私鉄各社の走行音を鉄道模型で再現する

　今回は「京阪新3000系」、「京成3400系」、「京急600形」、「京急新1000形IGBT素子ステンレス車体」、「近鉄1400系試験車」の再現を行なった。しかし、特徴のあるVVVF音は再現もし易いが、微妙な区別というのはつきにくい。しかもモータや車両によって変化するので、さらに難しさを極める。

使用制御機器：PWM電車運転コントローラBLタイプver1.10

使用車両：KATO製　阪急電鉄6300系

使用線路：KATO製　ユニトラック線路（Nゲージ）

BLタイプ(ver1.10)製品化のお知らせ(その２)

　先日掲載した記事の追記である。一部、仕様変更を含め、プロモーションビデオを制作したのでアップしておく。お問い合わせはこちらまで。

①10種類の走行音が再現可能で、電源投入時に選択可能。

②マスコンによる運転で加速、惰行、減速運転が可能。

③常時点灯機能により、停車中や低速時にもヘッドライトや室内灯を明るく点灯させることが可能。ただし、対応した基板(LEDタイプ)を車両に組み込むことが必要です。

④ 出力周波数を固定したモードを搭載し、低周波では超低速運転(KATO社製車両等)が可能でサイリスタチョッパ制御の様な走行音も再現可能。

⑤ コンパクトで軽量である。

主要緒言

電源：12V1.0ACアダプタ

出力コネクタ：KATOユニトラック互換コネクタ

大きさ：135mm×75mm×49mm（突起物含まず）

制御回路：マイコンを用いたPWM制御（FETによるモータドライブ回路）

安全回路：ACアダプタの過電流保護、基板上のポリスイッチによる過電流遮断回路

BLタイプ(ver1.10)製品化のお知らせ

　以前の記事で紹介しましたPWM電車運転コントローラBLタイプ（ver1.10）ですが、この度、表示部やプログラムの修正を加え、製品化することに至りました。現時点では受注生産を行なっておりますので、詳細はお問い合わせ下さい。ただし、個人で製作および販売を行なっている製品ですので、製品に起因する損害や損失には対応いたしかねますので、ご了承下さい。

本コントローラの特徴としまして、

①6種類の走行音が再現可能で、電源投入時に選択可能。

②マスコンによる運転で加速、惰行、減速運転が可能。

③常時点灯機能により、停車中や低速時にもヘッドライトや室内灯を明るく点灯させることが可能。ただし、対応した基板(LEDタイプ)を車両に組み込むことが必要です。

④ 出力周波数を固定したモードを搭載し、低周波では超低速運転(KATO社製車両等)が可能でサイリスタチョッパ制御の様な走行音も再現可能。

⑤ コンパクトで軽量である。

市販のパワーパックやパワーユニット、制御機器には無い独自の特徴のある機能を有しています。是非、ブログや動画サイトをご覧頂き、ご購入を検討していただければと思っております。また、大阪の模型店「レールクラフト阿波座」でも販売をしておりますので、お近くにお立ち寄りの際は是非、実物をご覧ください。

販売価格は走行音を固定した廉価版で¥16,000-(ACアダプタ込み、送料別)。尚、走行音は「E501系シーメンス社製」、「209系」、「E231系近郊型」、「京都市営地下鉄50系」、「EF210」、「吊り掛け駆動音」となっています。また、走行音6種類を自由に選べるカスタマイズ版で¥18,000-(ACアダプタ込み、送料別)となっております。

主要緒言

電源：12V1.0ACアダプタ

出力コネクタ：KATOユニトラック互換コネクタ

大きさ：135mm×75mm×49mm（突起物含まず）

制御回路：マイコンを用いたPWM制御（FETによるモータドライブ回路）

安全回路：ACアダプタの過電流保護、基板上のポリスイッチによる過電流遮断回路

2010/3/26追記

廉価版およびカスタマイズ版の走行音収録数ですが、プログラムの修正を加え、6種類から10種類に増やしました。さらに超低速運転が可能な50Hzモードを搭載し、走行音は

「E501系シーメンス社製」

「209系」

「E231系近郊型」

「京都市営地下鉄50系」

「EF210」

「吊り掛け駆動音」

「201系サイリスタチョッパ」

「阪急8000系」

「阪神5500系」

「207系0番台三菱製PTr素子」

となっております。尚、カスタマイズ版ではさらに

近鉄1400系

207系1000番台

京急新1000形（シーメンス）

南海1000系

南海2000系

南海50000系

阪急8000系空転音

の中から自由に選択可能です。ご質問があればお気軽にお問い合わせ下さい。

HOゲージ(16番)用内蔵型PWMパワーパックの実験「吊り掛け駆動音の再現」

　以前に紹介したレール型パワーパックから発展し、通常のコントローラでも走行音を再現できないかという依頼があり、オリジナルの16番車体に制御回路を内蔵し、走行実験を行なった。紙製の車体に加え、床部分はアルミを用いているため放熱やモータの励磁音を増大させる効果が大きい。

マイコンを用いた制御を行い、レール間の電圧を監視し、モータドライバでモータを制御する。レールへの給電は通常のリニア制御式パワーパック（KATOスタンダードS）を用いて運転を行なう。

モータの特性上、急発進してしまうがなんとかプログラムで調整したい。しかし、励磁音というかモータ音が非常に大きい。

PWM電車運転コントローラ（タイプ「BL」）「ワンハンドルマスコン仕様」ver1.10をリリース

　以前より予告していたようにBLタイプのモデルチェンジを行なった。変更点はマスコンハンドルの方向を逆にして、時計回りで力行、反時計回りで制動とした。さらに、出力を直接制御モードを廃止し、電源スイッチを上部に配置。また、走行音収録数を６個に増やした。プログラムにも改良を加え、今までより減速率を高めに設定、走行音の微調整を含め動きと音とのバランスをとった。

試作品の製作を行なったが、製品版にはインレタではなく、ラベルシールによる操作表示を行なう予定だ。ちなみに、走行音は「E501系シーメンス社製」、「209系」、「E231系近郊型」、「京都市営地下鉄50系」、「EF210」、「吊り掛け駆動音」となっている。

JR各車両の駆動音を再現する「201系、E501系、207系0番、207系1000番、EF210」

　コントローラの製作にあたって、こんなVVVF音を追加して欲しいというご依頼を受ける事がある。そんな時には動画や音声ファイルを用意してもらえれば、できる限りの再現を行なう。今回は「201系チョッパ制御」、「E501系シーメンス製VVVFインバータ制御」、「207系0番台三菱製PTr素子VVVFインバータ制御」、「207系1000番台東芝製GTO素子VVVFインバータ制御」、「EF210三菱IGBT素子VVVFインバータ制御」の再現で、特に動きと音を実車に合わせて調整を行なう。

使用しているのは自作の常時点灯機能付き、ワンハンドル風マスコン操作、PWMパワーパック「BLタイプ」である。

また、加速と音との調整をマイコンのプログラムを修正しながら、実験を行う。

出力回路：Power MOS-FET

制御回路：AVR Mega168P

制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)

使用電源：12V1.0AスイッチングACアダプタ

保護回路：アダプタによる過電流遮断及びポリスイッチによる過電流遮断（1.0Aで遮断）

使用車両：KATO製　阪急電鉄6300系

使用線路：KATO製　ユニトラック線路（Nゲージ）

モニター用BLタイプ廉価版の販売終了！、次のコントローラは？

　BLタイプ廉価版が販売個数に達しましたので、終了いたします。ご購入頂いた皆様からの貴重なご意見を参考にさせていただきましてありがとうございます。アンケートの内容から機能や性能を吟味し、モデルチェンジしたBLタイプ（ver1.10）を企画中です。まだまだ、設計段階ですので、詳細な仕様については未定です。とりあえず、CADで外観の設計を行なっている最中ですが、現行のBLタイプと同様になる予定です。

販売情報については、後日ブログやHPにて紹介させていただきますが、メールにて承っておりますので、お気軽にお問い合わせください。また、仕事の都合上で返事が遅れる場合がございますので、ご了承ください。

ハイブリッドパワーパックの考案（PWM、リニア、VVVF制御）

　Bトレや小型のモータを搭載した車両を通常のNゲージ用のパワーパックや制御機器で運転すると暴走し易い。これは12Vという電圧が高すぎるのと、車両が軽量であるため、出力を調整する機構に問題があると思う。そこで、Bトレや小型モータ用の新しいパワーパックを考案する必要がある。まず思いついたのがハイブリッドパワーパックというもので、様々なパワーパックや制御機器の機能をまとめた物である。まず、パワーパックの制御方式について簡単に説明する。

①リニア駆動方式（トランジスタを用いたパワーパックに多い、電圧を0〜12Vまで可変させて制御するもの）

②PWM制御方式（一定周期の信号（交流）にて駆動。その信号のONとOFFの幅を調整する事で出力を変化させるもの）
③VVVF制御方式（電車のVVVF制御とは違うが、上記のPWM制御に可変周波数の制御を加えたもので、擬似的にVVVF制御を行っている）
以上の３つの制御方法を一つのパワーパックに集約したものを、ここでは「ハイブリッドパワーパック」と呼ぶ。と言っても、呼んでいるのは私だけだが（笑）。

それでは実験の様子を説明する。市販のモータドライバ「TA7291P」を用いて、AVRマイコンにて制御を行なう。

制御するために調整する項目は3つある。①電圧（0〜12V）、②デューティー比（ON/OFFの割合%）、③周波数（50〜1000Hz）。これらを3つの可変抵抗で調整、それをA/D変換し、マイコンにて処理し出力回路へ。

では、実際にバンダイ製Bトレインショーティ「阪急電鉄6000系」をNゲージ化したもので、走行実験を行なう。電圧は6.45V、周波数140Hz、デューティ比7.5〜30％。

これで、Bトレでもある程度の低速走行が可能になったのでは無いかと思う。しかし、調整数項目が3つになったということはそれだけ操作がしにくくなったという事で、玄人向けのパワーパックになってしまう。調整を自動化するシステムが必要かな、、、。

出力回路：TA7291P

制御回路：AVR Mega164P

制御信号：リニア、PWM、VVVF制御

使用電源：12Vスイッチング電源

使用車両：バンダイ製Bトレインショーティ阪急電鉄6000系

動力ユニット：KATO社製Bトレ用動力ユニット使用

使用線路：TOMIX製　ファイントラック線路ミニカーブレール（Nゲージ）

JR西日本207系0番台三菱製PTr素子VVVFインバータ駆動音を自作PWMパワーパックで再現する

　世の中には様々なVVVFインバータが存在している。発進時にドレミファ〜といった音階が鳴るシーメンス社製のVVVFインバータもかなり珍しいと思った。さらには、E231系の様な速度に応じて周波数が下がるもの、はたまた空転すると言った現象など、普段乗らないだけに色々面白い。今回はJR西日本207系0番台に使用されているパワートランジスタを出力素子に用いた三菱製のVVVFインバータ音の再現である。



出力回路：Power MOS-FET
制御回路：AVR Mega168P
制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)
使用電源：12V1.0AスイッチングACアダプタ
保護回路：アダプタによる過電流遮断及びポリスイッチによる過電流遮断（1.0Aで遮断）

使用車両：鉄道コレクション「富山ライトレール(青)」（トミーテック（TOMYTEC）製動力ユニット使用）
使用線路：TOMIX製　ファイントラック線路ミニカーブレール（Nゲージ）

E501系と321系のVVVFインバータ音を再現する（修正版）

鉄道模型にて再現しているVVVF音であるが、やはり、日頃から実車に乗車されている方の意見は非常に参考になる。当方はあまり、電車に乗らないので、このようなご意見はありがたい。そこで、前回の記事で紹介したE501系シーメンス社製VVVFインバータと321系東洋製VVVFインバータの駆動音を修正し、今度はBLタイプにて走行実験を行なった。

出力回路：Power MOS-FET

制御回路：AVR Mega168P

制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)

使用電源：12V1.0AスイッチングACアダプタ

保護回路：アダプタによる過電流遮断及びポリスイッチによる過電流遮断（1.0Aで遮断）

使用車両：鉄道コレクション「富山ライトレール(青)」（トミーテック（TOMYTEC）製動力ユニット使用）

使用線路：TOMIX製　ファイントラック線路ミニカーブレール（Nゲージ）

自作PWMパワーパック「BLH」の性能を検証してみる「三編成同時運転」

　以前に紹介したBLHタイプの性能を検証する。特に出力に余裕を持たせた3.0Aの容量を持っているので、今回は三つの編成を同時に運転してみる。NゲージはKATO製阪急6300系、KATO製500系新幹線、HOゲージはKATO製165系急行形電車である。6300系にはオリジナルのLED室内灯を装備して8両編成、新幹線は4両編成、165系は3両編成となっている。

一番加速が速いのは新幹線であるが、これは重量が一番軽いのでこういう結果となったと思う。やはり、3つのモータからVVVF音が発生するとかなり大きな音が鳴る。一つのモータで300〜500mAの電流が流れ、さらにヘッドライトやテールライト、室内灯を含めるとだいたい1.0〜1.5Aの電流が流れる事になる。3.0Aの容量を持つBLHタイプにとっては余裕の運転となる。

出力回路：Power MOS-FET（フォトカプラにより駆動）

制御回路：AVR Mega168P

制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)

使用電源：12V3.8AスイッチングACアダプタ

保護回路：アダプタによる過電流遮断及びポリスイッチによる過電流遮断（3.2Aで遮断）

JR三車種のVVVF音を再現（自作PWMパワーパックALタイプ）

　今回は依頼のあった「E501系シーメンス製VVVFインバータ」、「321系東洋製VVVFインバータ」、「207系東芝製VVVFインバータ」の三種類を再現してみた。と言っても、最近は違いがよく分からなく、なんとも平凡な音?になってしまった。そもそも、VVVF音は様々な周波数が重なり合っているので、現状では一つの周波数しか発生できない。以前に紹介した201系のチョッパ音では三つの周波数を合成し、駆動させる方式をとっていた。これを採用してさらに忠実な再現を行なう必要がある。

　使用しているのはALタイプで、加速から停止までの音を出すので、加速はだいぶ早い。つまみで調整できるので、これはこれで使い易いのだが、やはり実車の運転感覚に近づけるにはBLタイプが一番だろう。

出力回路：Power MOS-FET

制御回路：AVR Mega168P

制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)

使用電源：12V1.0AスイッチングACアダプタ

保護回路：アダプタによる過電流遮断及びポリスイッチによる過電流遮断（1.0Aで遮断）

使用車両：鉄道コレクション「富山ライトレール(青)」（トミーテック（TOMYTEC）製動力ユニット使用）

使用線路：TOMIX製　ファイントラック線路ミニカーブレール（Nゲージ）