PWM電源後方HLチラツキ 番外編①
後方HLチラツキ関連追加実験の結果をまとめます。 Hyper-G仕様確定したので制御盤パネル組込み可能ですが、興味の向くままブラブラです(笑)
【今日の終バス】
3.コンデンサ容量変更技法の検証
がおう☆さんとoomoriさんによると、コンデンサを0.033μFに変更して常点灯と後方HLチラツキ解消を両立する技法が公開されてるので、効果と影響を検証しました。
0.033μFは手持ちがなく、と言って3本使用は勿体ないので0.01μFで傾向を見ました。 周波数成分が高い逆起電力ヒゲに対しては、数m離れた電源よりモーター直近が圧倒的に有利ですが、PWM周波数への影響は電源に付けてもほとんど変わりません。
0.01μF追加で逆起電力のヒゲが消えピークは-2.9Vから-2.2Vへ改善しました。 0.033μF交換でヒゲによる後方HLチラツキ解消と常点灯両立の効果が波形から理解できます。 しかし急激な電圧変化時のフワッと点灯は0.01μF有無で変化がなく、0.033μFでも残ると思います、それだけ電圧変化時の逆起電力が大きいのです。
コンデンサ交換の弊害も解りました。 充電電流で立ち上がり側のヒゲが拡大し約17.5Vになってます。 逆に立ち下がり側は放電で波形が鈍ってます。
0.01μFなしは立ち上がりピーク約14V、立ち下がりが2μsec早く、0.033μFの立ち下がり鈍りは6-7μsecと推定できます、これは何を意味するでしょうか?
立ち下がり鈍りは、パルス幅が狭くなる常点灯域の性能に影響を与えます。 特に損失が大きく波高値の影響を直接受けるテープLED室内灯輝度が下がります。
結論:
①停車時にHLを点灯させたい、でも後方HLチラツキは解消したい、双方両立技法としてコンデンサ交換は効果があり間違ってませんが弊害もあり、筆者は採用しません。
②電源に適用する技法もあります、コンデンサを外し電源ディレクションスイッチにSBM1045VSSを追加します。 既存の逆起電力保護ダイオードはバイパスするので外す必要はありません。 ただし極性間違えると燃えますのでご注意を!
4.N-1001-CLはどうなる?
oomoriさんからコメント頂戴しましたが筆者も興味津々でした。
4-1.KATO DD51コンデンサ外しで評価
コンデンサ外しは市販品のユーザー自己責任改造ですから、何が起きてもTOMIXの責任ではありません。 でもこの組合せ条件で使用されている方が多いと思います。
DD51単機3V走行時の出力波形です、H/Lレベル共に大きく傾斜した波形です、ここから以下の事が解ります。
①Hレベルが10.9Vしか出てない
不要な逆接防止ダイオードや金属皮膜抵抗両端電圧で電流検出する保護回路のロスが原因です、12Vと10.9Vのピーク差はテープLED室内灯の3-10倍輝度差として表われます。 でもテープLED室内灯自体が自己責任改造に当るので文句は言えませんね。
②コンデンサ外しコアレスモーター車は後方HLが点灯する
Hyper-Gの後方HLチラツキは逆起電力ヒゲのピークに着目すれば十分でした、Lレベルが最大-2V程度だったからです。 N-1001-CLの出力波形はピーク着目では済みません。
【『模型照明の電気講座②』より転載】・・・2018.02.02更新
昨年の電気講座からです、LEDは約2.4Vで点灯確認可能になり3Vで完全点灯します。
N-1001-CL 3V時出力波形は1サイクル15μsec/50μsec(20kHz)30%の時間-2.4Vを超えてます、これはチラツキでなく安定して点灯可能な電圧です。 DD51を3V低速走行させると、1.5V常点灯で消えてた後方HLが薄っすらと点灯しました。
当社N-1001-CLは分解調査や低周波二重変調回路追加を行ってるので、念の為がおう☆さんに確認依頼したところ、同じくKATO DD51で後方HL点灯の回答を得ました。 つまりTOMIX製PWM電源でコンデンサ外し車両を走行させると後方HLが暗く点灯します。
4-2.KATOキハ52で評価
通常モーターKATOキハ52は室内灯2灯化しただけでHL/TLオリジナル、つまり自己責任改造なしで、メーカーは違ってもN-1001-CLで正しく動作しなくてはなりません。
キハ52 3V走行時の出力波形です、Lレベルピークは-3.5Vから-2.7Vに、Hレベルも10.9Vから11.0Vに改善し、矩形波に近くなってます。 DD51とキハ52の出力波形比較から、コアレスモーターは逆起電力影響が強く、PWMと相性が悪い事が視覚的に解ります。
でも-2.7VはLED点灯電圧超えてます、3V低速走行時に後方TLと共にHLが暗く点灯しました。 輝度は低くてもHL/TL双方点灯です、これはいくら何でも不味いでしょうTOMIXさん。 走行中写真撮れないので常点灯1.5Vに下げると更に驚きの結果でした。
【N-1001-CL 1.5V常点灯】
キハ52HLは明るいので、正規点灯の1/100程度の輝度かもしれませんが点いてます。
【N-1001-CL 1.5V常点灯】
夜景でハッキリします、PWMで停車中に前方HL/後方TL/室内灯点灯させるのが常点灯、後方HL点灯は完全にアウトです、未だに半信半疑です、可能性は三つあります。
①皆さんはこの現象に気付いていない。
②気付いてるが気にしてない、または我慢してる。
③筆者N-1001-CLの異常または実験方法の誤り。
上記1.5V常点灯の出力波形です、Lレベルピーク-2.3Vでギリギリセーフに見えますが、KATO HL用LEDは立ち上がりが早いかもしれません。 もう一つ疑問が出てきました、HL/TLのLED特性が同じなら前方TLも点灯するハズ、見逃したとは思えません。
で、確認しました。 1.5V常点灯で後方HLが薄っすら点灯してます、ギリギリ点灯なので固体差があるかもしれません、ここからディレクションスイッチを反転します。
HL点灯、TL完全消灯で正常です。 LED特性の違いか、TLが2灯直列なのか理由は解りませんが、写真撮影用常点灯電源として使用し、これまで全く気付きませんでした。
この後方HL点灯問題、気付いてるならどうお考えか、またはN-1001-CL+HL/TL付き通常モーターM車確認結果などコメント頂戴できれば助かります。 コアレスモーターと通常モーターの差を確認したら、知りたくなかった物を見つけてしまった妙な気分です。
ではまた。