ワンコインＦＬデコーダ３ （One Coin FL Decoder 3）
３００円以下の激安ＤＣＣデコーダ！
サイズワンコイン！部品代ワンコインを目指した、ＤＣＣファンクションデコーダをご紹介します。ＦＬデコーダは特に安価に製作できます！
（2016.2.6時点で１個あたり２９０円で製作できます。）
■ＦＬデコ－ダ
サイズは約26Ｘ10mm（スマイルコネクタ切断時：約18ｘ10mm）です
■両極性Ｆｘデコーダ
サイズは約26Ｘ10mm（スマイルコネクタ切断時：約18ｘ10mm）です
モータ対応のワンコインデコーダ３のページはこちらです。
ワンコインデコーダの旧バーションは別ページを参照ください。
トピックス
2016.01.11 C1,C2コンデンサ容量変更1uF（回路図の容量を適宜読み替えてください。）
2016.01.04 サンプルソフトVer3.2beta公開しました。
（DIRECTモードにおけるCV読み込みをバイト単位に加えビット単位での読み込みサポート。DSmainR5確認済み。）
（一部環境でPIC12F629,675の動作が不安定の件は、DCC信号読取タイミング値の変更0x07->0ｘ08で対応します。）
2016.01.01 正式サポートをPIC12F683の一本に絞ります。（一部環境でPIC12F629,675の動作が不安定なため。）
サンプルソフトVer3.10beta公開しました。
（技術協力体制を構築させていてだいている、Desktop Station DSmain シリーズでの動作を考慮し、
DIRECTモードでのCV書込みのサポート。方向切替時にF0ファンクション出力を即時に反映するように改良）
2015.11.23 スマイルコネクタを導入し、作りやすさ、導入しやすさに配慮したワンコインＦＬデコーダ３の公開開始
はじめに...
鉄道模型をDCCシステムで楽しんでいる方が増えてまいりました。私も導入してからというもの高価なデコーダを買っては所有車両に搭載工事を行ってきました。ある日ふと、購入したデコーダを眺めているとPICマイコンが搭載されていました。電子工作でよく使われているPICマイコンなら、デコーダを自作できるかもと思い、研究をはじめました。
どうせ作るなら多くの人がDCCを導入しやすくするために、サイズも費用もワンコイン（５００円程度）で製作できることを目指し開発を進め、完成したのが「ワンコインデコーダ・シリーズ」です。
改良版第三弾の「ワンコインＦＬデコーダ３」は。「ワンコインデコーダ３」と同様に、やあさん、スマイラ―さんのアイデアである、スマイルコネクタと同じ6ピンのカードエッジコネクタ搭載し、表面実装パッケージのPICマイコンへのソフト書込みの敷居を低くするように専用基板を作成致しました。（もちろん頒布も行っています）
※ただし、スマイルコネクタPIC版(Type-P)はワンコインデコーダシリーズ専用になります。
また、PICマイコンの書込み器を所有していない方のために、簡易版のSimplePICKit2の頒布も開始しました。
Ｆ０ファンクション用のデコーダです。外部コンデンサ用端子も装備し、終電が不安定な車両への配慮を行いました。
一般的な青、白、黄色線で接続するＦＬデコーダタイプに加え、ライトユニットライトユニットの改造が不要な両極性FX専用デコーダも別基板別基板で用意しました。（ソフトは共通です。）
「ワンコインＦＬデコーダ３」では部品の入手製を考え、秋月電子で入手可能な部品を中心に選定し、回路、ソフトの変更を行いました。
Ｚゲージでも搭載できるように回路の簡素化による部品点数の削減による小型化と、半田付けしやすい比較的大きいサイズの表面実装部品にこだわり、製作しやすく、組み込みしやすいデコーダとなるように工夫を行っています。
| ご注意： ・本サイトの情報を元にした製作等に関わる破損、傷害等につきましてはご自身の責任のもとでお願いします。 ・ご紹介している方法は一例です。一部部品を規格外で使用している部分があり、最善の方法とは限りません。 ご自身でもご検討いただければ幸いです。 ・使用する部品の規格を確認のうえ必要であれば定数、回路の変更等をお願いいたします。 |
概要
NMRA規格のコマンドを受信し動作するＤＣＣのデコーダです。ただしNMRAが規定するすべての内容を盛り込んではいませんので、準拠とは申しません。ご注意をお願いします。
マイクロコントローラーには電子工作で人気のあるマイクロチップテクノロジー社のPICマイコンを用います。8ピンのPICマイコンであるPIC12F683を使用します。（プログラムワードが１Ｋである安価なPIC12F629,PIC12F675も使用が可能ですが、一部環境で動作が不安定なのでの時はＡＳＭソースのDCC信号受信タイミング調整を行う必要があります。今後の発展性も考えプログラムメモリが２ＫワードあるPIC12F683を推奨します。）
（書き込むソフトを各々別に用意して対応します。基板は共通です。）
3216サイズの抵抗が秋月電子で購入できませんが、当サイトで基板とともに頒布していますので、ご利用ください。それ以外の部品は秋月電子で調達してください。
プログラムは、各PICマイコンに応じた、アセンブラソース３種とHEXファイル３種を公開いたします。（適切に書き込んでください。）
電源にはDCC信号電流を整流しDC12Vを生成しています。また、マイコン回路自体は5Vで稼動させるので、78L05を搭載し、5Vを生成しています。PICマイコンでFET回路、もしくは、Ｈブリッジ回路を制御できる信号を生成します。FETはuPA2753GRを、ＨブリッジBD6231F-E2を使用しており、いずれも秋月で入手可能でます。
モータの制御に使用するＤＣＣデコーダはこちらのページを参照してください。
特徴
F0ファンクションの正方向、逆方向をサポート（電流Max500mA程度） サイズは約26Ｘ10mm（スマイルコネクタ切断時：約18ｘ10mm） Ｆ０制御は１２８ステップのみならず、古典的な１４，２８ステップでもサポート アナログ運転もサポート（性能は仕組み上、補償できません） 2桁アドレス(001～128)、４桁アドレス（0128～9983）サポート ＣＶ値の書き込みはＯＰＳモードに加え、Ｐａｇｅモード、DIRECTモードもサポートしました ＣＶ値の読み込みも可能になりました。（Ｐａｇｅモード、DIRECTモード） アナログ運転もサポート（性能は仕組み上、補償できません） 2桁アドレス(001～128)、４桁アドレス（0128～9983）サポート。 ＣＶ２９の設定により、前後進の入れ替えが可能。 基板を変更することで、通常モードと両極性FX専用デコーダモードを作り分け可能回路図
■ＦＬデコ－ダ
回路図 ＦＬデコ－ダ版 (pdf) はこちら■両極性Ｆｘデコーダ
回路図 両極性Ｆｘデコーダ版 (pdf) はこちら回路図です。EAGLEで作成しました。
2016.01.11 C1,C2コンデンサ容量変更1uF（回路図の容量を適宜読み替えてください。）
回路の説明
回路を簡単に説明しておきます。レールからの電力をショットキーバリアダイオードを介して整流します。電流容量は1Aあれば十分でしょう。 10μFのチップ積層コンデンサで平滑し直流12Vを得ます。１２ＶはFETやＨブリッジを介して、LEDや電球に電流を供給する電源になります。３端子レギュレータＩＣ（78L05）を用いてPICマイコンの電源となる５Ｖを得ます。
レールからのＤＣＣ信号は３３ｋΩの抵抗を介してＰＩＣマイコン（PIC12F683等)のGP2端子に入力します。マイコンでソフト処理された速度信号はファンクション（方向別）信号としてGP4,5端子に出力されます。
ファンクション制御を行うために、。FETはuPA2753GRを、ＨブリッジBD6231F-E2を使います。
各端子の使用方法は次のとおりです。（もしも、入れ替える場合はＡＳＭソースを直してください。GP3は入力専用です。）
GP2 ; DCC信号入力（推奨）
GP4 ; F0出力（逆方向）
GP5 ; F0出力（正方向）
集電が安定しない車両に搭載すると電源電圧が不安定になりＰＩＣマイコンがリセット繰り返し、走行がギクシャクする場合があります。この場合、外付けコンデンサ回路を設けると改善できる場合があります。（詳細は後述します。）
部品リスト
パーツ集めで秋葉原等の電気街に足を運ぶのも電子工作の楽しみのひとつですが、最近はネット通販を上手に利用し部品あつめをすることも便利かと思います。3216サイズのチップ抵抗以外は秋月電子ですべて入手できます。3216サイズのチップ抵抗と基板は、当サイトの頒布を活用頂ければと思います。
表中の金額は秋月電子のWebを参考に見積しています。部品の纏め売りで単価が安くなっている部品を私が良く利用するので少量の部品を調達すると割高になる場合があります。まとめ買い欄に「＠」印があるものはまとめ買いした際の単価を示しています。
ワンコインデコーダの名目どおり、安価（５００円以内！）にすることができました。部品点数の削減効果が大きいと思います。
また、リスト以外に「ハンダとこて等の工具」、「電線」、「ユニバーサル基板（場合によっては専用プリント基板）」「（必要に応じて）ＩＣソケット」等の用意が必要です。
ワンコインＦＬデコーダ３部品表
■ＦＬデコ－ダ| 部品 | 部品番号 | 仕様 | 個数 | 入手先 | 参考単価 | 備考 |
| チップ抵抗 | R1 | 33KΩ | 1 | 頒布 | 基板に同封 | 3216サイズ |
| チップコンデンサ | C1,C2 | 1uF/25V | 2 | 秋月 | @5 | |
| PICマイコン ※ | IC1 | PIC12F683T-I/SN | 1 | 秋月 | @150 | いづれか |
| PIC12F629T-I/SN | 秋月 | @90 | ||||
| PIC12F675T-I/SN | 秋月 | @70 | ||||
| 三端子レギュレーター | IC2 | TA78L05F | 1 | 秋月 | @25 | |
| デュアルMOS-FET | Q1 | uPA2753GR | 1 | 秋月 | @25 | |
| ショットキーバリア ダイオード |
D1,D2,D3,D4 | RB160M-30TR | 4 | 秋月 | @15 | いづれか |
| SS2040FL | 秋月 | |||||
| 専用プリント基板 | PCB | スマイルコネクタPIC版(Type-P) | 1 | 頒布 | @100 | |
| 熱収縮チューブ | Φ10×0.25×1ｍ | 秋月 | - | |||
| 参考合計価格 | 290円 | 2016.2時点 | ||||
（一部環境でPIC12F629、675の動作が不安定
■両極性Ｆｘデコーダ
| 部品 | 部品番号 | 仕様 | 個数 | 入手先 | 参考単価 | 備考 |
| チップ抵抗 | R1 | 33KΩ | 1 | 頒布 | 基板に同封 | 3216サイズ |
| チップコンデンサ | C1,C2 | 1uF/25V | 2 | 秋月 | @5 | |
| PICマイコン ※ | IC1 | PIC12F683T-I/SN | 1 | 秋月 | @150 | いづれか |
| PIC12F629T-I/SN | 秋月 | @90 | ||||
| PIC12F675T-I/SN | 秋月 | @70 | ||||
| 三端子レギュレーター | IC2 | TA78L05F | 1 | 秋月 | @25 | |
| フルブリッジドライバ | IC3 | BD6231F-E2 | 1 | 秋月 | @180 | |
| ショットキーバリア ダイオード |
D1,D2,D3,D4 | RB160M-30TR | 4 | 秋月 | @15 | いづれか |
| SS2040FL | 秋月 | |||||
| 専用プリント基板 | PCB | スマイルコネクタPIC版(Type-P) | 1 | 頒布 | @100 | |
| 熱収縮チューブ | Φ10×0.25×1ｍ | 秋月 | - | |||
| 参考合計価格 | 445円 | 2016.2時点 | ||||
（一部環境でPIC12F629、675の動作が不安定
参考単価はまとめ売りの金額を数量で割った参考の単価です。
秋月電子の情報はリンクのページからたどって見てください。
とくに通信販売で入手される場合は、単価、員数、送料で条件が変わってきますので、よく勘案してから注文しましょう。
部品の概要
ワンコインＦＬデコーダ３で使用する部品を紹介します。
チップ抵抗 ３３ｋΩ （3216サイズ）
（写真は「303」表示の30ｋΩです。33kオームは「333」表示です。）
3216サイズと呼ばれる、3.2ｘ1.6mmのサイズも抵抗です。秋月で扱っていないので、頒布しているプリント基板にセットしています。
部品の向き（極性）はありません。
チップコンデンサ （3216サイズ）
チップ抵抗と同じ３２１６サイズを選定しています。
電圧は12Vと5Vなので耐圧25V品と6.3V品を使用しました。極性はありません。
袋から開封すると選別できなくなるので、半田付けする際に注意しましょう。
PICマイコン : PIC12F683T-I/SN
PIC12F629T-I/SN、PIC12F675T-I/SNも刻印以外の外観は同じです。
PICとはマイクロチップテクノロジー社のワンチップマイコンのことで、電子工作ではよく利用されているマイコンです。
プログラムメモリ容量が２Ｋワードある8ピンのPIC12F683T-I/SNが推奨です。プログラムメモリ容量が１Ｋワードで安価なPIC12F629T-I/SN、PIC12F675T-I/SNも利用可能ですが、一部環境で動作が不安定な報告を受けています。ASMソースのDCC信号受信タイミング調整 標準値 0x08を調整する必要があります。（標準値変更0ｘ07->0ｘ08 2016.01.04）
プログラムの書き込みには、Pickit2等の書込み器（プログラマー）を使用します。
面実装（SOP版）の書き込みには従来、秋月のアダプタを利用していましたが、スマイルコネクターPIC版（Type-P）の導入でデコーダ基板で直接書込みができるようになりました。
部品の向き（極性）があります。
※PICなどマイクロコントローラーは目的の動作をするようにプログラムを書き込んで使う部品です。
プログラムを書き込まないで製作した場合は動作しません。
3端子レギュレータ：TA78L05F
3端子レギュレータとは電源ICの仲間です。
変動する電源から、安定した決まった電圧の電源を生成する目的に用いられます。
SOT-89パッケージです。部品の向き（極性）があります。
デュアルＭＯＳＦＥＴ ： μＰＡ２７５３ＧＲ （ＦＬタイプのみ）
デュアルＭＯＳＦＥＴのうち、秋月で入手できるμＰＡ２７５３ＧＲを使用します。 ファンクション回路の電流を制御するためのＦＥＴがワンチップに２回路入っています。
外観とリード線の名称はデータシートを参照してください。
フルブリッジドライバ：BD6231F-E2 （両極性Ｆｘタイプのみ）
ファンクション回路の電流を制御するためのＨブリッジ回路がワンチップに入っています。両極性にするためにＨブリッジ回路を使用します。秋月で扱っているドライバから選定しました。
外観とリード線の名称はデータシートを参照してください。
ショットキーバリアダイオード：RB160M-30TR、SS2040FL
（写真はRB160M-30TR）
DCC信号を整流し、直流電力を得るためにブリッジダイオードを用います。秋月電子で入手できるショットキーバリアダイオードから２種を選定しています。
お好きなほうを選んでください。部品の向き（極性）があります。
専用プリント基板
製作するタイプによって、プリント基板を使い分けています。
■ＦＬデコ－ダ
■両極性Ｆｘデコーダ
当サイトで頒布している専用のプリント基板です。スマイルコネクターPIC版（Type-P）を装備し、面実装のPICマイコンへの書込みを容易にしています。
※重要 スマイルコネクタPIC版(Type-P)はワンコインデコーダシリーズ専用になります。
DesktopStationのデコーダ（Type-A）を挿入すると破損します。注意ください。
※重要 基板は何枚か繋がって製造されるため折って切断します。このためバリが残りますので、ニッパーで荒修正し、ヤスリで仕上げます。
きれいに仕上げずに、無理やりコネクタに挿入すると、最悪、コネクタが壊れます。
熱収縮チューブ：Φ10×0.25×1ｍ
プリント基板への半田付け後にショートによる故障を防ぐための絶縁チューブです。
ドライヤーで熱を与えて、収縮させます。
製作方法
「ワンコインＦＬデコーダ３」の製作方法を紹介します。表面の番号順、裏面の番号順に半田付けを行います。
部品と部品の間が狭いので、順番を考えて半田付けを行わないと、作業がとても難しくなります。番号は推奨する順番です。
また、①のＰＩＣマイコンを半田付けした後、いったん、マイコンを書込みして正常に半田付けできているか確認をすると、失敗が少ないです。
（すべて半田付けした後でも書込み可能（書き換え可能）ですが、半田付け不良の際、探求が難しくなります。）
部品配置図です。部品番号は回路図の番号と一致しています。
■両極性Ｆｘデコーダ
■ＦＬデコーダ 部品実装例
（表側）
（裏側）
■両極性Ｆｘデコーダ 部品実装例
（表側）
（裏側）
成功への手引き
まずはＰＩＣマイコンのみを半田付けして、正常に書込みできるか確認します。この時点で正常に書込み出来ないようであれば、半田付けをやり直します。
あせらず半田付けをすることが大事です。部品が小さいので、私はマスキングテープで基板と部品を固定したうえで半田付けを行っています。
書込み方法はこのページを参照してください。
サンプルソフト
「ワンコインＦＬデコーダ３」のサンプルソフトです。
通常はＨＥＸファイルをＰｉｃｋｉｔ２等のライターでマイコンに書き込んでください。書込み方法はこちらのページを参考にしてください。
参考までに、ソースファイルも置いておきます。動作方式の解析、改良等に活用ください。ＭＰＬＡＢでアセンブルしてください。
動作しない場合の調整方法は下述いたしますが、自己責任でのご利用をお願いします。当方でのサポートも致しかねます。
すべてのDCC環境で、動作保証するものではありません。
なお、著作権は主張します。改良版を作成される方は出典を表示のうえ、公開してください。その際、ご連絡をいたければ、リンクを張らせていただきます。
（無断転載は禁止します。また、商業目的の利用も禁止とします。）
尚、ファイルは右クリックし対象を保存を選択して下さい。そのままクリックして保存すると拡張子がtxtになる場合があります。
最新ソフトウェア一覧 （ＦＬデコーダ、両極性Ｆｘデコーダ共通）
| PIC種類 | ファイル種類 | Ver | 日付 |
| PIC12F629用 |  書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.2 beta | 2016.01.04 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.2 beta | 2016.01.04 | |
| PIC12F675用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.2 beta | 2016.01.04 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.2 beta | 2016.01.04 | |
| PIC12F683用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.2 beta | 2016.01.04 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.2 beta | 2016.01.04 |
（DCC信号の0/1判定部はしみずさんのページのDCCデコーダを参考にしています。）
旧Ver ソフトウェア一覧 （ＦＬデコーダ、両極性Ｆｘデコーダ共通）
| PIC種類 | ファイル種類 | Ver | 日付 |
| PIC12F629用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.1 beta | 2016.01.01 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.1 beta | 2016.01.01 | |
| PIC12F675用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.1 beta | 2016.01.01 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.1 beta | 2016.01.01 | |
| PIC12F683用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.1 beta | 2016.01.01 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.1 beta | 2016.01.01 |
| PIC種類 | ファイル種類 | Ver | 日付 |
| PIC12F629用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.0 | 2015.11.11 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.0 | 2015.11.11 | |
| PIC12F675用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.0 | 2015.11.11 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.0 | 2015.11.11 | |
| PIC12F683用 | 書込み用 ＨＥＸファイル |
Ver3.0 | 2015.11.11 |
| プログラム改良用 ＡＳＭソースファイル |
Ver3.0 | 2015.11.11 |
注意：アナログ対応について
アナログ対応はレールの電圧極性を読み取り、モータドライバの方向制御をおこなっているだけで速度制御は供給電圧がそのままモータに加わるようになっています。ＰＩＣマイコンが正常に動作するのには約８Ｖ程度（３端子レギュレータのドロップ含む）の電圧が必要であり、特にＮゲージ等のモータ容量の小さい模型は低速運転が効きない場合があります。ＤＣＣ運転がメイン機能で、アナログ対応は、あくまで簡易機能とお考え下さい。
（ＣＶ初期設定でもOFFにしてあります。）
注意：ＣＶの読み込みについて
ＣＶの読み込みにはコマンドステーションから読み込みするときの応答として、消費電流の増加で応答しています。
モータおよびライトを短い時間だけＯＮの制御をおこない、消費電流を増やしています。
モータ接続せずにデコーダを使用している場合や、ライトがＬＥＤ等で消費電流が低い場合、応答が正常に認識されず、コマンドステーション側でＣVの読み込み処理に失敗する場合があります。（電流値の目安はＤＣＣの規格上60mA以上となっています。）
車両への搭載
動作確認が終了したら、車両に搭載します。モータドライバは出力保護回路が搭載されていますが、過信はできません。ＦＥＴは保護回路無しですので、各部の絶縁には十分に注意しましょう。（最悪、部品が焼損します。）■ＦＬデコーダ
■両極性Ｆｘデコーダ
Keep aliveコンデンサコンデンサ回路はオプションです。集電性能が悪くギクシャクする場合にお試しください。
（ただし、線路電源ON時にコマンドステーションの負担になりますからほどほどにしましょう。）
調整
どうしても、DCC信号の読み込みがうまくいかないようなら、プログラムのソースファイルにある、読み込みタイミングの調整値を変更し、HEXファイルを作成しPICに書き込んでみてください。大抵は初期値のままでＯＫのはずです。
ＣＶ設定
ＣＶ設定については、こちらのページを参照してください。DCS50Kで「ＡＤ４」と表示され４桁アドレスを設定するモードでは、一部DirectモードによるCV設定が行われる場合があります。このため、CV29が正常に書込みされない場合があります。この場合、CV29を新たに設定（CV設定値３８）することで、使用可能になります。
本デコーダでの４桁アドレス設定は、ＣＶ１７，ＣＶ１８，ＣＶ２９を個別に設定することをお勧めします。詳細はＣＶ設定ページを参照してください。
ユーザーサイト
フジガヤ２ 「ワンコインデコーダ３の組み立て」と導入における諸問題の対応 適用障害の日々 「ワンコインデコーダ３の組み立て」と「TOMIX 小田急VSEへの搭載」 がじぇっとろぐ 「ワンコインデコーダ３」と「ミント缶コマンドステーション」の作成 名古屋電鉄 「ワンコインＦＬデコーダ」の製作と、カスタマイズ 沖縄でよんなよんな 「ワンコインデコーダ」の製作 なまけ親爺の模型作り 「ワンコインデコーダ」の製作最後に...
電子工作の経験があれば、自作DCCデコーダが作れると思います。半田付けミスさえしなければ短時間で仕上がってしまいますから、時間をかけて丁寧に作りましょう。
自分で作ったＤＣＣデコーダで運転を思い存分に楽しみましょう！