Nゲージレイアウト国鉄露太本線建設記

運転よりシナリー重視コンセプトで、昭和40年代後半の風景再現を目指しレイアウトを製作中です。映像・画像を交えながら、製作記に加え、随想や旅行記も発信します。2016年9月より延伸線建設に着手しました。

電源製作②三角波発生回路

2018.9/26追記しました。


電源製作2回目です、何回で完成する?、全く見当も付きません。


1-2.応用事例(cont.)
矩形波発振回路応用事例をもう一つ紹介します。

Nゲージ 踏切警報遮断機
【『親爺ぃさん』ブログより】
踏切警報機にLEDを仕込む方は多く、僚友『親爺ぃさん』はArduinoで自動踏切を開発しました。 警報機LED点滅回路には古典とも言えるフリップフロップを使った例が多く、『親爺ぃさん』はタイマーICを利用した発振回路を使ってました。

【『親爺ぃさん』ブログより】
で、改めて回路図見ると摩訶不思議なんです、点滅はするけどトランジスタ無駄遣い。 『親爺ぃさん』に聞いたネタ元見てビックリ、個人の「動いたよ~」公開なら笑って済ませても電気関連企業です、これじゃ『親爺ぃさん』が信用するの無理ありません。

【サンハヤト製品情報】
回路図3V表記の電池3本電圧は4.5V~2.7V、でもNE555P動作下限電圧は4.5Vですよサンハヤトさん!、トランジスタも不要、TOMIXにも驚いたけどこれもヒドイです。 でもサンハヤトに悪意があるとは思えません、知らないって恐ろしい、そして知らずに誤情報を撒き散らす、これがネット社会の実情なんでしょうね。


[追記]・・・『oomoriさん』から頂戴したコメントに基づき追記します。
このキット同梱タイマーICはCMOSタイプ互換品の可能性が高く、としたら電源電圧1.5Vまで動作可能です。 部品型番を明示しないのはユーザーに不親切です。

また仮に電源電圧仕様は満足してもLED点灯には電池4本が必要で、3本で点灯させる為の苦肉の策としてトランジスタを使う落第設計です。 新品電池では煌々と点灯し寿命末期は微点灯、電池4本ならトランジスタ不要、安定輝度点灯可能であり、教材価値としても疑問だらけ、正に《動けば良いじゃん》なのでしょう。[6/20 19:40]

『親爺ぃさん』に確認実験お願いしたら、電圧5Vトランジスタなしで点滅しました。 NE555Pの出力電流は±200mAあります、この回路なら片側千個のLED点灯可能です。 部品仕様外の用法で不要部品までお客様に売り付けるのは詐欺と同じです。

【踏切警報機LED点滅回路】
タイマーIC使わずオペアンプでも踏切警報機点滅回路ができます、R04で周波数調整可能です。 コストが下がり1回路余るオペアンプを別用途に使えるオマケ付きです。 以上偶然発見した問題報告です、筆者に個人ブログ誤りを指摘する意思はありません。


1-3.修正回路の確認
本題に戻ります、筆者自身が誤情報を撒き散らさぬ様に褌を締めてかかります。 部品代¥190、送料¥500の荷物が到着しました(笑)

【9/26追記】使用するオペアンプはNJM4580DDに変更になりました。
R04を3kΩから2.7kΩに置き換えて実験再開です。

9Vは18.9kHzから19.6kHzへ周波数が高くなりました、でもたった4%(汗)

12Vは18.2kHzから19.2kHzへ周波数が高くなりました、5%上昇です。

16Vは17.5kHzから18.9kHzへ周波数が高くなりました、8%上昇です。 これなら耳鳴りするなんて言われなくて済むとホッと一息です、PWM周波数は聞こえなければ低い方が高性能化が容易です。 これで矩形波発振回路完成です。


2.三角波発生回路
2-1.回路設計
矩形波をオペアンプを使った積分回路で三角波に変換します。 本講座を参考に電源製作される方の為に、筆者は以下2件の挑戦をします。
①抵抗品種を減らす・・・秋月100本単位販売への配慮
ほぼ3倍毎の100kΩ/33kΩ/10kΩ/2.7kΩ(当初は3kΩ)/1kΩ/330Ω前後(未定)6品種に絞る設計です。 もちろん性能確保を優先します。
②対応電源電圧を広くする・・・理想は9V/12V/16V共通
KATOがパワーパックスタンダードSXで12V/16V共通なので、できるかもの期待です。 高機能化の速度計は電源電圧毎に要変更ですが、他は共通化を目指します。

【9/26追記】使用するオペアンプはNJM4580DDに変更になりました。
動作解説は省略しこんな回路に落ち着きました。 矩形波発振回路出力と三角波発生回路を繋ぐ抵抗は1kΩでは小さ過ぎ、上記考え方に従い2.7kΩ並列の1.35kΩにしました、単品1.3kΩ/1.5kΩでも近い特性になると思いますが確認してません。


2-2.性能確認
前項回路の特性確認です、今後の設計に大きく係るので実験時の電源電圧も計測します、ACアダプタ出力電圧は一定ではなく、負荷により変動します。

9Vの矩形波出力と三角波出力の2CH表示です、1.3V~6.7Vの三角波が出力されています、電圧は9.39V、三角波の両頂点が歪んでない事がPWM電源性能には非常に重要です。

12Vでは1.8V~9.1Vの綺麗な三角波が出力されています、電圧は12.25Vでした。

16Vで周波数が若干高く変化し12Vと同じ19.2kHzになりました。 2.5V~12.7Vの三角波が出力され電圧は16.59V、3電源全てで歪みがない綺麗な三角波を得られました。

【『TOMIX電気設計の検証その7』より転載】
PWM電源の動作原理です、三角波と比較電圧(Vcomp)をコンパレータ(電圧比較器)で比較した結果でデューティー比(覚えてますか?)が変化する出力を得ます。 従って三角波の頂点が歪んでると常点灯や速度制御が不連続になり使いにくくなります。

電源電圧と三角波H/L電圧の関係を表にしました、注目していただきたいのはH/L電圧の電源電圧比です、この比が揃ってると速度調整回路の共通化が容易になります。 H電圧の差が少し大きいですが最高速側の遊びで調整可能と希望的観測をしています。


今回はここまでにします。


★『パパ何してるの?』

我家には3本の梅の木があります、本梅と小梅とゆすら梅、ゆすら梅はルビー色に熟し甘い実を付けます。 梅雨晴れの父の日、青空をバックに写真撮ってると、

庭に出てたハナちゃんが『パパ何してるの?』と木の上まで登ってきました。

ついでに匂いを嗅いでペロリ、穏やかな父の日でした。


ではまた。