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⑨入力回路

電源製作9回目は入力回路、どんな部品使って過電流保護しどう表示させるか、出力回路の難しいトランジスタ特性図は出てきませんし、比較的容易に理解できると思います。


9.入力回路
設計はこれまでのシリーズで解説してきた「機能設計」と、ディレーティングで解説した「信頼性設計」、もう一つ重要な「安全性設計」があります。 ここで手を抜くと筆者と『親爺ぃ』さんがJAM用電源で発火事故を起こした様なビドイ目に逢います。


9-1.電源ジャック
安価な汎用ACアダプタを使用する設計ですので2.1mm標準品を使います。

秋月調達可能部品からケース取付用のコレを使います、ケース背面に取り付けます。


9-2.電源スイッチ

電源スイッチはコレを使います、電圧電流定格をクリアしてれば他部品でも結構です。 2回路あるので両切りにします。 毎回必ずACアダプタをコンセントから抜く、プラグを外すなら同じですが、差しっぱなしの使い方もあるので、より安全な設計にします。


★両切りと片切り
差しっぱなし使用時の雷サージ(誘導雷)懸念から両切りにしました。 片切りの場合は3Pトグルスイッチが使え少し安くなります、ただし必ず電源プラス側にスイッチを入れてください。 間違ってもTOMIXの様にマイナス側に入れない事(爆)


9-3.過電流保護素子
ポリスイッチを使います、選定基準はトリップ電流が定格電流1.25倍以上で最小の物、KATOはこの基準に従い2AハイパーDに2.7Aトリップポリスイッチを使ってます。 電源は常に定格電流動作でなく上限なので、安全サイドの部品選定が良いと考えてます。

その考え方に基づき1CH/1.2A仕様にコレを推奨します。 1.2A仕様KATOスタンダードSXはハイパーDと同じ設計思想で1.7Aトリップポリスイッチを使ってると思います。

1CH/2A仕様はコレです。 筆者自身用は3CH/1.2Aで最大2CH使用、1.2x2=2.4ですがあえてコレを使います、両CH定格電流なんて使い方をしない個人的選択です。

2CH/1.2A仕様はコレです、推奨品トリップ電流を定格電流約1.1倍で選定しました。

ポリスイッチは過電流自己発熱でトリップして回路遮断する素子です。 KATOはラッチ(状態保持)してリセットボタン方式ですが、個人用にその必要はなく返って使いにくいと思います。 トリップ後温度が下がり上図の様に自動復帰しますが、過電流原因が除去されてないと青矢印の経路で再トリップするので安全性は確保できます。


9-4、パイロットランプ
使用者に電源ON/OFFと過電流保護動作を知らせるパイロットランプを設置します。

電源ON/正常動作は緑、過電流保護動作中は赤で表示します。


9-5.回路設計
上記部品を設計意図通り動作させる回路設計は以下の通りです。 《汎用部品》《安価》《確実動作》に留意して設計しました。

パイロットランプ制御用TR03に出力回路で使用した2SC1815を使います。 C*は電源スイッチON時一瞬赤が点灯する場合に備え、実験確認で要否と容量値を決めます。

電源スイッチONの通常動作時は赤ラインに電流が流れます。 R17を通してパイロットランプ緑が点灯し、赤はTR03がONしてアノード/カソード間電圧0Vで消灯します。 

出力ショートでポリスイッチがトリップして回路遮断すると、電流供給されなくなるパイロットランプ緑が消灯し、TR03がOFFして赤が点灯します。 ショート原因が除去されポリスイッチが自己復帰すると元の状態に戻り緑が点灯します。


10.今後の進め方
10-1.通常方式速度制御電源先行組立
設計完了してから組み立てる方法もありますが、「高性能・高機能」の「高性能」部分の設計が終了したので、通常方式速度制御電源を先行組立します。 「高機能」部分を分離して進めた方が解り易く、通常方式速度制御を選択される方にも好都合だからです。

一部変更してますが、最新の自身用電源回路ブロック図です。 これまですでに黄色部分が設計完了しました。 中央ブロック先行組立を通じ、製作方法/動作確認/コスト検証を行い、完成してから「高機能」部分の設計を行います。


10-2.設計方針変更
電源製作をブログ記事にしてなかったら間違いなく当初計画通り9V電源で製作しましたが、以下の理由により12V/3A電源の設計に変更します。


①本シリーズを参考に電源製作される方の大多数は12V電源
おそらく12Vが60%、12V/16V兼用が25%、16Vが10%、9Vは5%と推定します。 ならば12Vをメインに製作した方が本シリーズの情報有用性と利用価値が高まります。


②補助電源は12Vの方が使い勝手が良い
走行電源は9Vにこだわりますが、補助電源は12Vの方が実験利用等に便利です。 またKATOスタンダードSX評価を通じ、9V電源PWMデューティー100%と12V電源PWMデューティー75%は同走行電圧で12Vの方が常点灯性能が高いと考え方が変わりました。


③9V化メリットのコスト差を享受できない
9V仕様は12V仕様より約¥700部品コストが安くなります。 ACアダプタコスト差¥600と「高機能」で必要な9V三端子レギュレータ及びアルミ電解コンデンサです。 筆者は本シリーズ実験用12V部品も調達済みなので9Vにしても余剰部品が変わるだけです。


次回から章を改め「電源組立」として通常方式速度制御電源を作ります。


ではまた。

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