯するようになった。点かなかった原因は接触不良のようで、レールクリーナーでFL12側の端子を拭いて、電車内の銅板も拭いて、ちょっと接触が強くなるように曲げてみたりしたら、良くなった。

・EF66
ホビーセンターKATOでDCC改造料がいろいろ削らないといけないから5000円ぐらいかかると書いてあったが、やってみて5000円払ったほうが安いと感じた。写真の赤い部分がいろいろ細工が必要だった部分。
はじめ、自前のカッターナイフで一生懸命干渉部分を切っていたが、途中で模型用のリューターを買って削るようにした。とても便利。浦和工業のHD10-21-0というものでヨドバシで購入。

（１）砲弾型の白色LEDがついているが、（多分）ぶつかるのでもともとのライト基板の黄色LEDに換装
（２）もともとのライト基板と形が微妙に異なって、そのせいでDCC基板が浮くため、集電用の銅板周りのプラを大量に削る
（３）屋根側もいろいろと引っかかるため、干渉する部分はどんどん削る。
（４）それでも接触不良で、前進するが、後進側は動かないとか、ライトが点滅するだけとか、カーブで突然止まるとかがあり。集電用銅板やDCCデコーダの通電部分をレールクリーナーできれいにする。
で、やっと、まともに動くようになった。

DCCについては、ホビーセンターKATOにDCCマニュアル公開されており、とても参考になった。