モータの設定

SmileSoundは、2種類のモータ制御機能を有しています。

  • OpenLoopモード (単純なモータ制御)
  • BEMFを用いたPI制御モード (坂道でも速度一定)

SmileSoundのデフォルトは、PI制御モードになっています。

また、これらの制御機能に、低速が不得意なブラシ付DCモータで低速運転が可能な電圧キック機能を組み合わせることで、安定したモータ制御を行うことができます。

モータに指示する速度指令値は、以下の3種類の方法を用意しています。通常は、リアルなスピードを再現できる、スピードカーブを用いることを推奨します。

モータの種類別かんたん設定機能

車両の車輪、台車、ギア、モータの構造・特性によって、CV設定は大きく変わります。このため、ユーザーは微調整を行う必要があり、非常に煩雑でした。

DSSPには、車両メーカー・スケール・車両カテゴリに合わせたモータ設定ファイルで、簡単に設定を行える機能をご用意しています。モータ設定ファイルはユーザー有志の提供によるものとなります。もし、ファイルのない車種で、調整をしましたら、ぜひとも寄贈を頂けると幸いです。

操作方法は、ツールメニューから「既存のモータ設定ファイル一覧から選択」を選ぶと、別画面が表示されます。

画像の説明

別画面の「モータ設定ファイル選択」には、DSSPに予め備わっているモータ設定ファイルから、自由に設定ファイルを選択できます。このファイルは、自分で追加することもできます。

画像の説明

パラメータ

CV番号説明
CV294bit目でスピードカーブの有効無効設定を行います。
CV2スタート電圧
CV5最大電圧
CV6中間電圧
CV9PWMキャリア
CV67-94スピードカーブ ←数が多いので、CV67とCV94が分かればOKです
CV10BEMF cutoff(無効にする最低速度値。いわゆるオフセット。)
CV54BEMF係数。16で1.0。64で64/16=4.0倍。PI制御しているときのみだが、値を大きくすると、最高速度は遅くなる。モータごとに適切な値があるので注意。Nゲージ車両だと64-128あたり。
CV55BEMF PI制御モード Pゲイン
CV56BEMF PI制御モード Iゲイン
CV64キック上限速度
CV65キック電圧

参考例

CV番号Nゲージ汎用GM コアレスHO プラ機関車
線路電圧12V12V15V
CV28~30816
CV10222
CV54旧国電 128,
特急 64,
新幹線 32
旧国電 128,
特急 64,
新幹線 32
28
CV5516※11616
CV5632※13232
CV64000
CV65000

※1 一旦減速するような挙動をした場合は、CV55,CV56を8と16のような小さい値に変えて試してみてください。CV=2も25や30のような大きな値の方が起動がスムーズになる可能性があります。

モータに速度を命令するときに使う機能

コマンドステーションから、デコーダを経由してモータの速度を反映するとき、モータの特性に合わせて調整を行うことができます。以下の3つの調整機能のうち、どれかが必ず使用されますので、モータの動きを調整したい場合には正しく設定しましょう。
特にスケールスピードを決める場合には、影響があります。

画像の説明

単純2点

CV2 スタート電圧とCV5 最大電圧を用いた単純線形による速度指令値を生成します。
このとき、CV6が0であることが本機能の発動条件です。オープンサウンドデータのデフォルトでは、後述の3点補完が使用されます。

3点線形補完

CV2 スタート電圧とCV5 最大電圧、CV6 中間電圧を用いた3点補間による速度指令値を生成します。

28step スピードカーブ

CV29で、Complex Speed CurveがONになっていると、使用できます。OFFの場合は、単純2点か、3点線形補完が自動で選択されます。

CV67-94 スピードカーブを用いて、速度指令値を決めます。
なお、CV67-94は、CV2とCV5のスタート電圧・最大電圧のパラメータを使って上下限値は補正されます。

モータ制御方式

OpenLoop

BEMFがうまく動作しないモータを使う場合、OpenLoopモードを使用してください。以下のBEMFに関わるCVを0に設定する事で、OpenLoopモードでモータ制御を行います。

OpenLoop&3点補間

  • CV10を0に設定する
  • CV54を0に設定する
  • CV29の4bit目を0にする
  • CV2に適正なスタート電圧(0-255)を入れる。20-40程度が最適値。
  • CV5 最大電圧(0-255)で、最高速度相当にする値を設定する。車両のスケールスピードにもよるが、150-250程度。
  • CV6 中間電圧(0-255)。(スタート電圧+最大電圧)/2程度の値を入れる。少し小さくすると、低速の割合が増えて実感的となる。

OpenLoop&スピードカーブ

OpenLoopの制御で、スピードの上昇をCV67-94のスピードカーブを使って制御する方法です。

  • CV10を0に設定する
  • CV54を0に設定する
  • CV29の4bit目を1にする
  • CV2に適正なスタート電圧(0-255)を入れる。20-40程度が最適値。
  • CV5 最大電圧(0-255)で、最高速度相当にする値を設定する。車両のスケールスピードにもよるが、150-250程度。
  • CV67-94 スピードカーブ。28段階のスピードの上がり方を決めるカーブを設定する。0-255の値を設定する。

Aのパラメータの解説

0のときは電圧なし、15の時は、100%がフル電圧としたときに、25%を与えることになります。8のときは、12.5%となります。

Bのパラメータの解説

1dは20msに相当します。つまり、15を指定すると、300ms周期でキック電圧を与えます。0で常時キック電圧を加算となります。

BEMFを用いたPI制御

坂道でも安定したスピードを実現できる、BEMF(モータの誘起電圧)を速度検出値として用いたPI制御機能です。

使用するCVは以下となります。

  • CV10 BEMF cutoff(無効にする最低速度値。いわゆるオフセット。)
  • CV54 BEMF係数。16で1.0。64で64/16=4.0倍。大きくすると、最高速度は遅くなる。
  • CV55 PI制御のP項
  • CV56 PI制御のI項

CV10 BEMF cutoff係数

BEMFを検出する際に、検出した値(速度)の下限値を決めるものです。
BEMFは通常、数%のオフセットを持っているため、このオフセット+αを無視するように調整しないと、低速がうまく回せません。

数%程度の値を入れるので、通常はCV10=8~16 程度を入れてください。割合でいうと3~6%となります。

CV54 BEMF係数

BEMFの検出電圧と速度を一致させるための係数で、値を小さくすると速度が出やすくなります。小さくしすぎると、飽和してうまく制御ができなくなるため、通常は2~5倍程度の値で調整をしていきます。

CV54=32~90の値を入れてください。モータによって、値は異なります。

モータ制御機能を補佐する機能

パルスアシスト機能

モノが動き出すときに静止摩擦という現象が発生するため、パルスアシスト機能は、この静止摩擦の影響を低減するための機能です。静止摩擦があるため、車両の走り始めが渋くなるケースが必ず発生します。パルスアシスト機能は、静止摩擦の影響を小さくするように、モータにかかるパワーを少しだけブーストする役目があります。モータや車両の重さに応じて、大きすぎず、小さすぎずの絶妙な値の設定が必要になります。

画像の説明

パルスアシスト機能を使用しない場合、CV64=0,CV65=0としてください。
パルスアシスト機能を適用する際は、まずはじめに初期値としてCV64=15,CV65=205を設定します。その後、CV64を下げる(上げる)方向で、走らせながら試していただくと良いかと思います。

目標はSpeedStep1 (一番最小の走る速度)において、最低速度※の1/2~2/3程度になる速度です。

※アシスト無し時で減速時に止まる直前の速度

下の図を説明します。一番左の時間(msはミリ秒)は、パルスアシスト機能を動かす時間です。パルスアシスト機能は、一瞬だけ動かしますが、その一瞬を微調整できます。デフォルトはCV64=15としていますので、パルスアシストの時間は15msで「通常」の設定となります。パルスアシストの時間を長くすると、飛び出している時間が長くなります。モータの仕様によって、長めにしないと走り始めない場合がありますので、後述のCV65だけでは足りない場合は、CV64の時間を少しずつ大きくしてみてください。

CV65は、パルスアシストする力の度合いで、205を標準としていますので、Dutyが40%となります。CV65の値を小さくすると、パルスアシストする力が小さくなります。車両が飛び出す場合には、CV65を小さくすると、飛び出しが収まりますので、ちょうどよい下限を見つけてください。

画像の説明

DSSPで設定することもできます。パルスアシストの設定項目が3つ用意されています。

画像の説明

パルスアシスト調整は、左側の表の横方向の-3~0~+3の調整項目が該当します。

画像の説明

PWMキャリア機能(CV9)

PWMキャリア周波数を設定できます。CV9に設定できる値は以下の通りです。
コアレスモーターなどを使用する場合には、PWMキャリア周波数を高く設定する方が良いといわれています。

PWMキャリア周波数が高いと、より滑らかな動きとなります。一方、低速時はパワーが出にくい傾向があります。
PWMキャリア周波数が低いと、低速時はパワーを出しやすくなります。一方、ガクガクとしやすい傾向があります。特に12kHz以下では、キーンという音が気になる場合があります。

CV9設定値対応するPWMキャリア周波数
032kHz
124kHz
216kHz
312kHz
410kHz
58kHz
66kHz
74kHz
82kHz
91kHz
10500Hz
11250Hz
12130Hz