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鉄道模型工学 粘着特性を測定しよう 泥沼の１週間
粘着特性を測定するための装置を作っています。一抹の不安のある ”本当に狙いどうりの測定が可能か？” を検証するために、予備実験用の装置として準備を進めていますが、意外と手間取ってしまいました。
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■ 予備実験の準備
簡単に実施できる予備実験として、先回の「μ特性を測定しよう ウォームギヤーボックスの細工」（2025/9/2）を参考とし、モータの回転数はオシロ波形より周波数を読み取ってその値をメモします。また、ロードセルの値はArduinoを使って読み取り、その値もメモします。そして、巻取り装置のモータ回転数と動力車のモータ回転数はオシロ波形から読み取った値をもとにして、Excel上で動輪周速度と車速に計算し、すべり率を計算します。さらに、ロードセルの値も加えてグラフ化します。これによって狙いどうりの測定が出来るのかどうかを判断しようとしました。
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まず、必要な機器を揃えてセットしました。
レールへの給電部は、TOMIXのパワーユニットを使用し、動力車はEF65-1124号機にモータ回転数を計測するセンサを取付、通信ケーブルに接続しました。
パルス波形は、整形処理を実施後の端子から取り込み、チャネル１と２に表示させます。
■ 泥沼の始まり
これから、思わに壁にぶち当たり、泥沼に落ち込んでしまいました。その悪あがきの状態をメモしておきます。
● 実験１：オシロ波形を利用しようとした失敗
上記のように準備していざ実験を始めると、綺麗な波形が得られませんでした。階段状のパルスになったり、平均のための値を増やすとフラットなってしまったりで、何がおかしいのか最初は分かりませんでした。
二つのチャネルのどちらにトリガを掛ければ良いのかを考えている時に、やっと気が付きました。二つのチャネルの周波数が異なるのです。当然と言えば当然ですね。
我が安価なオシロでは、どちらのチャネルの波形をトリガにするのかウロウロしていたと思います。一方に指定しても、他方は合わないのが当然です。このため、他方の波形は乱れてしまいます。両方に合わせようとするおタイミングのずれによって綺麗な波形入力が段階上の波形になってしまうのではないかとも考えました。
このような周波数の異なる波形を同時に表示させる方法はあるのだろうかとネット上で探してみましたが、その対処法が見つかりませんでした。
・・・・・・・・・・・・・この方式をあきらめました。
● 実験２：Ardiunoを使う
当初の予定どうり、バイナリカウンタをセットし、Arduino を使てパルスを計測する方法を実施しました。今までも何度も実験してきた手法なので気楽に準備したのですが、でもデータがどうしてもおかしいのです。while 命令を主体にいろいろ実施しましたが、やはりおかしいのです。原因がよく分かりませんでした。
● 実験7：割込処理を使う
巻取り機のモータパルスを割込み処理で実施する方法で実施しましたが、やはり狙いどうりの計測値が得られまえんでした。そして、０とか1とかの値しか出力しなくなりました。これは、てっきりArduinoがダウンしたと判断し、新品のArduinoを注文しました。
製品が届くまでの間に、入力端子に過大な電流が流れたのではないかと心配して、端子入り口に1KΩの抵抗を追加し、割込処理用の配線も追加する工作を実施しました。
● 足腰が弱ってきているので座り込んでの作業を改善する
来月で８４歳になるので、どんどん足腰が弱ってきています。このため、床に座り込んでの作業がきついので、椅子に座って作業できるようにと装置の設置場所を変更しました。狭い作業場所に無理やり押し込みました。
●実験９：新しいArduinoを使う
今度はうまく行くと期待しながら実験するも、結果は前回と同じでした。ガックリです。
ここまで来たら諦める訳にはいきません。ロードセル処理回路を外したり、記述の途中に delay 命令を入れたりといろいろ試した見ましたが、データがどうしても一ヶ所に集まってしまうのです。
実験13まで、諦めずに粘ってきましたが、二つのパルスカウンタを使用するのがこれほど大変なのか思い知らされました。そして、ネットでの改善事例は無いのかと、いろいろ調べてみました。中にはESP32を使うとよいとの情報もありましたが、ややこしいコマンドが並んでいたので諦めました。この通信モジュールESP32は、以前に登山鉄道レイアウトにモニタ式操作盤を適応させ時に使用していたのである。でも、今は取り組む意欲がありません。
● 見つけたぞ！
そこで、もう一度基本に立ち返って、ハード回路のチェックから始めました。オシロを使って各部の信号具合を見ていくうちに、大発見でした。なんとお粗末な単純ミスだったのです。最初からチェックをしておれば、１週間も無駄な作業をする必要がなかったのです。
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次回はその単純な大ポカについて報告することにしましょう。