32.(参考)MP3プレーヤを使ったサウンド機能 その1

名鉄電車にミュージックホーンが欲しいということで、3年前からDCC車に搭載する機能を検討してきま
した。
電子基板を屋根裏に納められるように小型でフラットになる様にチップ部品を利用しましたが、消費電流の
関係でレギュレターICが発熱する問題があり電源部分をどうするか検討していました。
一方、サウンド部分も、プログラムに書き込んでPWMで鳴らす方法でしたので、7000系には良いのですが、
1000系や2000系などビブラートの効いた音は再現出来ません。最近の車輛は、発車予告チャイムも鳴るよ
うになり、音も多様化しており、そこでMP3プレーヤを活用する方法を検討しました。
サウンドデコーダ自身を活用するというのも方法としてありだとおもいますし、まだ検討の余地はあるかも
しれませんが、参考資料としてご紹介します。

MP3プレーヤを使ったサウンド機能

  桜パーツ(http://sakuraparts.shop-pro.jp/)で販売している超小型MP3プレイヤー
   「BuilTone♪Sound♪Micro」を使用しました。価格は、9,800円と少し高価ですが、
   市販品で使えそうなMP3プレーヤとしては最小です。
   

   このプレーヤは、スイッチとMP3ファイルと紐づくので鳴らしたい曲(サウンド)をスイッチで指定出来
   るのが特徴で、MicroSDカードに曲を任意でセット出来る為、名鉄だけでなくいろんな車種に対応
   出来ます。

   2GBのMicroSDカードにFAT16形式でフォーマットして、そこにMP3ファイルを書き込みます。
   書きこんだ順番でスイッチに対応します。
   タイプが3種類あって省電力タイプ、高速応答タイプ、モーメンタリ(onの間動作)の3種類あります。
   モーメンタリタイプがonの時に再生を繰り返します。
   ファンクションデコーダは、F2以外はトグル式で2回押してON−OFFとなります。

   このプレーヤ基板は電源が2.7v〜3.7vとなっており、電源電圧など間違えてしまうと壊れてしまうので
   電源電圧には注意が必要です。また、 基板の幅が16mmとNゲージ車輌にとってはちょっときつい
   ので車体への取り付けには加工必要で車輌によっては車体幅に合わない場合があります。

デコーダプリント基板

   屋根裏に実装を考えて10mm幅で考えていました。10mm幅は、ライトユニットと同じようにして室内
   灯機能も備えることや、床下の機器の間に実装も考えてのことでしたが、サウンド機能専用と割り
   切ってもう少し余裕を持って14mm幅で考えることにしました。

 電源回路

   スピーカーを鳴らすと200mAぐらい消費します。
   デコーダの電源は、5vでレギュレターICを用いています。MP3プレーヤーは3Vであるため、
   レギュレターICでは、電源12vから3vに電圧降下させるとその差の9vが電流に比例して熱となります。
   このため一般的にはレギュレターICに放熱板を用いるのですが、車体に実装する場合に容積の小さい
   Nゲージでしかもプラ車体にには向きません。このため電源部分にスイッチング方式を採用しました。
   レールから取った電源は、ダイオードブリッジで整流され約12Vの直流になります。DC-DCコンバータ
   MC34063A (SOPタイプ)を使用し、ここで3.6vに変換します。容量は500mAまで対応出来ます。
   マイクロインダクタは、220μHでコンデンサは470pFです。
   電圧を決める抵抗は、12kΩと24kΩです。 ショットバリアキーは1S2を使用しました。

 離線による電源断対策

   レールからの接触不良などで、電源が瞬断してしまうと、MP3プレイヤーも電源断となり、再生が
   中断してしまいます。 ちょっとした瞬断を防ぐのに3.6vのスーパーキャパシタをいれて、瞬断時に
   リセットされないように対応しました。
   デコーダ側は、ファンクションのON/OFFのみで電源の瞬断による影響は出ないので対策はしません。

 MP3プレーヤ駆動

   デコーダからMP3プレイヤを駆動させるためにはトランジスタをスイッチ代わりに使用します。
   ファンクションは最大5つ使用しますので、東芝製の面実装のトランジスタアレイ
   「TD62083AFNG」を使用します。内部に入力抵抗が含まれている為に、PICと直付け出来る
   ところが利点です。

 部品の実装

   今回はトランジスタアレイ「TD62083AFNG」のパターンピッチが0.65mmと狭いので、
   作成したプリントパターンは事前にハンダメッキします。パターンにあらかじめフラックスを塗布
   しておき、少量のハンダをハンダゴテを使いパターンをなぞってメッキします。メッキ後は、フラ
   ックス洗浄液で洗浄します。
   トランジスタアレイは、メッキ後の基板にフラックスを塗布し、パターンに足が合うように載せて、
   ピン足にハンダゴテを当てます。基板にメッキしたハンダがコテの熱で溶け、取り付けが出来ます。

   チップ部品でない部品(出力電圧決定用抵抗とインダクタ、保護抵抗)については、パターン面に
   部品実装し、0.8mmの穴で部品を固定します。足が出た部品は裏側で切り取り、フラットにしておき
   ます。

 作成したデコーダ基板
   

 2000系(ミュースカイ)中間車への搭載 (試作版 3.3VレギュレターICが発熱します)
   

 1000系(パノラマスーパー)中間車への搭載
   
    

   MP3プレーヤは基板幅が車体いっぱいなので、天井を開け、窓ガラスが入るように
   車体内部を削ってはめ込んでいます。

サンプル画像

  運転動画(YouTube) *自由席一号車のレイアウトでのデモ映像

   ※運転画像は自由席一号車のオーナー様にご協力頂き、動画での撮影をしております。
     この画像は、自由席一号車のコンテンツとしてYouTubeに掲載しております。  
     リンク:自由席一号車

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