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BEMFの設定について
#1
多くのデコーダーにはBEMF機能があり、デコーダーの設定のみで超スロー走行が出来たり、勾配でも定速で走行させたり、(同一動力の)協調運転を行うことが出来ます。


しかし、その設定は各社によって異なり、場合によってはうまく走らず機能をオフにしている例も見受けられます。

私が贔屓にしているESUのLokSoundにもBEMF機能は実装されているのですが、その設定はモーターや動力機構によって変える必要があり、この設定にとても難儀することになりました。

LokSoundのBEMF設定でつまづいている方や、BEMF機能に興味がある方への参考になると思うので、その結果得られた情報をここに記録しておきます。

あわせて、他メーカーのBEMF機能に関してはさっぱり分からないので、知見のある方がいれば是非このスレッドに書き込んで頂けると幸いです。


概要
・ESU LokSound V4のBEMF機能はPI制御。
・設定値はCV51~56に割り振られていて、その設定は下記の通り。
・スピードステップ1~2・3~28で設定値が変えられる。

CV51 Load control parameter «I» slow(0)
CV52 Load control parameter «K» slow (32)
CV53 Control Reference voltage (140)
CV54 Load control parameter „K“ (50)
CV55 Load control parameter „I“ (100)
CV56 Operating range of load control(255)
()内は初期設定値



設定方法(一概には言えないので、ざっくりとしたノウハウ。個人的な体感をもとにするので、間違いもあるかもしれません。)

1、オートジャスト機能の利用
「CV54=0」の状態で通電状態の線路にのせ、F1をオンにする。(1m前後走るのでレールの長さに注意)
→私感としては「CV53の設定に関しては問題ない」ものの、そのほかの数値は手動で設定した方が良いように感じました。

2、その他の数値に関する設定ノウハウ。(オートジャスト機能でうまく設定できなかった場合)
・(基本)CV51、CV55は255に近いほど、CV52、CV54は1に近いほどBEMFの強さ(反応)が弱くなる。
・近年よく用いられる消費電力の小さなモーターの場合、それほど強く効かせない方が綺麗な加減速を得られる。
・その場合「CV55=210~255」「CV54=1~50」「CV51=230~255、CV52=1~30(CV55,CV54の半分程度)」が大まかな目安。
・CV54&55は、それぞれ最低値から同じ程度の絶対値で設定すると良い。(CV54が30ならCV55は225)
・CV51&52は、強く設定すると奥の場合、加減速で挙動がおかしくなるので、ほんの少し効かせるだけで良い。(例:CV51=255、CV52~10)
→以上が数値に関するノウハウ。なかなかうまくいかず、未だに試行錯誤の連続です。

・ローラー運転台だけでなく、実際に走らせながら設定値を探る。勾配でも試してみた方が良い。
→たまたま試運転線に勾配があったため、挙動の洗い出しが出来た経験によります。これをしておかないと、レイアウトなどでいざ走らせてガッカリという可能性が……。
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#2
一応、BEMFとは何なのか、書いておきますと・・・

BEMF=BackEMFです。BEMFは逆起電圧という現象のことです。永久磁石を使うモータ(模型のモータは基本的にコレ)は、永久磁石の磁力があるため、モータを回すと発電します(なんで発電するかは中学の理科の教科書を思い出して下さいな)。この発電量は、回転数で決まります。早く回せば電圧が高くなり、遅く回せば電圧が低くなります。

逆にモータに電流を流してモータを回すと、回るわけですが、早く回転すると、実は内部では発電の現象も同時に起きているので、回転を邪魔する電圧が発生しています。この現象のせいで、プリウスは600Vに昇圧して使っているわけですが・・・・と言う話しをすると長くなるので、とりあえずBEMFはモータを回すと理由を問わず発生します。

本当は速度センサーを付けるか、電流センサーを付けて回転速度を得るのがセオリーですが、DCCのコストではそんな高級なセンサを付けることはできません。よって、抵抗があれば検出できるBEMFを使う事を誰かが思いついたわけです。

BEMFの検出方法としては、いったん出力PWMを止めて、モータの回転が自分の慣性で動いているときに、すぐに電圧測定して「これくらいの速度かな」と判断する処理をデコーダは行います。この判断を邪魔する要素がたくさんあります。

・モータのブラシのノイズ(速度誤検出の原因)
・慣性で動いているので瞬間的に速度が落ちるが、どれくらい落ちるかはフライホイールやギアの構成次第で不明
・線路状態(ローラー運転台でうまく行かないのは、上記の慣性に影響を与えるためかと)
・欧州型だと途中にLCフィルタがあるので、そのフィルタの共振や平滑化の影響
・モータの回転速度とBEMFの電圧のグラフデータ

結論としては、「BEMFは難しいよ」です。
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#3
kumaさん、先日はお世話になりました。
低速時の挙動ですが、ご指摘の通りbemf(のフィードバック)はあまり強くしないほうがよいですね。
こちらでは、CV52は10としましたが、CV51は減らさないと走行が安定しなかったです。

また、最低速度(CV2)の調整が微妙ですね。遅くしすぎるとサウンドとの同期が難しくなるし、早くすると停止から最低速度をなめらかにつなぐのが難しくなると思いました。Yaasanの指摘通りモーターの特性やLokSoundのbeefのフィルターや計算周期も関与してそうです。

他のCV値とも絡む部分があるので、備忘録にまとめておきました。
https://blogs.yahoo.co.jp/henohenomoheji...45085.html
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