Tomixのポイントは転換動作にそれなりの電圧(12V?)とそれなりの電流(1A以上?)が必要なようで、12V DCCで駆動しようとすると、DCCを直流化した10.5V程度での動作では、うまく転換しないことが多い。N-PX280(F)を自動運転に組み込んだ時に、この問題が再発した。
これを解決するために、DCC電源の電圧の昇圧(最大24V)、大電流(最大4A程度)流せるようにしたポイントデコーダを製作した。
これを解決するために、DCC電源の電圧の昇圧(最大24V)、大電流(最大4A程度)流せるようにしたポイントデコーダを製作した。
・トミックス専用で2.54mmピンヘッダ採用。ポイント用のコネクタをそのまま挿せる。
・DCC Inはデイジーチェーン接続するように2口設けている。こっちも2.54mmピンヘッダ。
・ポイントOutは2系統用意して、1系統でトミックスのダブルクロス N-PX280(F)を駆動できるよう各2口ずつ端子を設ける。
・電圧はDCC In〜24VまでCV値で設定できる。
・ポイントの2系統のアドレスは連続値である。
・ポイントの2系統は同時切り替えと単独切り替えができるようCV値で設定できる。
・ポイントの通電時間をCV値で設定できる。
・ATMEGA328P-PUのArduinoUno相当のスケッチを使っているので、自分で制御のカスタマイズが可能。
・NmraDCCライブラリ使用。
・安全回路はTB6643KQに内蔵。(それ以外のモードでは保証できない)
・生ATMEGA328P-PUの書き込みにはツールが必要(スマイルライターなど)。
・Boot Loader付きのATMEGA328P-PUへのプログラムの書き込みにはツールが必要(FTDI USB・シリアル変換ケーブル(5V)など)
・DCC Inはデイジーチェーン接続するように2口設けている。こっちも2.54mmピンヘッダ。
・ポイントOutは2系統用意して、1系統でトミックスのダブルクロス N-PX280(F)を駆動できるよう各2口ずつ端子を設ける。
・電圧はDCC In〜24VまでCV値で設定できる。
・ポイントの2系統のアドレスは連続値である。
・ポイントの2系統は同時切り替えと単独切り替えができるようCV値で設定できる。
・ポイントの通電時間をCV値で設定できる。
・ATMEGA328P-PUのArduinoUno相当のスケッチを使っているので、自分で制御のカスタマイズが可能。
・NmraDCCライブラリ使用。
・安全回路はTB6643KQに内蔵。(それ以外のモードでは保証できない)
・生ATMEGA328P-PUの書き込みにはツールが必要(スマイルライターなど)。
・Boot Loader付きのATMEGA328P-PUへのプログラムの書き込みにはツールが必要(FTDI USB・シリアル変換ケーブル(5V)など)
・路図を一部ミスっており、TB6643KQにパスコンをつけ忘れている。付けるには基板裏への空中配線が必要である。付けなかった場合、「サージが大量に出て、コンデンサの故障や、ノイズの発生要因になります。電解コンだけでは、サージを防ぐのは非常に難しいです。」とのこと。 →基板改版してC6,C7に1uFのコンデンサを付ける。
・シルクをミスっており、D1(ブリッジダイオード)の交流マーク”〜”と直流マーク”+、−”はあっているが、ICの向きシルクが逆になっている。正しい方向は回路写真を参照のこと。 → 基板改版でシルク直した。
・Digitrax系コントローラではCV値を書き込めない不具合があります。(ラスカル様、ご報告ありがとうございます)→K92で解消(Kato D101)。
・DSMainR4では突入電流のため、2個以上接続で起動しない。何回かOn/Offさせると、コンデンサに電荷が溜まるためか起動するようになるが、使い方としてどうかとも思う。DSmainR5では問題なし。
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・DSMainR4では突入電流のため、2個以上接続で起動しない。何回かOn/Offさせると、コンデンサに電荷が溜まるためか起動するようになるが、使い方としてどうかとも思う。DSmainR5では問題なし。
・昇圧の実績/アイディアについては、名古屋電鉄様のBlog記事を参考にしている。
・本家トミックスでも昇圧電源を発売するとのこと。つまり24Vは OKってこと?
・アクセサリデコーダスケッチについては、Yaasan様のDSdecのアクセサリデコーダをベースに改造している。
・ポイントデコーダのドライブ回路については、ぬっきぃ様のポイント用アクセサリデコーダ(FPM Decoder2)を参考にしている。
・DCC読み込みとATMega328P部分の回路については、Yaasan様のDSdec、デコーダ開発ボードを参考にしている。
・昇圧部分の回路、スケッチについてはYaasan様のワンコイン(100円)な昇圧回路をそのまま使用している。
・ポイント昇圧アイディア、実験の記事として、あやのすけ様のチャージポンプ、スマイラー様の「ポイント用デコーダ2」を昇圧仕様に。を参考にしている。
・私のBlogでは、製作途中の試行錯誤として、リレーバージョンの回路や、ドライバ違い、電圧振りの実験をしている。参考にどうぞ。
ポイントデコーダーを作りつつ放置。
N-PX280(F)動作のため24V昇圧実験
トミックス向けポイントデコーダー。その1
トミックス向けポイントデコーダー。その2
トミックス向けポイントデコーダー。その3
トミックス向けポイントデコーダー。その4
トミックス向けポイントデコーダー。その5
・本家トミックスでも昇圧電源を発売するとのこと。つまり24Vは OKってこと?
・アクセサリデコーダスケッチについては、Yaasan様のDSdecのアクセサリデコーダをベースに改造している。
・ポイントデコーダのドライブ回路については、ぬっきぃ様のポイント用アクセサリデコーダ(FPM Decoder2)を参考にしている。
・DCC読み込みとATMega328P部分の回路については、Yaasan様のDSdec、デコーダ開発ボードを参考にしている。
・昇圧部分の回路、スケッチについてはYaasan様のワンコイン(100円)な昇圧回路をそのまま使用している。
・ポイント昇圧アイディア、実験の記事として、あやのすけ様のチャージポンプ、スマイラー様の「ポイント用デコーダ2」を昇圧仕様に。を参考にしている。
・私のBlogでは、製作途中の試行錯誤として、リレーバージョンの回路や、ドライバ違い、電圧振りの実験をしている。参考にどうぞ。
ポイントデコーダーを作りつつ放置。
N-PX280(F)動作のため24V昇圧実験
トミックス向けポイントデコーダー。その1
トミックス向けポイントデコーダー。その2
トミックス向けポイントデコーダー。その3
トミックス向けポイントデコーダー。その4
トミックス向けポイントデコーダー。その5
注意1)ブートローダ付きを買った場合はこの項目は不要
注意2)ArduinoIDEは1.6.6での説明になる。
デコーダ開発ボードとスマイルライターを用意する。(またはネット上のブートローダの書き込みを参考にしてください。)
・あらかじめスマイルライターはArduino as ISPのスケッチを入れておく。最後のSetup software for smile writer辺りの説明です。(なんで説明が英語なんだろう)
・デコーダ開発ボードに生ATMega328P-PUを挿しスマイルコネクタにSmileWriterを挿しておく。
・PCにUSBで接続し、ツール→シリアルポートでCOM番号を合わせておく。
・ツール→マイコンボードで"Arduino/Genuino Uno"を選ぶ。
・ツール→書き込み装置で"Arduino as ISP"を選ぶ。
・ツール→ブートローダを書き込むを選ぶと、書き込みを開始するがエラーで終了する。
・めげずにもう一度、ツール→ブートローダを書き込むを選ぶと、書き込みを開始し今度は正常終了する。
注意2)ArduinoIDEは1.6.6での説明になる。
デコーダ開発ボードとスマイルライターを用意する。(またはネット上のブートローダの書き込みを参考にしてください。)
・あらかじめスマイルライターはArduino as ISPのスケッチを入れておく。最後のSetup software for smile writer辺りの説明です。(なんで説明が英語なんだろう)
・デコーダ開発ボードに生ATMega328P-PUを挿しスマイルコネクタにSmileWriterを挿しておく。
・PCにUSBで接続し、ツール→シリアルポートでCOM番号を合わせておく。
・ツール→マイコンボードで"Arduino/Genuino Uno"を選ぶ。
・ツール→書き込み装置で"Arduino as ISP"を選ぶ。
・ツール→ブートローダを書き込むを選ぶと、書き込みを開始するがエラーで終了する。
・めげずにもう一度、ツール→ブートローダを書き込むを選ぶと、書き込みを開始し今度は正常終了する。
(デコーダ開発ボードでやっても、デコーダ基板でやってもOKです)
・ツール→スケッチの書き込みは、"Arduino/Genuino Uno"を選ぶ。
・ブートローダ付きATMega328P-PUを挿した後、FTDI USB・シリアル変換ケーブル(5V)などで接続して、スケッチ→マイコンボードに書き込む から書き込む。1ピンが黒色である。
・ツール→スケッチの書き込みは、"Arduino/Genuino Uno"を選ぶ。
・ブートローダ付きATMega328P-PUを挿した後、FTDI USB・シリアル変換ケーブル(5V)などで接続して、スケッチ→マイコンボードに書き込む から書き込む。1ピンが黒色である。
・始め、DCC Inはつながない。
・ArduinoIDEのシリアルを115200bps設定にして昇圧ポイントデコーダ基板とつなぐ。
・動作LEDが点灯する。
・シリアルモニタを見て、スケッチが動いていることを確認する。(すごい勢いでモニタ電圧の値が出てくる)
・シリアル端子を外す。
(注意)デコーダにシリアルをつなぎっぱなしでDirectモードでCV値変更をすると、ダイレクトモードは電源のOff/OnでCV値の書き換えがされるのに、シリアルの5V供給のためデコーダがOff/Onされず、値が書き込まれまない。
・DCC Inをつなぐ。
(注意)DSmain,ポイントデコーダ側のUSBをともに同じPCにつないで電源回り込みを起こすと最悪の場合マイコンやPCを壊すのでどちらか一方だけ繋ぐように気を付けること
・以下、DirectモードでCV書き込みを行う。
・CV8,1を入れて、デコーダをリセットする。
・アドレスを設定する。下位はCV1、上位はCV9なので、とりあえずアドレス5とするなら、CV1,5、CV9,0とする。Ch1、Ch2は連続アドレスなので、Ch1はアドレス5、Ch2はアドレス6になる。
・CV33で動作モードを設定する。0:Ch1,Ch2の個別動作、1:Ch1,Ch2一括動作
・CV34で出力電圧の設定をする。単位[100mV]。20V設定するには200を書く。
・CV35で動作時間の設定をする・単位[10ms]。50msとするには5を書く。
・DCC Outをつないで、動作確認をする。
・動作LEDの見方だが、通常は点灯、ポイント切り替えの電流を流している最中は消灯、一連の動作が終わったら、ポイント切り替え開始から500ms後にもう一度50msだけ消灯、と点く。つまり、一回ポインとを切り替えると2回ちょっとだけ消灯する。
・ポイント切り替えシーケンス中(上記の2回目の一瞬の消灯まで)の命令は受け付けない。
・ArduinoIDEのシリアルを115200bps設定にして昇圧ポイントデコーダ基板とつなぐ。
・動作LEDが点灯する。
・シリアルモニタを見て、スケッチが動いていることを確認する。(すごい勢いでモニタ電圧の値が出てくる)
・シリアル端子を外す。
(注意)デコーダにシリアルをつなぎっぱなしでDirectモードでCV値変更をすると、ダイレクトモードは電源のOff/OnでCV値の書き換えがされるのに、シリアルの5V供給のためデコーダがOff/Onされず、値が書き込まれまない。
・DCC Inをつなぐ。
(注意)DSmain,ポイントデコーダ側のUSBをともに同じPCにつないで電源回り込みを起こすと最悪の場合マイコンやPCを壊すのでどちらか一方だけ繋ぐように気を付けること
・以下、DirectモードでCV書き込みを行う。
・CV8,1を入れて、デコーダをリセットする。
・アドレスを設定する。下位はCV1、上位はCV9なので、とりあえずアドレス5とするなら、CV1,5、CV9,0とする。Ch1、Ch2は連続アドレスなので、Ch1はアドレス5、Ch2はアドレス6になる。
・CV33で動作モードを設定する。0:Ch1,Ch2の個別動作、1:Ch1,Ch2一括動作
・CV34で出力電圧の設定をする。単位[100mV]。20V設定するには200を書く。
・CV35で動作時間の設定をする・単位[10ms]。50msとするには5を書く。
・DCC Outをつないで、動作確認をする。
・動作LEDの見方だが、通常は点灯、ポイント切り替えの電流を流している最中は消灯、一連の動作が終わったら、ポイント切り替え開始から500ms後にもう一度50msだけ消灯、と点く。つまり、一回ポインとを切り替えると2回ちょっとだけ消灯する。
・ポイント切り替えシーケンス中(上記の2回目の一瞬の消灯まで)の命令は受け付けない。
CV | 意味 | 値の範囲 | 説明 |
1 | アドレス | 0-255 | アドレスの下位8ビット。ロングアドレスも使えると思うが、試したことはない。Ch1、Ch2は連続アドレスになる。例えば5を設定したら、アドレス5,6に反応する。 |
8 | リセット | 1?,8? | デコーダのCV値をリセットするが、リセットでおかしな値になる(すべてFFになる) |
9 | アドレス | 0-255 | アドレスの上位8ビット。0以外入れたことがない。 |
33 | CV_ACCESSORY_OPERATION_TYPE | 0-1 | 動作モード 0:Ch1,Ch2の個別動作 1:Ch1,Ch2の同時動作 |
34 | CV_ACCESSORY_OUTPUT_VOLTAGE_100MV | 0-240 | 出力電圧、[100mV]単位。最高24[V]、20[V]でダブルクロスなどは動作していた。 |
35 | CV_ACCESSORY_OPERATION_TIME_10MS | 0-50 | 通電時間、[10ms]単位。最高500[ms]、50[ms]通電でダブルクロスは動作していた。 |
ロングアドレスの例)CV1:3,CV9:1とするとアドレス:259 (=1*256+3)となります。
以下の写真のように実装する。
![](https://image02.seesaawiki.jp/f/2/fujigaya2/86253076d3c3ea69-s.jpg)
(画像クリックで大きくなる)
注意点として、
・D1(ブリッジダイオード)のICシルクの向きが逆である。写真の向きが正しい。(シルク内の交流マーク”〜”と直流マーク”+、−”は正しい。)
→基板改版でシルク直しました。
・背の低い部品からはんだ付けする。
・ICSP端子は用意していないのでATMega328P-PUはソケットを介してつけたほうがいろいろと安全。
・LED、ダイオード、IC、電解コンデンサは方向があるので間違いないように気を付ける。
・コンデンサの見分け方0.1uFは104、1uFは105の刻印がある。
・足が多い部品については、まず端の足だけ仮に基板とはんだ付けし、その後、部品を押し付けながらはんだ付けしなおすなどで、部品が浮かないようにする。
・Q1,IC2,IC3は放熱板がついている。通常使用ではほとんど熱くならないが、ほかの部品に接触しないようにしておく。
・IC2,IC3の裏側の4pin,7pinにパスコン1uF(50V)を付ける。→基板改版しました。C6,C7に1uFのコンデンサを付けてください。
下記画像は改版前の基板の場合のコンデンサ改造写真。
![](https://image02.seesaawiki.jp/f/2/fujigaya2/74ac4a6d6bb56444-s.jpg)
(画像クリックで大きくなる)
![](https://image02.seesaawiki.jp/f/2/fujigaya2/86253076d3c3ea69-s.jpg)
(画像クリックで大きくなる)
注意点として、
・D1(ブリッジダイオード)のICシルクの向きが逆である。写真の向きが正しい。(シルク内の交流マーク”〜”と直流マーク”+、−”は正しい。)
→基板改版でシルク直しました。
・背の低い部品からはんだ付けする。
・ICSP端子は用意していないのでATMega328P-PUはソケットを介してつけたほうがいろいろと安全。
・LED、ダイオード、IC、電解コンデンサは方向があるので間違いないように気を付ける。
・コンデンサの見分け方0.1uFは104、1uFは105の刻印がある。
・足が多い部品については、まず端の足だけ仮に基板とはんだ付けし、その後、部品を押し付けながらはんだ付けしなおすなどで、部品が浮かないようにする。
・Q1,IC2,IC3は放熱板がついている。通常使用ではほとんど熱くならないが、ほかの部品に接触しないようにしておく。
・
下記画像は改版前の基板の場合のコンデンサ改造写真。
![](https://image02.seesaawiki.jp/f/2/fujigaya2/74ac4a6d6bb56444-s.jpg)
(画像クリックで大きくなる)
端子名 | 記号番号 | 説明 |
DCC In | CN1,CN2 | 2つあるのはデイジーチェーン用に便利だから。 |
ポイント出力 Ch1 | CN3,CN4 | トミックスのポイントのコネクタがそのまま挿せる。 |
ポイント出力 Ch2 | CN5,CN6 | トミックスのポイントのコネクタがそのまま挿せる。 |
DEBUG/BOOSTER端子 | CN7 | スケッチの書き込み、書き換えの時に、FTDI USB・シリアル変換ケーブル(5V)を使用して書き換える、1ピンはCN7の刻印がある側。 |
通販番号は秋月電子での番号。
計 1114円
*1 複数個入りのため、実際はこの価格では買えないことに注意。
Cパスコンの誤記修正(1uFが正しいです。M様ご指摘ありがとうございます)
記号 | 数値 | 単価 | 個数 | 通販コード | 品名 | 備考 |
C1,2,5 | 0.1uF | 10 | 3 | P-00090 | 絶縁ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー0.1μF50V2.54mm(10個入) | *1 |
C3 | 2200uF,35V | 50 | 1 | P-05752 | 電解コンデンサ 2200μF35V105℃(日本ケミコンLXJ) | |
C4 | 47uF | 10 | 1 | P-03120 | 電解コンデンサー47μF35V85℃(ルビコンPK) | |
CN1,2 | RAILIN | 35 | 1 | C-00167 | ピンヘッダ 1×40 (40P) | |
CN3,4,5,6 | PointOut | C-00167 | ||||
CN7 | DEBUG/BOOSTER | C-00167 | ||||
D1 | SDI2100 | 35 | 1 | I-06320 | ショットキーバリアダイオードブリッジ(100V2A) SDI2100 | |
D2 | 1N4148 | 2 | 1 | I-00941 | 汎用小信号高速スイッチング・ダイオード 1N4148 100V200mA(50本入) | *1 |
D3 | LED_RUN | 4 | 1 | I-00624 | 5mm赤色LED OSDR5113A(100個入) | *1 |
D4,5 | 1N4007 | 5 | 2 | I-00934 | 汎用整流用ダイオード 1000V1A 1N4007(20本入) | *1 |
IC1 | ATMEGA328(DIP) | 250 | 1 | I-03142 | AVRマイコン ATMEGA328P−PU | |
IC2,3 | TB6643KQ | 250 | 2 | I-07688 | モータードライバー TB6643KQ | |
IC4 | NJM78L05 | 20 | 1 | I-09173 | 三端子レギュレーター 5V100mA NJM78L05L2A | |
L1 | 100uH,2A | 50 | 1 | P-02621 | インダクター(100μH2A)LHL13NB101K | |
Q1 | 2SK4017 | 30 | 1 | I-07597 | NchパワーMOSFET 2SK4017(Q) (60V5A) | |
R1,2,7,9 | 47k | 1 | 4 | R-25473 | カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 47kΩ (100本入) | *1 |
R3 | 6.8k | 1 | 1 | R-25682 | カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 6.8kΩ (100本入) | *1 |
R5 | 1.2k | 1 | 1 | R-25122 | カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 1.2kΩ (100本入) | *1 |
R6 | 22Ω | 1 | 1 | R-03821 | カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 22Ω (100本入) | *1 |
R8 | 270k | 1 | 1 | R-04159 | カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 270kΩ(赤紫黄金)(100本入) | *1 |
X1 | 16MHz | 35 | 1 | P-00525 | セラミック発振子(セラロック)コンデンサ内蔵タイプ 16MHz | |
28ピンソケット | 20 | 1 | P-00013 | ICソケット (28P) スリム300milタイプ (10個入) | *1 | |
C パスコン C6,C7 | 1uF | 10 | 2 | P-05105 | 積層セラミックコンデンサー1μF50V±10% |
*1 複数個入りのため、実際はこの価格では買えないことに注意。
Cパスコンの誤記修正(1uFが正しいです。M様ご指摘ありがとうございます)
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