PWM電車運転コントローラDLタイプ(自動空気ブレーキ仕様)でHOゲージ(16番)を動かしてみる

さて、以前に紹介したメータ付きのDLタイプであるが、内部の出力回路は3.2Aまでとなっており、HOゲージ（16番）でも余裕の出力を確保している。そこで、今回はKATOのHOゲージ、165系急行形電車を実際に動かしてみたい。

駆動音の再現ではモータをスピーカ代わりにして、制御信号と主に駆動音信号を合わせて出力している。今回はHOゲージだけに、重厚な音とギアの音が重なり、かなり実感的なものとなった。

プラスチックモデルとは言え、Nゲージにはないその質感と大きさ、そして、動きはHOゲージならではである。

・主要緒言

電源：12V3.8ACアダプタ付属、ただし出力は最大3.2A

出力：0～12V(デューティ比0～80％)、最大電流3.2A

出力コネクタ： KATOユニトラック互換

大きさ：幅200mm×高さ70mm×奥行き150mm（つまみや突起物含まず）

保護回路：ACアダプタ内蔵の過電流遮断回路、基板上のポリスイッチによる過電流遮断（3.2Aで遮断）

出力回路：MOS-FETを用いたPWM制御

ご意見、ご感想があればお気軽にお問い合わせ下さい。またブログにて紹介しているコントローラの一部は店舗またはこだわり電車運転台ストアにて販売もしております。是非、ご検討ください。

PWM電車運転コントローラBLHタイプver1.03（特注仕様）の製作

　やはりHOゲージを運転しようとしたとき1.0〜1.5Aでは物足りない場合もあると思う。また、同時に複数編成を走らせる場合や急勾配、室内灯を加えて行くと容量の限界は近くなる。そこで、以前より開発を行なっているBLHタイプの紹介である。

　BLHタイプは現行製作中のBLタイプの上位版という位置づけで、電流の容量や様々な機能を追加している。今回は特別に注文を受けたので製作を行なった。主な機能として3.2Aの出力容量、収録する駆動音を別つまみにて24種選択可能、加速率・減速率の調整、LCDにより駆動音種別の表示、出力・速度表示機能を搭載している。

　今回のBLHタイプver1.03にはLCD（液晶ディスプレイ）を搭載し、駆動音の種別、出力（％）、速度（時速）が表示される。速度は換算調整用のつまみを用いて、車両に応じて調整が可能である。

それでは、完成検査時の様子を紹介する。NゲージとHOゲージを同時に運転しているが、調整つまみによりNゲージに加速率や減速率を合わせているためHOゲージの挙動は多少おかしくなっている。



使用機器
「PWM電車運転コントローラBLHタイプver1.03」
主な仕様

出力回路：Power MOS-FET（フォトカプラにより駆動）
制御回路：AVR Mega644P
制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)
表示方式：LCDによる情報表示「車種、速度、出力」（バックライト付き）
運転方法：ロータリスイッチにより力行5段階、惰行、制動5段階、非常を操作
調整機構：常時点灯、加速率、減速率、速度計換算
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）

16番内蔵型PWMパワーパックで駆動音を再現（二次設計ver）

　以前の記事では手作り台車と紙製車体を自作のパワーパックで走行させた。しかし、本来の目的は市販のリニア制御パワーパックにて吊り掛け駆動音を再現する事である。そこで、16番車体の中に基板を組み込み、レール間の電圧をマイコンで計測し、それに応じて進行方向の決定、速度制御を行なう。
台車と紙製車体を製作されたのはこちらのブログ「紙のよろず製作所 paper works by kawa」の管理人さん。今回はPWM制御に適合するモータとギアを選定して頂いたので、より実感のある動きが可能となった。

　今回の運転はKATO社製のパワーパックスタンダードSを利用した。通常ならば、ハンドルの位置に応じて速度が変化するが、今回は一定角度毎に制動、惰行、力行と分けている。

　実際の運転の様子を見てみる。モータが大きい事、紙製の車体がスピーカの代わりになることから、駆動音はよく聞こえる。

自作16番台車、紙製車体、PWMパワーパックで吊り掛け駆動音を再現する

以前に紹介した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」では、モータ音と動きのバランスが取れていなかった。そこで、今回は新しいモータを使用した台車で再挑戦してみる。この台車は当然、私が製作した物ではなく、こちらのブログの管理人さんの自作品である。「紙のよろず製作所 paper works by kawa」

モータの種類を変更したので、動きと音のバランスが非常に良くなった。これで、車体内に制御機器を搭載できれば完成となる。

諸事情があり、動画の編集がmacで出来なくなったため、急遽winで製作した。ちょっとアスペクトがおかしい。

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。

自作PWMパワーパック（タイプ「BLH」）で吊り掛け駆動音を再現する

　前回の記事で高機能版のタイプ「BLH」を紹介した。そもそもBLHは16番（HOゲージ）を制御することを目的に製作した。最高出力や加速率も大型のモータに対応したもので、とくにフライホイールの影響を考慮したプログラム構成になっている。しかし、同じ16番でもプラスチック製の車両と金属車両では重量やバランスが大きく異なるため、さらなる調整が必要となる。と言っても金属製の車両は購入するための金銭的な余裕が無いため、当分は実験できないだろう。ただパワーパックの出力は3.0Aを想定し、2，3個のモータを同時に駆動させるには十分な容量であると思う。一度、負荷試験を行う必要があるだろう。

　今回はタイトルの通り、吊り掛け駆動音をより忠実に再現するために調整を行なった。今まで紹介してきたようなVVVF音とは違い、力行を解除するとモータ音がしなくなるため、周波数の調整や出力のバランスをとるためのプログラムが組み込まれている。

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

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）

高機能タイプ「BLH」の試作（大電流・各種調整機能搭載）

　前回までの記事で紹介していた、量産型のPWMパワーパック「BL」タイプの高機能版を作ってみた。ワンハンドルタイプのコントローラでTOMIXやLEDタイプの点灯装置に対応した常時点灯機能に加え、さらに大電流駆動（3A程度）と各種の調整機能を充実させたハイパフォーマンス仕様である。特に調整機能として、最高出力、加速と減速のバランス調整を加え、様々な車両やレイアウトに対応できる機能を持たせた。

　本体はアルミケースを用いて、調整用のつまみを上部に配置している。ロータリースイッチを用いたワンハンドルマスコン風の操作が可能となっている。

さらに、様々な線路に対応できる様に、出力部には導線をそのまま接続できるジョンソン端子を採用した。

KATOのコネクタも使用できる。

HOゲージから小型のモータにまで対応できる様に、調整幅を広げ、より実感的な動きや操作を可能としている。廉価版に比べると、価格は３倍ほどになるが、それだけの機能を有している。

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）

PWMパワーパックを使ってHOゲージを動かしてみる

　やはり、モータが大きいとより大きい音が鳴るというのは必然であると思う。そこで、HOゲージを自作のPWMパワーパック「PL」タイプで制御してみる。

　HOゲージはNゲージに比べ、車体の大きさや重量、ギアは大きく異なり、より重厚感のある車体となっている。市販のパワーパックも、大容量タイプのものが多く、特に勾配や多編成での運転時には数A程度の電流が流れる事になる。今回購入した、KATOの165系直流急行形電車3両基本セットでも、カタログ値は12V0.54Aとなっているので、勾配がある場合はさらに電流を消費するはずである。紹介している「PL」タイプのパワーパックは1.5Aのアダプタを用いて、ヒューズは1.3Aで遮断する様に設計してある。この3両だけなら、問題なく制御できる。

　HOゲージをいろいろ調べてみると軽くて安価なプラスチック製と、重量感があり高価な真鍮製の2種類あることを知った。持ってみた事は無いので、どこまでの差があるのか分からないが、思いとそれだけ進みにくくなるので、消費電流も増大する。今回はプラスチック製の車体で実験を行う。

実際にNゲージと比べ、大きな音が鳴っているのかどうか分からないが、車体の大きさがあるので、よりリアルに見える。やはり、HO用に加速率や始動出力の調整が必要だと感じた。

出力回路：Power MOS-FET

制御回路：AVR Mega328P

制御方式：PWM制御(疑似VVVFインバータ制御)

使用電源：12V1.5A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（1.3Aで遮断）

使用車両：KATO製　165系直流急行形電車3両基本セット

使用線路：KATO製　ユニトラック線路（HOゲージ）