Bluetoothによる音声出力テスト2

 前回に机上で簡単なテストを行ないうまく動作しましたので、もう少しテストしてみました。小型スピーカーがNゲージの車体には収まらないので、コンテナカーに載せてテストを行ないました。まず、各社のSLとKATOは旧タイプSL(旧式モーター)と新タイプSL(コアレスモーター)もテストしました。

 各社のSLのテスト
Bluetoothによる音声出力テスト

動画
1.KATOの旧C11→ACEのE102→KATOのD51→TOMIXのC571(不調)の順でテスト
 

2.KATOのD51が上り坂をあえぎながらドラフト音を響かせての走行がいい


【追加テスト】
 TOMIXのC571を追加で机上テストしてみたところ、一応、動作するがモーターの違いかおとのリズムにムラがある。線路をクリーニングしてみたがかわらず走行自体にムラがない、フライホイールの効果かTOMIXのモーターはムラが出やすいかもしれない。

 キハ58のサウンドカードもテストしたが、格納されている音声が車体格納よりも運転席の音声なので違和感があった。Bluetoothで音を飛ばす意味がない。こサウンドカードのテストではサウンドボックスが誤動作していた。どうして?

結論として
 SLまたは列車の走行している音を録音して、その音をレコーダーやPCなどで再生してBluetoothで車両に飛ばす方がリアリティーがある。サウンドボックスで利用してBluetoothで音を飛ばすのは、SLの場合は汽笛、排水、制動、ドラフトで利用できるが、その他の場合は、汽笛とエンジン音だけである。DCCに比べた音の種類が貧弱である。DCCの甲高い音も耳障りで嫌いで、一長一短ですね。

 サウンドボックスについて、ドラフトなどの基本機能は内蔵して、音源はSDカードで供給してたり、ユーザーが作成して楽しめるようにしてほしかった。あまり大きくないレイアウトであれば、敢えてワイヤレスにして車両から音を出すほどでないように思う。今後に期待したい。


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    Bluetoothによる音声出力テスト1

     考えてみれば、本体の加工が必須で高価なDCCを嫌っていろいろチャレンジしてきました。PWM方式のパワーパックを自作製作したのが、偶然ではありますが室内灯もPWMをコントロールすることで消灯から全点灯まで無段で可変が出来るようになって来ました。

     今までパワーパックに出来る限りの機能を盛り込んできました。これからは、Nゲージでは難しいかもしれませんが、無線でコントロール時代にならなければいけないといけません。まず、鉄道模型で簡単にアプローチできるのが音声です。動く車両から音を出力させるのには、やはりBluetoothを使った無線での出力でしょう。

     ただ、Nゲージではスピーカーが小さくなり過ぎてちゃちな音しか出ないので諦めています。そこで、テスト的にHOで出来そうな技術検討をしてみました。

    実験用に購入したものは
    ・Bluetoothの音声トランスミッター(充電中も送信できるものを選択)
    ・Bluetoothの小型スピーカー(鉄道模型サイズのものを選択)
    実験用に購入したもの

    Bluetoothの音声トランスミッターの中身
    Bluetoothの音声トランスミッター

    Bluetoothの小型スピーカーの中身
    Bluetoothの小型スピーカー
    小型スピーカー
     約30mm□なのでHOには載せられそうである。

    準備
    ・両方とも内蔵バッテリーをUSBでまず充電
     トランスミッターーは6時間/1充電(待機時140時間)
     小型スピーカーは1.5時間/1充電(待機時20時間)
    ・Bluetoothのペアリング
     2つをBluetoothのペアリングで接続設定する(機器によりやり方は違います)
     一度、ペアリングすれば次回は電源ONで自動的にペアリングする。

     ペアリングの設定中(簡単でしょ)
     

    実験
    ・音源はKATOのサウンドボックの出力またはPCの出力
    ・3.5mmオーディオプラグを各々の音声出力に繋ぐ

     KATOのサウンドボックのLINE OUTにオーディオプラグを挿し込む
    LINEOUTに接続 
    本格的に利用する場合には、サウンドボックの中に格納して切替えられるようにすれば、邪魔にになりません。そのために充電中でも送信できる商品を選択しました。ボックス内で5V電源を作って常に充電しておくようにすればいい。パッケージを開けて回路だけを格納するのであれば、LEDとペアリングのためにSWを付ける必要があります。

     小型スピーカーを模型に載せて走行させながら音を出す。HOでないのが残念です。
    机上で感棚テスト
     動画
     
     3000円程度で迫力のある音が出せれるので感激ですね。車両ごとに1ペアを組んでおけば。再設定する必要もなく簡単に音を楽しめますが、やる過ぎると周辺からうるさいと苦情が出てきますから、家族や周辺の方への配慮もお忘れなく。
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      KATO サウンドカード キハ58系を購入

       KATOのサウンドカードでやっとディゼルカー用が発売になりました。キハ58系のディゼルカーの音が楽しめます。ディゼルカーといえばやはりエンジン音でスタート時と加速時と停車時ですよね。停車時は無理かもしれないが惰行で代用できそうです。どんな音になっているか期待して試してみました。

       KATO サウンドカード キハ58系
      サウンドカード キハ58系
      説明書

       停車時のサウンド
       

       キハ58で机上テスト
       
       ATSのキンコンカンコンの音がいいですね。録音して他の車両でも使えますね。
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        KATOのSOUND BOX(サウンドボックス)を分解

         KATOのSOUND BOX(サウンドボックス)を分解してみました。

         KATOのSOUND BOX(サウンドボックス)のパネル
        SOUND BOX本体

         ゴム足を取るゴム系接着剤を取る
        ゴム足を取る

         6箇所のネジを取ると本体を開けられる
        6箇所のネジを取る

         配線に注意してケースを開封
        ケースを開封

         基板の裏側には2200μF25Vの電解コンデンサー
        基板の裏側

         基板の表側に回路構成
        基板の表側
         基板上部から回路構成を見てみると
        ・スピーカーの出力アンプは8ピンの47HFと捺印のIC
        ・MICアンプとライン入力アンプは14ピンのLMV824のオペアンプ
         基板中央部
        ・検出回路は14ピンのLMV824のオペアンプ
        ・PWM回路には2つの8ピンのIC(不明)
        ・中央にシール貼ってある小さいLSI(マイコン?)
         出力回路
        ・ショットキーDiのSK34が2つ並ぶ
         サウンドインターフェイス部
        ・TIの74ALVC125の電圧変換(5V/3.3V)の4bitバスバッファ

         中央に不明のLSIには手書きのような印
        不明のLSI
         今回、サウンドボックスを分解したのは、「通信ポート」に何が繋がっているかを探してみたかったのですが、不明のLSIから直接出力されているようで、LSIの出力ポートからソフト制御で出力されてくるようです。そのため、通信方式はわかりませんでした。開腹しましたが、残念ながらそのまま何もせず閉じました。

         最も原始的な方法ですが、端子部分のみ引き出し配線でケースの外に引き出して別のパワーパックからコントロールすることは出来ます。しかし、それよりは基板ごと自作のパワーパックに内蔵した方がスマートなようなので、検討してみたと思います。

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          KATO SOUNDBOX用サウンドカード<C57・C59>

           KATのOSOUNDBOX用サウンドカードにまた1つ追加発売されたのが、SOUNDBOX用サウンドカード(22-202-8)で購入して試してみました。 SOUNDBOXに添付されていたサウンドカード以外にSL用サウンドカードとしては2つ目となります。

           3つのサウンドカード(左から添付カード、<C12・C56>カード、<C57・C59>カード)
          3つサウンドカード

           3つのサウンドカードの音をボタンで比較
          (最初は添付カード、2番目は<C12・C56>カード、3番目は<C57・C59>カード)


           3つのサウンドカードのブラスト音を比較
          (最初は添付カード、2番目は<C12・C56>カード、3番目は<C57・C59>カード)


           人によって好みが分かれるとは思いますが、今回の音はあまりよくないようです。実物は汽笛とブラスト音ともにもっと低音で響いているのではと思います。期待したのですがあまりにも軽い音で重厚感がないように思います。汽笛に関しては自作のパワーパックの音の方が遥かに良い音がします。実物の音をLSIに録音しているので、サンプリング周波数が低くてもいいのは当たり前ですが。自作のパワーパックのスピーカーの直径はSOUNDBOXの半分ぐらいの安いものですが十分ですね。

           参考:自作のパワーパックの汽笛


           ディーゼル機関車のサウンドカードが出ない限り追加購入はしない予定です。
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            KATOのC12/C56用サウンドカードを入手して比較テスト

             KATOからC12/C56用サウンドカード(22-202)が発売されて早速入手しました。
            新サウンドカード
             基本的な操作ボタンの配置は標準で付属してくるサウンドカードと同じです。
            1.汽笛
            2.排水
            3.制動
            4.注水
            5.絶気
            6.投炭

            KATOの動画にリンク


             台紙を広げると、サウンドボックスのボタン部分にかぶせて使える機能説明のラベルが用意されています。これは便利ですが、オマケ程度でいかにも裏表紙的で見栄えはよくありません。操作ボタンのゴムの感触がよくないのでどうせならシールの方がよかったように思います。
            新サウンドカード

             机上で標準のサウンドカードと新発売のC12/C56用サウンドカードを比較してみました。
            机上で比較テスト

            標準付属のサウンドカード

            C12/C56用サウンドカード


             比較すると汽笛は確かに違いがわかりますが、それ以外はあまり差がないように思えます。ドラフトと投炭が少し違うかな。微妙です。

             標準のサウンドカードと同じように3種類の汽笛を切替えることが出来ます。

             ボタン1とボタン2を同時に押してLEDが点滅したらボタン1で切り替わります。
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              KATOの [22-101] サウンドボックスが早くも再生産

               KATOから[22-101] サウンドボックスが1/29に再生産して出荷されるとの予告が出ていました。相当に売れているようですね。各種のサウンドカードがまだ販売予告されていないので、他の音は工夫が必要です。

               そこで、発電機を搭載している客車の音の再現に1つのアイデアを検討してみました。回路的には簡単で録音再生用ICのAPRO9600を利用してリピートモードで再生して、電源バックアップに電気二重層コンデンサ(2個直列で耐圧5Vに)を載せればある程度は停車中でも音を出し続けることは可能でしょう。
               課題はICが28ピンDIPのためNゲージではサイズがギリギリであることと、ICの製造メーカーも既に生産を打ち切っていることです。2,3個在庫購入しておかないとダメかも。

               そこで小さくて似たような録音再生ICにISD1810というのが見つかりました。
              (録音時間:20秒、動作電源:3〜4.5V)
              ISD1810をベースに作られた録音モジュール、マイク、スピーカ、スイッチ等わずかな部品を加えて録音・再生システムを構築することができるという。詳細は下記のURLを参照ください。
              http://www.aitendo.com/product/3643

              ●機能・仕様
              動作モード:
              (1)PE再生モード:PEボタンを押して再生開始、録音した内容が終わるまで続けて、途中停止はPLボタンを押す
              (2)PL再生モード:PLボタンを押し続けて再生が開始し、PLボタンを離したら再生が停止する
              (3)繰り返し再生モード: LED-とPE をショットして可能
              外形寸法:17.5x15.0x2.5mm、接続:2.54mmピッチ12P(幅600MIL)

               それ以外にも、拡張性は全くありませんが、パワーパック内に組み込む場合は1種類の汽笛なら可能です。車両に組み込む場合にはスイッチ機能をどうするかが問題もです。
               
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                KATOのSOUND BOX(サウンドボックス)を入手

                 KATOから先日発売されたSOUND BOX(サウンドボックス)を予約していたので、本日、配達されてきて無事に入手できました。

                 SOUND BOX(サウンドボックス)
                SOUND BOX(サウンドボックス)

                 説明書以外(著作権上削除)の本体、サウンドカード(蒸気機関車)、ケーブル
                SOUND BOX(サウンドボックス)
                 残念ながら専用電源はありません。KATOのパワーパックのスナップ端子につなげるようになっていますが、そうでない場合には別途、電源を用意する必要があります。手持ちに、DC12VのACアダプターが2つあり、1.2Aと50mAがあるので小さい50mAでテストして問題なく動作しました。(未確認情報:スナップ端子からの電源供給だとピーク電圧がかなり高いという情報もあり、外部電源からの方が安全そうである。

                 本体の背面の情報がなかったので、真っ先に確認しました。外部電源の端子(Φ5.5×Φ2.1)で手持ちACアダプターをそのまま利用できる規格サイズでした。
                 背面
                 気になるのがその隣にある「通信ポート」である。説明書には何も情報がありません。このポートからRS232Cのシリアル通信でこのボックスをコントロールできるのでしょうか(推測)?

                 ところで、テストでファクションボタンを押してみましたが、ファクションボタン5は走行中では力行と絶気が切替わりますが、停車中では給水の音になるで驚きました。なお、まだ試していませんが、1番と2番を同時に長押しすると、3つの汽笛の音程を選べるという情報もあります。

                 今後、カードの種類が増えてくると同時にいろいろな情報が出てくるでしょう。音声出力をカプリングCでレールに流してあげれば、走行中の車両を改造してスピーカーを搭載すれば車両からも音声をだすことができそうですね。

                【追記】
                 外部電源に50mAの小さいACアダプターでも音は出るのですが、走行させるにはパワーが足りず1.2AのACアダプターにしないとダメでした。さらに、私の製作したPWM方式のパワーパックでも動作しました。但し、特徴的なスロー動作やスムーズな動作はせず、DC動作の時と同じになってしまいます。このサウンドボックスでは入力電圧を検知してそのままスルーしていないようで、サウンドボックス内部で再び出力電圧を発生させているようです。

                 従って、ACアダプターもモーター車を動かすだけのパワーが必要であり、PWM方式の入力に対して別の出力に変わってしまうようです。このサウンドボックスの制動はPWM方式に慣れていると急ブレーキで止まるようで違和感があり修正してほしい点です。
                なお、PWM方式の入力電圧はメーカーで保証されていませんので、自己責任でお願いします。

                 また、重連のSLに対して協調して動けば、違和感なく動作します。すべてのモデルをテストしたわけではありませんが、KATOの2019のC62だけは他のSLからかなりスタート電圧とシンクロが外れるのでちょっと違和感がありました。KATO以外のメーカーのモデルも特に問題なく動作しました。

                 結論、音を楽しみたい分にはとても楽しく遊べますが、スロー動作などのスムーズな運転を楽しみたい場合にちょっと問題でサウンドボックスの出力をPWM方式に変更してスムーズな動作にする必要がありそうです。自作のパワーパックからサウンドボックスをコントロールできるといいのですが、やはり通信ポートが気になります。よくやる運転で、単線上に2列車を走行させて退避して追い抜きをするような運転をしている場合には使えない。DCCだとNゲージでは小さなスピーカのため音質が悪すぎて改造してまで導入する気にはなりませんが、こちらは音質がよく改造なしで楽しめるのがすばらしいです。

                 携帯電話のカメラで撮った動画なので解像度が低いですが、雰囲気は出ているので動画にして見ました。(テスト走行の様子)




                 追加テストをしました。同じ自作のPWM方式のパワーパックを分岐して、一方はそのまま直接内回りの線路に接続して、もう一方はサウンドボックを介して外回りの線路に接続しています。従って、スタートとストップは同時ですが、重連も出来る同じD51(2016)なのに全く違う動作をします。サウンドボックを介してしまうと折角のスムーズさが失われてしまうのがわかります。まだ改良の余地がありますね。




                 【動画の説明】
                 内回りの線路はパワーパックそのままで、外回りの線路がサウンドボックスに繋がっています。外回りのD51のスタートが遅く、走行途中で内回りよりも速くなり追ついてきます。一番緩いブレーキを同時にかけて停車させてみると、外回りのD51は急停車してしまいますが、内回りのD51はゆっくり停車します。この現象からサウンドボックス内で出力電圧を作り直していると考えられます。

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                  KATOサウンドボックスのC56はいいね

                   2014年のKATOのサウンドボックスは進化していた。特に、C56のサウンドカートリッジによるデモンストレーションはいいですね。C56のサウンドカートリッジのデモは、ドレインコックも開けたりできようです。

                   C56以外に、C11、C57、C58、C62、D51などで現在時点で動態保存されているSLだけでも揃うとうれしいですね。
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                    ブラスト音再現回路を試作パワーパックに組込み実験

                     試作した2ハンドルPWM式パワーパックにブラスト音再現回路を組み込んでみました。一応、加速ボリュームを上げていくとブラスト音のピッチも上がっていくことを確認できました。機能的には当初の目標を達成できました。
                     ちょっと遊ぶのにはいいですが、加速ボリュームと車速と音とのマッチを取るのが難しそうです。やはり出力電圧だけでブラスト音のピッチを上げていくのは乱暴だったようです。また、もともとホワイトノイズですからスタート時はいいのですが、定速になってからは音がうるさく耳障りにさえなります。

                    問題点
                    (1)車両がスタートしていないのにブラスト音がスタートしてしまう。
                    (2)車速にあったブラスト音のピッチを合わずリアル感がない

                    暫定対応策
                    (1)スタート電圧までブラスト音を切っておく
                    (2)スタート電圧から最高速までの変化に対応して、LED制限抵抗とオペアンプの帰還抵抗を最適値に変更する

                    改善すべきポイント
                    ・スタートと同時にブラスト音がスタートすること
                    ・車速にあったブラスト音のピッチになるように調整できること
                    ・一定速度になったら給気時のブラスト音を切って惰行時の連結棒のみの音にできること

                    市販品でLEDとCDSのカプラーを見つけたので早速交換してテストして見ました。
                    LED-CDSカプラー

                    試作用パワーパックに組み込む
                    試作用パワーパック

                     試作用パワーパックに組み込んでテスト


                     車速にあったブラスト音のピッチになっていないようです。
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                      カレンダ

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