ArduinoによるDCC用バイオメタルファンクッションデコーダの実験

★SmileFunctionDecoder Lightの紹介

★ArduinoによるDCC用バイオメタルファンクッションデコーダの実験

本デコーダーはArduino というオープンハード、オープンソフトウエアを使用して作られております。
DCC用バイオメタルファンクッションデコーダーです。
バイオメタルとは、トキ・コーポレーションが販売しています、電流を流すと筋肉のように動く、細い繊維状のアクチュエータ
（駆動装置）です。
フルメタル・パニック内のマッスル・パッケージと呼ばれる、電磁収縮筋が連想されますｗ

サーボモータの代わりの駆動系のアイテムとして機械式ではなく電気をＯＮ／ＯＦＦすることで動かすことが出来ます。

今回試用するバイオメタルはBMF100というタイプを使用します。

BMF100のパラメータを計算しておきます。
長さ20cmを使用します。

■抵抗値を算出
　カタログより135Ω/mより
　135Ω:100cm=x:20cm
　x=27Ω
■電流値を算出
　SmileFunctionDecoderは5Vの電源を使用するので、
　5V÷27Ω=0.185A
　より、標準駆動電流(200mA)以下なのでok。SmileFunctionDecoderの三端子はちょっと厳しい
■収縮時の長さを算出
　カタログより実用運動ひずみ4%より
　200mmx4%=8mm みじかっ

実験全体図、スロットルの制御はDCS50K、オシロスコープでDuty比を観測しています。

全体

収縮前

収縮中

★SmileFunctionDecoder BioMetal スケッチ

たいした事やっていませんが、バイオメタルの伸縮制御はスロットルの設定で5VのDuty比を変えて制御させます。
スロットル0でPWM0%、スロットル128でPWM100%

■回路図

SmileFunctionDecoderのV4端子が+5V、PWM制御が出来るO4間にバイオメタルを接続します。
※R4は未実装です

■スケッチ

受信したスロットル値(gSpeedRef変数に格納されています）を2倍にしてpwmRef値(255でPWM全開)としています。
スロットル値を0にしても若干もれています(^^;
※もれないようにすることも出来ます。（ちゃんと書いてないだけです）

バイオメタルスケッチ

★実験動画

★考察

SmileFunctionDecoderを使用すれば、簡単なスケッチでバイオメタルの制御を行えることがわかりました。
今回はスロットルに同期させていますが、ファンクッションでもON/OFFまたは、PWMのDuty幅を変えながらじわりじわり
の制御も可能です。
パンタグラフの昇降スピードを変えたりですね。
バイオメタルですがBMFシリーズはONで4%縮むのでうが短いですね。BMXシリーズだと50%縮むのでかなり使えそうです。
バイオメタルは定格200mAなので5Vは三端子レギュレータが厳しいので、12V系から電源を取ったほうがよさそう。
または、数十Ωの抵抗を直列に接続して電流値を下げても良いですね。

注意
バイオメタルの外皮は絶縁されていない。
長さによって抵抗値が変わってくるので、デコーダーを壊さないように直列に抵抗を付けて電流制限が必要。

★リンク

HAYABUSA Train Factory Blogさんのブログでパンタグラフ自動昇降の可能性を公開しています。

メルクリンのアンカプラにバイオメタルを使用しています

2017/04/30 1版