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。

電源組立⑦ドタバタの末に完成

JAM2018で中断していた電源組立の続きです。


5-2.リボンコード配線と引き出し

6P中継コネクタを取り付けたリボンコードを40cmと60cmに切り分けました。

リボンコード配線割り付けです、「何故GNDが2本?」と思った貴方、良い質問です。 回路図上のGNDに区別はありませんが、赤黒電源出力間にはPWM方式なので常に12V/16V 20kHzが大電流で供給されてます、すると何が起こるでしょうか?


電源GND1mの黒線には微少抵抗があり、その影響を0.1%と仮定しても12mV/16mVの電源ノイズが左右CH制御回路に生じます。 これが制御回路に悪影響を与えるのでGND分離が必要です、例えれば重量物運搬トレーラーと乗用車の車線分離の様な物です。

左右CHリボンコードを引き出す穴を下ケースDCジャックとターミナル脇に空けます。 穴径は現物合わせで約5mmになりました。

その穴に40cmのリボンコードを通した状態です。 ところが被覆を剥いて配線準備すると困った事が解りました、3A容量芯線が太く基板穴に入らないのです。

①黒/茶4本を撚って半田上げし、電源用GND端子へ半田付けしました。
②12V/16V電源は電流容量強化部のR18リード線に半田付けします。
③9V電源はR20リード線に半田付けし、IC03出力端子間を電流容量強化しました。
④VcompはU字ジャンパー線を介して配線しました、電源出力も同方式です。

配線完了し上下ケースに基板収めようとしたらまた問題発生、パワースイッチ配線と予備電源ヒートシンク干渉でタイコになりました。 ケース深さがあるから大丈夫と確認不足でした。 基板を180度回転し配線は整形でそのまま、何とか組める様になりました。


6.再調整とアレコレドタバタ
6-1.再ゼロ調整
速度調整ボリューム上側の遊びを詰めたので、もう一度ゼロ調整をします。

常点灯ボリューム回すとすぐに出力が出る位置に再調整しました。 目盛1の出力電圧は0.44Vで変化ありません。 しかし同時モニターしてたPWM波形が気になりました。

【『電源組立⑥』より転載】
この時に気付いてたのですが、立ち上がり肩部分に変な段付きがあります。 実験回路では見られなかった現象です、高性能電源波形は美しくなければなりません。


6-2.Vcompノイズ除去
これには思い当るフシがありました、配線引き回しの悪影響です。 Vcompは高抵抗の分圧でノイズを拾い易く、ノイズの影響が非常に大きいのです。

コンパレータ入力、三角波とVcompを観察すると、直流であるべきVcompが出力ノイズで0.36V、矩形波ノイズで0.1V振られてます。 高速コンパレータはこの2値比較を出力するので、0.1V-0.36Vが非常に大きな影響を与えます。

こんな場合の対処法は決まってます、Vcompコンパレータ入力とGND間にコンデンサ、通称パスコンを追加します。 今回は0.1μFを選びました、コンデンサ追加でボリューム操作と速度変化に応答遅れが発生しますが1/100秒前後なので全く問題ありません。

で、対策効果はバッチリ、ノイズが消えほぼ直流になりました。 勿論左右CH Vcompにも0.1μFパスコン追加しました。 ノイズ除去で電源出力は下がった様です。

再々度ゼロ調整し常点灯ボリューム目盛1出力電圧は0.44Vで変化なし、実験回路と同じ理想波形に近い矩形波が出力されました。


6-3.左右CH出力確認
基板単体確認はOKでしたが、その後リボンコード配線とパスコン追加してるので念の為に再確認します。 フタを閉じてから出力なしでは補修が非常に面倒だからです。

60cmリボンコードを加工し、橙:12V電源と茶:制御回路GND間に100kΩボリューム、その中間端子に緑:Vcomp、電源出力赤黒間にオシロスコープを接続しました。 これを中継コネクタに接続してボリュームを回し左右CH動作確認をします。


右CHは正常動作しましたが左CHは12Vのままです。 原因は左CH中継コネクタ茶色の接点挿入不足による通電不良でした。 最後までドタバタしましたが確認完了です。


7.完成
ようやく上下ケースを一体化するところまで漕ぎ着けました。

基板180度回転で錯綜した配線を相互干渉しない様に整理、ったって堅いリボンコードを位置決めしてクランパーで動かなくする程度です。 作例は通常方式1CH+高機能2CH、加えて基板バク転で29本がゴチャゴチャになりましたが配線数は以下の通りです。


★1CHの場合
◎上下ケース間:電源入力2本、電源出力2本
◎上ケース基板間:電源入力2本、パイロットランプ3本、速度調整3本、電源出力2本
★2CHの場合の追加
◎メイン基板/サブ制御部間:速度調整3本、電源出力2本

上下ケースを一体化するとこんな感じです。 上ケース切欠部分を出力に使いましたが、結果的にターミナル・DCジャックをもう少し離した方が使い易かったと思います。

最後のドタバタはケース止めネジ、2.5mm下穴だけ空けてタッピングなんて軽く考えたけど根元まで切ったタッピングでないと使えません。 M3ナットホルダー設置も考えましたが案ずるより産むが易し、M3がそのままタッピングで入りました。

締め過ぎはバカになるので程々に、Hyper-G電源モジュール完成です。 反省点が一つ、白色ケース+塗装より黒色ケースが楽です、製作中にぶつけ擦れ、塗装剥がれが続発し、あちこちタッチアップしました。


次回Hyper-G製作情報をまとめます。


ではまた。