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鉄道模型とPICによる電子工作をやっています

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加減速ルーチン(2)

加減速ルーチンを作りテストしていたところ、今のままだとサウンドと電圧(PWMデューティー)と速度の一致が難しく、更に変更する必要が出てきました。
今は初代基板の名残でPWMデューティー値を加減して車両を動かし、その値を元にMIDI出力を行っていますが、PWMデューティー値とMIDI出力の元となる値を別々に処理することにします。
こうすることによって車速とサウンドの調整が効き、異なるモーターでも違和感なく走らせることが出来るようになると思います。

動画での紹介がまだ出来そうにないのでここで現在のコントローラを紹介します。


イメージ 1


ATSはギミックとして搭載しています。非常位置以外で電源を入れたり、ドアが開いた状態で発車したりするとATSが作動します。ブレーキを非常位置にしてATS解除ボタンを押すと警報が解除されます。
設計では常点灯システムの調整ボリュームも搭載することになっていますが、このケースには付けられませんでした。
車掌スイッチは列車到着案内や発車ベルを発音します。どんな音でも割り当てられます。
ボタン類はあと5個まで拡張できるようになっています。

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閉じる コメント(16)

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こんにちは。

先日こちらのサイトを拝見してから、VVVFのことが
気になって少し調べ物をしていました。

可聴域の周波数を使ってPWMでモーターを回すと、
モーターから音が出るという話を聞いたことがあるのですが、
もしかしたら、模型の電車もPWMの周波数を色々
変化させれば、スピーカーからではなく車両自体から
VVVF的な音が出るようになるのかなぁ… なんて。

(模型の電車には正直詳しくないので、トンチンカンなこと
を言っているようでしたらゴメンナサイ)

京急的なVVVF、山手線的なVVVFなど切り替えて
走らせられると面白いかなぁと思ったのですが… 削除

2008/5/27(火) 午後 11:33 [ nekosan ] 返信する

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nekosanさん、こんばんは。可能だと思いますよ。

PC用PWM式FANコントローラの作成時に、周波数を可変しながらデューティを調整する実験をしたときに、音程が変わるのを確認しています。正確にはデューティは音程に関係ありません。

問題点は低速時に周波数を変更したとき、それに合ったデューティを設定しないとリニアに加速しないかも。それとモーターが変わったとき同じ加速で同じ音程の変化にならないかも。実験的に作って鳴らすことは出来ても汎用的でない可能性が高いです。

ドレミファインバータ部分は似た音がでると思いますが、それ以外の部分は実際の電車の音を聞いてみると2つ以上の周波数が重なっているように聞こえます。なのでかなりしょぼい感じになるとおもいますが、見方を変えれば未来的なモーターを搭載した模型に聞こえるかもしれません。


F1エンジンで演奏(エンジンの回転数で音階を作り出しています)
http://www.nicovideo.jp/watch/sm1387839

2008/5/28(水) 午前 1:51 しむ 返信する

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ドレミファ音階とデューティー比をシンクロさせてしまうと、加速が段階的になってぎこちなくなっちゃうでしょうね。デューティー比と音階をシンクロさせずにスムーズにデューティー比だけ変化させていくプログラムは厄介そうです…。

しかも、車両やモーター、その時に接続する客車(貨物車)の数によっても不自然な動きになっちゃうかもしれませんしね。やはり汎用的なモノは難しそうです。

ニコニコ動画はアカウント持ってないので見れませんでした…(TへT)

DCCという言葉は今日初めて知ったのですが、今はこういう技術で一つのレール上に複数の車両を走らせる時代になっているんですね。

子供の頃友人の家にあったNゲージは、パワーパック(っていいましたっけ?)のツマミをゆーっくり回しても急発進してしまい、「これじゃ中に乗ってる人が怪我しちゃうよ!」と、冗談で言っていたことを思い出しました。 削除

2008/5/28(水) 午後 8:52 [ nekosan ] 返信する

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僕も小さいころ発進の初速がスケールスピードで30〜40km/hぐらいでリアルに見えないと思った記憶があります。500km/hくらい(全開ならそれくらいかな?)で走らせて遊んでいたので低速よりもスピードという感じでした。

今改めてスケールスピードにこだわってみるとスケールスピード100km/hがいかにゆっくりか驚きました。ストラクチャーがあればリアル感が伝わってくるのでしょうけど、レールだけだと物足りなさを感じます。

しかしサウンドを付けてみるとスピード感はもちろん重量感まで感じるようになりました。加減速もつまみ調整の時かなりの加速度だったと気付きました。

DCCは出始めたころは高価なものというイメージでしたが今は手頃になりつつあるようです。

DCモーターでドレミファインバータは実験としては面白いかもしれませんね。

youtubeで見れます。
F1エンジンで演奏(God Save The Queen on a Renault F1 V10!)
http://www.youtube.com/watch?v=MGEqlNU30Tg

2008/5/28(水) 午後 11:33 しむ 返信する

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ムービーを拝見した感じでは、たしかにリアル感が凄く伝わってきます。

インバーターの音だけでなく、コンプレッサーとか線路の継ぎ目とか色々な音が組み合わさって醸し出すのでで、そこらへんがサンプリング音源の利点なのでしょうね。(あくまで素人目ですが)

私は車好き(実車)ですが、車のラジコンはスケール感が無いのであまり興味が湧きません。その点、電車はリアル感がいいですね。

youtube見れました。ありがとうございます。
人間の足でアクセル踏んでいるのかと思ったら、コンピューター制御みたいですね。F1って、結構カリカリした世界かと思って
いましたが、意外と遊び心があっていいなぁ、と思いました。 削除

2008/5/30(金) 午後 10:51 [ nekosan ] 返信する

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僕の親類が
商業ベースでアナログ仕様ですが
鉄橋を渡るときに鉄橋を渡る轟音の出る
橋を造りたいようなのですが、電子部分がうまくいかないようです。
アナログなので、速度に応じた音を出すことが難しいようですが
なにか良いアイデアはないでしょうか?
僕は電子制御等の設計はできないので、もしご相談に乗っていただけるようでしたら、紹介したいのですが・・・

2008/6/1(日) 午後 7:33 [ sei ] 返信する

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nekosanさん
留守にしていたもので、遅くなりました。
僕も実車が好きでした???というのは今は車を持っていないのでレンタカーで運転するくらいなんです。レーシングカートもやっていましたよ。スケールが小さいので体感スピードはものすごいものがありました。
車のラジコンは路面ミューの関係でスケールスピードを大幅に超えますからねぇ。ドリフト用のタイヤを付けて走行させている動画を見てリアル感が伝わってきたので、タイヤのグリップを調節してスケール感が出せればすごく面白そう。
http://www.youtube.com/watch?v=b4f8ukz3z5Y

tusei1971さん
僕が出来ることでしたら喜んで協力しますよ。どの程度のシステムを考えているかによってやり方は色々あると思います。ただ音声をメモリー上から読み込んで再生ということはやったことがないです。こういうことをやっているような気がします。
今作っている鉄道模型コントローラなら速度に応じた音で鉄橋の轟音を出すことは簡単に出来ると想像できます。

2008/6/2(月) 午後 9:16 しむ 返信する

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彼が今考えているのは、列車が鉄橋に差し掛かると走行速度に応じ
列車の音が鳴るというものだそうですが
問題はアナログ制御の車両の走行速度をどう検知するか・・・
基本的に車両には手を加えない方針だそうで、そのあたりが行き詰っています。
コントローラーの速度で音を出すアイデアもなかなかですね!
トミックスなど似たものがありますが、トンネルや橋で音が変わらないのが、彼の製作決意の動機だそうです。

2008/6/3(火) 午前 8:23 [ sei ] 返信する

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拡張版 鉄道模型コントローラの紹介動画をアップしました。
気動車の走行中にポイント通過音を発音していますが、この音は車両の速度に応じて早くなったり遅くなったりします。同じように鉄橋やトンネルの音ネタを用意するだけでご希望の動作をさせることができます。トリガをボタンスイッチからセンサに変更すれば鉄橋に差し掛かったら発音することも不可能ではないです。

アナログ制御の車両の走行速度検知は前作のコントローラで行っています。PWMでないコントロール電圧をコントローラ内部でA/D変換して走行速度とし、MIDIを出力しています。こちらの方法なら既存のコントローラ出力から走行速度を検知することが可能です。
どちらにしてもモータ性能によって電圧が変わるので走行させる車両がかわる度に調整する必要はあると思います。

2008/6/3(火) 午前 10:02 しむ 返信する

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カート楽しいですよね。私は数回しか乗った事ありませんでしたが。(実車でサーキットのほうがお手軽で…峠もやらないし…)
youtubeムービーありがとうございました。(黄色のFDって、ドリフトでマッチ棒に火をつけたりしちゃうあの人のクルマでしょうかねぇ?)

ムービー拝見しました。VVVF、やっぱいいです!山手線の味気ないVVVFとは全然趣が違うんですよねー。
職場の先輩でこの音が好きだからという理由で、京急沿線に引越ししちゃった人がいました。当然、スーパーベルズのモーターマンは買っちゃったそうです。

あとは、踏み切り通過時のドップラー効果とかいかがでしょうか…(^v^)

踏み切りや鉄橋って、線路側にセンサーか何かをセットして、自動で音を出すとかって大掛かりになりすぎなのでしょうかね?通過のタイミングだけでなく速度情報も同時に取得できれば、妄想だけはドンドン広がっていくんですが…

ドップラー効果の度合いとかも自動計算されたり、自動で(事前に)踏切が閉まるとか。すみません。妄想癖が… 削除

2008/6/5(木) 午前 3:00 [ nekosan ] 返信する

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50ccのレンタルカートを普通自動車とすると100ccのレーシングカートはまさしくレーシングカー。体感速度が全然違います。カートをやってから公道で飛ばすのがいかに危険かわかりました。実車でもサーキット走行は安全で思い切り攻められますよね。

妄想はアイデアの種!センサーの実験はやり始めています。信号機を連動させるためなんですが、なかなかうまくいきません。スケールスピードを調整するための速度計測器も作ろうとしています。前者は電流検知型と言われるもので、後者は光センサー型を予定しています。光センサー型は2点間を通過する時間から速度を割り出そうとするものです。光センサー式はいくつかの方法がありますが、他の光に影響されない赤外線リモコン受光モジュールを使用しようとしています。

踏み切りのドップラー効果は検討しましたよ。不可能ではないのですがドップラー効果の度合いを計算しなければならなかったり、発音ルーチンもそのままでは使えなかったりで見送りました(^^;
自動で閉まる踏み切りは製品であるみたいです。

2008/6/5(木) 午後 5:10 しむ 返信する

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カートも面白いですよね。スリックカートも面白いですが、本物のカートも面白いです。(ハンドル重くて、マジ筋肉痛になります…)

峠など一般道では、飛び出しや対向車などもあるし、自分の腕の未熟さも考慮すると、とても飛ばす気にはなれませんね。やっぱり、サーキットで安心して走るのが楽しいです。コースオフィシャルが危険を知らせてくれますし…

通過センサーには、パチンコの玉の通過を検知するような、ホールセンサーとかを使うわけにはいかないのでしょうかね?

光センサーに比べれば、外光による悪影響なども生じませんし、線路脇に不自然なものを置く必要も無さそうですし。(線路の下にホールセンサーを置けば目立たないかと) 削除

2008/6/11(水) 午前 1:34 [ nekosan ] 返信する

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ホールセンサーというのは磁気センサーなのでしょうか?ちょっと知識がありません。電子部品は秋月か千石で購入できるものを基本に選定するのですが見当たらず入手が難しい部品そうです。

2008/6/12(木) 午後 9:39 しむ 返信する

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磁気を検知するセンサーとしては、ホール素子とかホールICとかがあるようですが、IC化されたモノはは千石に無いみたいです。

http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=and&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=2&list=2&pflg=n&multi=&code=65KT-5SJE
↑千石のホール素子

ICではなく”素のまま”の素子なので、微小なアナログデータを扱うとなると直接AD変換掛けられず、難易度は高いかと…

以前ネットで色々探ってみたのですが、作例もそれほど沢山は見当たらなかったのですが、面白いものでは筑波等のサーキットでも使えるラップタイム計測器とか、自転車の距離計を自作しちゃう記事がありました。↓

http://www.kaele.com/~kashima/car/lap3/
http://cba.sakura.ne.jp/sub04/jisaku29.htm 削除

2008/6/13(金) 午前 0:46 [ nekosan ] 返信する

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千石にありましたか。自分はどこを見ていたんだろう??
カートコースのラップ計測もこの仕組みだったのかなぁ?面白いです。
しかしラップタイムがコース脇で表示されていたので路面側で通過車両を認識していたとすると、SUICAのようなシステムかも。

ホール素子をレール間にATS地上子のように設置して車両側の車上子型の磁石を検出なんてことが。。。磁石を使用しているモーター車にも反応するかな?
これを扱うには今の自分にはハードルが高そうです。

こういう物があり応用の可能性を知れたことに感謝致します。

2008/6/13(金) 午前 9:09 しむ 返信する

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サーキットによって、使っているセンサーは色々あるようです。
スポーツランドヤマナシは、赤外線LEDのセンサーをボンネットに貼り付けておいて、ゴールラインの頭上のセンサーとデジタル通信するタイプのようでした。(電車模型には不向き?)

SUICAはホール素子ではなく、基板上にプリントされたグルグル渦巻き(コイルの代わり)で磁気変化を受け取って発電し、ICを駆動しているようです。

ホール素子はくせのある素子で、4本の足のうち2本に定電流(もしくは定電圧)を流す必要があるので、そういう電源回路が別途必要だったり、出力電圧をアンプで増幅したりと、マイコン繋ぐには敷居が高いですね。

うちにも、買ったっきり袋を開けてないモノが死蔵されてます… 削除

2008/6/14(土) 午前 0:32 [ nekosan ] 返信する

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