露太本線走行電源速度計追加など

2018/02/12 06:40

前回一糸纏わぬ姿初公開なんて書いて電源ボード写真を掲載しましたが、更新10回目の露太本線のコントロールパネルについて - Nゲージレイアウト国鉄露太本線建設記で既にヌード公開してました（笑）　それとブレッドボードも旧記事B5サイズが正解、どうも最近物忘れだけでなく注意力散漫になっている様です、気を付けなくっちゃ。

それから前回投稿で気になった出力のヒゲ、解析し始めるとハマりそうなので先送りしました。　本題と関係が薄く、現役バリバリ時代の設計ならヘマはしてないかと（汗）

４．速度計の追加
製作して1年ほど息子と遊んだ後、仕事が忙しくなり定年退職まで放置してました、レイアウトへの組込時、速度計を設計して追加しました、設計データが残ってます。

4-1. 状況で異なる速度感
鉄道模型車両の速度感は実際速度とかなり異なります、速度計はこれを補正しないと実感的運転ができません、速度100km/hを例に説明します。

車運転中に踏切遮断機が降り列車が100km/hで通過します。　10両編成通過時間7.4秒、非常に速く感じます、距離が5-10mと近いからです。

100km/h走行する列車内から外の景色を眺めます、軽やかに風景が流れ去ります。　視線距離数十mから100m、頻繁にあずさで東京往復した筆者速度感基準はこれです。　街中走行路線利用者は少し違うかもしれませんね、高架線なら筆者と同基準になります。

300mほど離れた小高い丘の上から100km/h走行列車を眺めたらどうでしょうか？、上記2例より遅く感じるハズです。　私達の鉄道模型車両速度感はコレに近いと思います。

★速度感差異の検証実験
レイアウト周回時間計測で実験しました。
①D51牽引貨物列車を60km/h速度感で走行・・・実際速度約75km/h《25%高い》
②キハ58急行列車を100km/h速度感で走行・・・実際速度約130km/h《30%高い》
鉄道模型車両速度感と実際速度は25-30%異なる事が解りました。

4-2. 車種により異なるギア比
大昔の16番では18:1、24:1等のギア比を車種により使い分けてました。　Nギア比は知りませんが、蒸機とDCでは同電圧速度が違います。　速度差計測結果からKATO蒸機はDCの１５倍ローギアードになってます。　これも補正しないと実感的運転ができません。　筆者未所有新幹線はもっとハイギアード？、だったら実際速度はリニア並み（笑）

4-3. 速度計表示特性
『速度感差異』『ギア比差異』に加え、『走行開始電圧』条件を加味して設計した速度計表示特性は下図の様になってます。

KATO蒸機は約2.0Vで走行開始します。DCは2.3-2.5Vです。　2Vまでは0km/h表示、ギア比補正するSL/DC選択スイッチで表示速度が1.5倍切り替わります。

D51最高速度は85km/h、キハ58/181最高速度は100-120km/h、最高速度だけならノッチ1で十分ですが加速感の違いを演出する目的でノッチ2/3を使います。

ノッチ2の最高速度表示はこんな具合です。

ノッチ3のDC最高速度170km/hは実際速度約220km/hで新幹線ゾーン、近い将来孫と遊ぶ時に｢もっとスピード出ないの？｣と言われない為の備えです（笑）

4-4. 速度計の設計内容
自作で速度計追加する際の参考に、筆者速度計設計内容を紹介します。

速度計に使用しているのはフルスケール±200mV電圧計です。　出力電圧を分圧して200mV表示を200km/hに読み替えられる様に回路設計します。

出力電圧2.0Vまで速度計非動作にする為、汎用スイッチングダイオードを使います。　前回各ノッチ最高電圧を決める回路にも使ってます。　整流だけでなく0.5V~0.7V電位差源として重宝で、今回の用法もこれになります。

電圧計電源電圧は7-11Vで筆者は9V使用です、計測マイナス端子をダイオード4本で浮かしてます。　出力電圧をSLモードは820Ωｘ4本と68Ωで49.2分の1に分圧、DCモードは820Ωx2＋560Ωと68Ωで33.4分の1に分圧して計測してます、在庫品利用で抵抗数が増えてます。　左端10kΩは停車時表示不安定動作防止のプルダウン抵抗です。

後で苦情来ない様に先に書いておきます、停車時完全ゼロになりません。　わずかなマイナス電圧を表示します、ダイオードで浮かせた悪さと思われます。　電圧コンパレータとアナログスイッチ使えば完全ゼロにできます。　定電圧ダイオードに置き換えれば改善するかもしれません。　ま、売り物ではないので見ない事にしています（笑）

５．ブレーキ操作性の改善
最初に前回記事の加速・惰行・減速について補足説明します。

加速は39kΩで330μFを充電し約60秒で最高速度に達します。　惰行は549kΩ（39+510）で放電し約15分で停止します、全長23mのレイアウト2周以上走りそうです。　ブレーキボリュームを少し回しスイッチONの瞬間84.6kΩ放電となり、停止まで15分が2分20秒に短縮し、クッと速度低下するのが解ります。　更に回せば減速が早くなります。

使用開始して加速・惰行・減速開始は満足しましたが、ブレーキ操作感に少々問題がありました、停目位置停止が非常に難しいのです。　回転角300度ボリューム297度で1kΩ、停止まで1.7秒ですが残り3度でゼロになってしまうからです。