北熊本製作所 北九州支店

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プラレールもどき改造プロジェクト(架線集電・モーター低速制御)

鉄道模型がやりたい…でもお金がない、加工技術もない。

じゃあダイソーのプラレールもどきをベースにして、気楽に鉄道模型をやってみようというプロジェクト。

計画詳細

●車両はダイソーのプラレールもどき「ダイソースーパーエクスプレス」をベースに
 +車輪は改造して片フランジ車輪に
●レールはアルミ針金を加工
●き電システムは極力実物に合わせる
 +一定電圧の架線給電を行う
 +レールは在線検知に使う
 +速度制御は別途無線により行う
●速度制御は抵抗制御のように不連続制御とする
●マスコンとブレーキ弁を模擬したコントローラーとする
●将来的にATS等を設置する

最新の情報

●地上
  第二次試験線開通(勾配のあるカーブと直線、全長40cm)→営業線(?)に組み込み予定
●車両
  タコジェネレータによるフィードバック制御の試作機完成
  大きな問題はなし

これまでの記録

↓古い ↑新しい
振り出しに戻る…
考え中…(架線集電プラレールもどき+α)
試作中…(架線集電プラレールもどき+α)
実験中…(架線集電プラレールもどき+α)
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振り出しに戻る…(プラレールもどき架線集電改造)

前にブログで紹介したDCモーターの低速回転ですが、突然低速運転がうまくできなくなりました。原因はまだよく分かっていません。しかし、ちょっとしたことで具合が悪くなるのは前からですし、電源電圧やそのインピーダンスにかなり影響を受ける点は架線集電をする上でかなりの弱点です。

それから、実際走らせてみると、もっと低速から滑らかに動かしたいという欲も出てきました。(イメージが地方の小私鉄なので特に。)

そこで、新しい方法を考えてみます。

①チョッパ制御+逆起電力検出
モーターからのスイッチングノイズからいかに逃げるかが鍵。低速域では起電力が脈動し、しかもノイズに埋もれる恐れあり。

②リニアまたはチョッパ制御+タコジェネレータ
タコジェネレータ用発電機を仕込むスペースと軸の接続に難あり。回路は簡単。

③リニアまたはチョッパ制御+フォトインタラプタによるタコメータ

④リニアまたはチョッパ制御+ホール素子によるタコメータ

⑤リニア制御+モーター電流の断続検出
これはできるのかどうか…


まーぼちぼち考えます。

考え中…(架線集電プラレールもどき+α)

どうも、ダイソースーパーエクスプレスを片フランジ車輪に改造し、さらに架線集電・遠隔操作に改造しようとしている者です。

架線電圧で直接モーターを回すのは上手くいっていますが、遠隔操作をどうするかが問題になってしまいました。
そもそも、架線電圧を可変したりPWMにしたりして地上側で制御する方法もあります。しかし、架線とレールの接触不良や、モーターの逆起電力を正確に検出して制御したいので、モーターの制御回路は車上側に置くことになります。すると、必然的に架線電圧一定として遠隔操作することになります。

箇条書きでまとめると以下の通り。

モーター逆起電力を正確に検出する必要あり
架線とレールの接触不良

車上にモーター制御回路を置く

遠隔制御が必要(DCCのようなもの)

アナログ制御なのでアナログ通信で十分
通信環境が劣悪なので、デジタル通信だと面倒なエラー訂正が必要

レールから信号を送る方法は、
・レールの接触不良が予想以上で困難
・接触不良のあるポイントに停車すると、再起動不能
・車軸の絶縁が面倒
・実車の車軸は絶縁されていない

無線の場合、モーターからのノイズ対策が面倒
FMを使うか、DTMFを乗せるならならノイズ耐性は高いが、コスト的に量産に向かない。

赤外線にしようか?

というわけで赤外線受光ユニットを使って通信の基礎実験中。
悩むのはどういう信号にするか。
①部屋の中で他の赤外線リモコンを使われると確実に誤作動するのを我慢してPWM
②やっぱりデジタル通信
③特定の信号周波数(38kHzの搬送波周波数ではなく)にのみ反応するようにフィルタをかける
どうするか考え中。
本当は車上→地上への通信も確保したいので、そこらへんも含めてマイコン制御したほうがいいような気もしてきた…。
daiso.jpg
動画で撮ったものの、アップするのが面倒でやめました




こういう信号を扱うものを作り始めると、欲しくなるのがオシロスコープ。
手持ちに30MSPSのADCと15nsのSRAMがあるので、作ろうと思えば作れなくもない。
問題はどう制御するか。
①74ACか74VHCタイプのカウンタでSRAMのアドレスを生成、ADC出力をハードウエアのみでSRAMへ書き込み、PIC等でPCへ転送
②手持ちのFPGAで制御。ただしフラッシュタイプではなくSRAMタイプのデバイスなので、電源を入れるたびPCからコンフィグをする必要がある
③この前貰ったDSPを使う。ただし3MSPSになる。高速なPWM出力があるので、頑張れば低周波の正弦波や三角波の発振器も作れそう。

試作中…(架線集電プラレールもどき+α)

実験中…」の続き
てきとーにできる範囲で低価格に鉄道模型を一から作ってみたらどうなるか。

ダイソースーパーエクスプレス魔改造中。
つっこみどころ満載。

架線柱を試作してみました。実際は熊電風(ビームも木製)にするかも。
DSCF1790s.jpg

DSCF1794s.jpg

架線につかった銅線が柔らかすぎてまっすぐにはならないかも。
手前側はまだ途中。
DSCF1795s.jpg


よくあるご質問

Q1.なぜこんなことをしているのか?
A1.金がない、技術力がない、でも目標が高くなければ作れると思ったからです。

Q2.架線がへろへろなんですが?
A2.張力がかかってないので仕方ないです。

Q3.パンタグラフじゃなくてビューゲルって…
A3.パンタグラフを自力で作るのは至難の業なので妥協しました。

Q4.車体をどうにかしろ。
A4.いつか…ね。できれば路面電車風か熊電風に…。

Q5.架線柱のビームの構造がおかしい。てか碍子がない。
A5.そこらへんは雰囲気があってればおk。

Q6.枕木とか架線柱とか途中で塗るのやめるな。
A6.まだ量産段階ではなく試作段階のためあーだこーだ。

Q7.枕木の長さぐらいあわせろ。
A7.あれーおかしいなー。

Q8.脱線せず走れるのか?
A8.急曲線以外、急がなければ。…たぶん。

Q9.散らかりすぎではないか。
A9.狭いから仕方ない。

Q10.架線集電?
A10.その予定。

Q11.レールの断面がI字じゃない…。
A11.涙ぐましい努力により手動圧延製造されたレールにケチつけないでください。
    側面がフラットなせいで固定し辛い…。

Q12.面倒くさすぎないか。
A12.……はい。
    特にレールの製造と枕木へのレール締結が厳しいです。(現状は溝掘ってはめ込み)

Q13.大学院生にもなってこんなおもちゃで遊んで恥ずかしくないのか。
A13.Nゲージだって気合い入っていなければおもちゃです。それに、今回は中身にこだわっていますので。

Q14.ニコニコ動画で似たようなの見たことが…
A14.中身が違います。一緒にしないよーに。

実験中…(架線集電プラレールもどき+α)

ダイソースーパーエクスプレスを片フランジ車輪にしてみました。
モーター制御・架線集電・軌道回路・ATS等の実験を予定(実物とは違いますが…)
詳細は近日公開

test_daiso.jpg
枕木足りん…

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電子工作、鉄道、温泉と旅行、送電線見物などが趣味の学生です。論文以外の文章力はないので冗長な文になるかもしれませんが、生暖かく見てやってください。詳細
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