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。

Hyper-Gテスター動作確認法②

前回の続きです。

【下り列車到着】


2-3.三角波発生回路
この試験もテスターは直流電圧計測モード(DC V)で使います。

黒プローブをGND端子、赤プローブを次の3ヶ所に接続して電圧を計測します。
①NJM4580DD7番ピンに接続されたジャンパー線。
②NJM2403D6番ピン。
③NJM2403D2番ピン。

12V/3A電源①~③計測結果は全て5.76V、電源電圧の47.1%でした、矩形波出力電圧より若干低ければOKです。 ①~③が同電圧でない場合は必ず半田付け不良があります。

以下から不良箇所を発見し補修後同電圧である事を確認してください。
①電圧計測したジャンパー線右側。
②上図長丸で囲ったジャンパー線3本の両側。
③NJM2403D6番ピン及び2番ピン足。


三角波発生回路出力計測結果が、前項矩形波出力(6.2V)より若干低い計測結果でない場合は正常動作してません。

以下から半田付け不良または半田ブリッジ箇所を発見し補修後再確認してください。
①NJM4580DD1番ピンに接続された2.7kΩ2本のリード線。
②上図赤長丸で囲ったジャンパー線2本の両側。
③NJM4580DD6番7番ピン足。
④上図黄長丸で囲った10kΩ及び0.01μF(103Z)リード線の両側。


計測結果が5.76Vになる背景説明の為にオシロスコープ計測波形を使います。

正常動作時は矩形波を積分した三角波が出力されてます。 作例は2.1V-9.2V間の三角波で、テスター計測結果は実効値5.76Vを表示してます。
[註]2.1Vと9.2Vの中間はi5.65Vですが、三角波の微少な歪みで5.76Vになってます。


前項と同じく16V/3.75A電源でも計測しました。

計測結果は8.10V、電源電圧の48.9%でした、矩形波出力電圧より若干低いのは12Vと同じです。

16V電源正常動作時は2.9V-12.8V間の三角波が出力されており、テスター計測結果は実効値8.10Vを表示してます。 正常動作してない場合の症状と対処法は12Vと同じです。


2-4.速度・常点灯調整ボリューム組立
速度調整ボリュームと常点灯ボリュームを使って、出力回路速度調整が正常動作する事を確認します。 その前に・・・。

回路図はあっても始めて部品に触るAさんにはどうすれば良いか解りませんので、ここで接続法を解説します。 基板に実装されていない赤点線四角内の2部品です。

①使用する小型ボリューム3端子を回路図に対応するとこの様になってます。
②ボリュームつまみを反時計回り一杯に回し速度調整ゼロ側にします。 反対方向にすれば左利きの方用に速度調整逆回転も可能です。(高速側・低速側配線が逆になります)
③中央端子がVcompです、左端子(表から右)間が100kΩ側なので高速側、基板の電源側に接続します。
④右端子(表から左)間が0Ω側(計測値0.7Ω)なので低速側、常点灯ボリュームに接続します。

写真の通り配線します。 解り易い様に速度調整100kΩボリューム電源側に赤、Vcompに灰のリード線を半田付けしました。 常点灯調整50kΩボリュームは中央端子とGND側端子を接続するので、被覆を長く剥いた黒のリード線を半田付けしました。
[註]いずれの配線も微少電流なので電流容量を気にする必要はありません。


正しく配線されてる事をテスターを抵抗計モード計測で確認します。
①赤と黒リード線にプローブ接続し常点灯ボリュームを回して、約100kΩから150kΩに変化する事を確認し、確認後常点灯ボリュームを反時計回り一杯に戻してください。
②灰と黒リード線にプローブ接続し速度調整ボリュームを回して、0から約100kΩに変化する事を確認し、確認後速度調整ボリュームを反時計回り一杯に戻してください。


2-4.出力回路
組み立てた速度・常点灯調整ボリュームを使い出力回路の動作確認をします。

DCジャックプラスとボリューム電源側(赤)を電源入力へ、DCジャックマイナスとボリュームGND側(黒)をGND端子へ、Vcomp(灰)をVcomp B端子へ半田付けします。 最終完成位置と異なりますが、ブロック毎に動作確認する為この様にしてます。

Vcomp AとVcomp Bには自作LED室内灯で不要になった0.8mm真鍮線廃物利用でピンを立てました、基板穴にピタリ入る太さです。

テスターを直流電圧計測モードにしGND端子と電源出力にプローブを接続します。 12V/3A電源を接続して速度調整ボリュームを回し、おおよそ回転角度1/4~3/4の範囲で0V~電源電圧(16V仕様も同じ)まで連続的に計測値が変化すれば正常です。


初期値が電源電圧または速度調整ボリュームを回して0Vのまま変化しない場合は、半田付け不良または半田ブリッジがあります、以下手順で確認補修してください。

電源出力に接続されていたテスタープローブをチェックポイントに繋ぎ替え、速度調整ボリュームを回して計測します。
A.電源電圧のまま変化しない場合:
以下から不良箇所を発見し補修後 Bの様になる事を確認してください。

①NJM2403D1番ピン足、及びジャンパー線の両側
②電源に接続された33kΩリード線の両側
③トランジスタ2SC1815の3本足。


B.速度調整ボリューム回転に合わせ電源電圧から1V未満に変化する場合:
上記Aは正常です、上図オレンジ四角2SA1359周辺に半田付け不良個所があります。 電流容量強化部の半田ヒゲショートにご注意ください。 不良箇所を発見し補修後 出力回路が正常動作する事を確認してください。

次に速度調整ボリュームVcompをVcomp BからVcomp Aに繋ぎ替え、A CHの動作確認を同様に行います。 チェックポイントと確認箇所は上図の通りです。


2-5.速度調整回路及びゼロ調整
速度・常点灯調整ボリュームを最終完成位置に取り付け動作確認とゼロ調整をします。

速度・常点灯調整ボリューム配線半田付け端子にもVcomp同様に0.8mm真鍮線のピンを立てました。 写真右は前項A CH出力回路に続き、速度調整回路動作確認、ゼロ調整を完了し、ボリューム配線とVcompをB CHに付け替えた状態です。

速度調整ボリュームを回し、出力電圧が0Vから電源電圧まで変化する事を確認してください。 0Vまたは電源電圧のままの場合は速度調整回路に半田付け不良があります

各CHゼロ調整ボリューム(203)足3本と、周辺に配置された抵抗3本両側から半田付け不良箇所を発見し補修後再確認してください。 なお出力電圧が変化するのにゼロ調整ができない場合はオレンジ部ジャンパー線が半田付け不良です。

速度調整ボリュームを反時計回り一杯、常点灯ボリュームを反時計回り一杯から約30度(目盛1/10)回し、ゼロ調整ボリュームを回して微電圧出力がないギリギリの位置に調整します。 遊び設定は好みですが、温度変化を考慮するとこの程度の余裕が必要です。


写真はゼロ調整後常点灯ボリュームを回し出力1.5Vの状態です。 公開したHyper-G設計記事は全て23.5Ωダミー負荷条件でした。 基板単体は2.7kΩ、4.5mA/12Vの軽負荷ですが、安定出力最小電圧約0.5V、1.5Vでは理想形に近い矩形波出力でした。 


★お知らせ
2回に渡り解説した『テスター動作確認法』で正常動作すると思います。 開発者/推奨者責任として、拙ブログ記事を参考に部品調達しHyper-G製作に挑戦された方のサポートをできる限りさせていただきます。 正常動作しない場合は、コメント欄へ連絡先添付(非公開)の上状況をお知らせください。


ではまた。

Hyper-Gテスター動作確認法①

Hyper-G基板を完成し、次にどうすれば良いか情報がなく困ってるAさんの為に動作確認法を解説しなければなりません。

【構内風景】
テスターでHyper-G動作確認できますよと言った物の、『Aさんが簡単に』の枕詞を付けると、方法論を最初から構築するしかなく面倒な作業になりました。


1.非通電試験
1-1.テスター動作確認
最初に基板非通電状態で、半田付け忘れや不完全による導通不良がないか、半田ブリッジによるショートがないかを確認します。 テスターは抵抗計モード(Ω)で使います。

テスターを抵抗計モードにして表示確認します。 筆者テスターは単位がMΩ(百万Ω)表示はO.L(Open Load)開放になります、メーカーにより表示法が異なります。 次にプロープ同士を接続して表示が0Ωになれば、テスターは正常で試験開始できます。


1-2.電源-GND抵抗値計測試験
プローブを電源入力(ポリスイッチリード線)とGND端子(ソルダーウィッグ)に接続して計測します。 筆者はプロープにワニ口クリップを半田付けして使用してます。

計測結果は21.6kΩでした、電源電圧、CH数の仕様に係らず正しく配線されてれば必ず22kΩ前後になります。 ただし逆は真ならず、22kΩなら全てOKではありません。

入力回路トランジスタベース、オペアンプ3番ピンと5番ピン、計3ヶ所で電源とGNDが66(33+33)kΩで接続されてるので、その1/3約22kΩになります。


①約22kΩより計測結果が高い場合:
上記6本の抵抗のどこかが半田付け不良です。 オープン箇所を発見し補修後再確認してください。
②計測結果が約22kΩの場合:
先へ進んでください。
③約22kΩより計測結果が低い場合:
どこかに配線不良があります、上記6本の抵抗が33kΩ(橙色帯3本が並んでます)である事を確認してください。 OKなら先へ進みます、原因究明は別の試験で行います。
④計測結果が0Ωの場合: 
電源とGNDが基板内で必ずショートしてます。 電流容量強化部の半田ブリッジ、糸引き半田ヒゲ等、ショート部を発見し補修後再確認してください。


1-3.GND導通試験
GND配線が正しい事をポイントを絞って確認します。

GND端子と以下4点の導通試験(抵抗値計測)を行います。
①下CHトランジスタ2SC1815エミッタリード線
②上CHトランジスタ2SC1815エミッタリード線
③NJM2403D4番ピン(IC端子計測)
④LM358N4番ピン(IC端子計測)

①の試験中です、0Ω(導通)と表示されればOKです。 それ以外の計測結果はGND端子から該当箇所間に半田付け不良がありますので、発見し補修後再確認してください。


1-4.電源導通試験
電源配線が正しい事をポイントを絞って確認します。

電源端子と以下4点の導通試験(抵抗値計測)を行います。
①下CHトランジスタ2SA1359エミッタジャンパー線
②上CHトランジスタ2SA1359エミッタジャンパー線
③NJM2403D8番ピン(IC端子計測)
④LM358N8番ピン(IC端子計測)

①の試験中です、0Ωまたは0.1Ωと表示されればOKです。 ポリスイッチは微少抵抗値があり、筆者テスターでは0Ωと0.1Ωがパラパラします。 それ以外の計測結果は電源端子から該当箇所間に半田付け不良がありますので、発見し補修後再確認してください。


GND導通試験、電源導通試験で補修を行った場合は、再度電源-GND抵抗値計測試験を行ってください。 約22kΩであれば少し安心、低い場合は確実に配線ミスが残ってますが通電試験で発見しますので先へ進んでください。


2.通電試験
2-1.使用配線
ここからはビニール被覆線の配線を伴う作業です。 作例の2CH仕様は電源入力に最大2.4A、電源出力に最大1.2A流れます、最初に配線電流容量の解説をします。

①はポイント切替/照明電源幹線に使用してる太いビニール被覆線です、被覆が厚く硬くて扱い悪いですがポイント切替時に大電流が流れるので容量5Aを使ってます。


②はHyper-G本体と高機能制御部接続用6Pフラットワイヤーで容量3Aです。 ④の容量0.8A(TOMIXフィーダー線相当)との外径差0.4mmがほぼ芯線の太さの差です。 以上の電流容量情報は電材店で確認しました。


③は従来線電源/個別照明に広く採用中の2P赤黒ビニール被覆線です。 ②③と被覆厚が同じなので、容量約1.5Aと推定してます。 1.2A仕様の電源出力に使えます。


④は通常フラットワイヤー分離コードです、柔らかく扱い易いですが容量0.8Aなので、電源入力には使えません。 電源出力使用は常時1.2Aでないので危険ではありませんが、容量不足の配線使用は発熱や電圧低下の原因となるのでお薦めできません。

基板に給電して動作確認する為、DCプラグに容量2.5A以上のビニール被覆線を半田付けします、筆者は在庫の容量5Aを使いました。 長さは完成時パワースイッチへの配線長+余裕、12cmにしました。 DCジャック配線はセンタープラス(赤線)です、逆接すると通電の瞬間にICが破損します、念の為必ずテスターで導通確認してください。 

DCジャックプラスを電源入力(ポリスイッチリード線)、マイナスをGND端子(ソルダーウィッグ)へ半田付けして準備完了です。 ここまでの手順を守ればACアダプタ挿した途端に煙が出たり、部品が壊れる事はありませんのでご安心ください。


2-2.矩形波発生回路動作確認
この試験ではテスターを直流電圧計モード(DC V)で使います。

黒プローブをGND端子、赤プローブを次の2ヶ所に接続して電圧を計測します。
①2SA1359エミッタジャンパー線、または2SC1815ベース接続33kΩ電源側。
(ワニ口クリップ接続が容易なので抵抗リード線で計測しました)
②NJM4580DD1番ピン、または1番ピンに接続された抵抗リード線。
(ワニ口クリップ接続が容易なので抵抗リード線で計測しました)

12V/3A電源接続時①計測結果は12.22Vでした。 消費電流が少ない時は基準値12Vより高く、消費電流が多くなると低くなるのが一般的ACアダプタの特性です。

②計測結果は6.2V、電源電圧の50.7%でした、電源電圧半分強になればOKです。 その背景説明の為にオシロスコープ計測波形を使います。

正常動作時はGND・電源両側に1V未満の不感帯があり、0.8V-11.6V間の矩形波が出力されており、テスター計測結果は実効値6.2Vを表示してます。 正常動作してない場合は計測結果が1V以下の低電圧または11V以上の高電圧になります。

②計測結果が電源電圧の半分強でない場合は矩形波発振回路に半田付け不良またはショートがあります。 以下のポイントから不良箇所を発見し補修後再確認してください。
①NJM4580DDの1-3番ピン。
②2番ピンからGNDに接続された0.01μF(103Z)。
③1番ピンから3番ピンに接続された33kΩ。
④1番ピンから2番ピンに接続された2.7kΩ。


作例は12V仕様なので2SA1359ベース抵抗は470Ω1/2Wです。 12V/16V兼用仕様及び16V仕様は470Ω1Wで16V電源では損失1/2W(100%)になります。 しかし短時間実験なら可能なので16V/3.75A電源の計測も行いました。

①計測結果は16.55Vでした。

②計測結果は8.36V、電源電圧の50.5%でした、電源電圧半分強は12Vと同じです。

16V電源正常動作時は0.9V-15.8V間の矩形波が出力されており、テスター計測結果は実効値8.36Vを表示してます。 正常動作してない場合の症状と対処法は12Vと同じです。


今回はここまでにします。


ではまた。

ハナちゃん1歳の誕生日

★ペット?家族?
誕生直後に棄てられた我家の3番目の娘ハナちゃん(猫)が、10/1で1歳を迎えます。 人間なら20歳、以降4歳/年で加齢し、15-16年が家猫平均寿命だそうです。 結婚40年、子供達がせがんでも一度も犬猫を飼った事がありませんでした。 嫁さんは実家へ行った筆者衣服に猫の毛が付いてただけで気分が悪くなるほどでした。

【出逢いの場所】・・・昨年舗装された農道
臍の緒が付いたまま必死に泣き叫ぶハナちゃんに嫁さんが出逢ったのは、昨年10/1夕刻の散歩道でした。 見るに見兼ねて連れ帰り、動物病院で母猫から離して育てるのは無理と言われた命を、夫婦で何とか助けたいのが先で猫を飼う意識はありませんでした。

【生後20日】・・・目が開いてヨチヨチ歩きする様に
助ければ飼う、飼えば可愛いの成り行きで、猫嫌いだった嫁さんが一番驚いています。 犬とは違い飼い主に媚を売らない気儘さが定評ですが、「お腹が空いた」「遊びたい」「甘えたい」「リラックス」「緊張」「怒り」全て意思疎通できます。

【生後2ヶ月】・・・離乳完了間近
猫が欲しいと子猫を買った訳でも貰った訳でもなく、誕生直後から守り育てた命なので、ペットとして見る事はできず、二人暮らし夫婦の新しい家族、娘の意識です。

【生後6ヶ月】・・・庭も遊び場
幸い田舎暮らしで敷地が道路より1-1.5m高く、交通量も少ないので庭へ出してます。 この少し前に避妊手術を受けさせ、盛りが付いて庭から出る事はありません。

【生後8ヶ月】・・・犠牲になった雀
庭を駆け回りハンターの本領を発揮して困らせています。 小鳥やカエルはハンティング対象で食べる事はありません。 蝶やカマキリ、バッタなどの昆虫類はじゃれた後で食べます、その区分を彼女がどうしてるのかは定かでありません。

【生後10ヶ月】・・・風呂場で涼む
9月中旬、身内の葬儀で生後始めて1晩1人(匹?)で留守番しました。 案外平気で伸びしながら『どこ行ってたの?遅いじゃん』かと思い帰宅したら、飛び付いてきました。 相当なストレスだった様で食も進んでませんでした。 1晩が限界、また行こうと言っていた北海道も南の島も諦めるしかありませんが、それ以上の贈り物を貰ってます。

露太本線 ハナちゃん誕生日
先日ヘビを捕まえました50-60cmの長さです、初めて見る生き物に興味津々、新聞の間に逃げ込んでハナが見失ったスキに庭へ戻しましたが、30分近く探し回ってました。


ハナちゃんに癒される毎日を楽しんでます、15-16年後には筆者と同世代になり、どっちが先?なんて事も頭をよぎります。 この話はレイアウト製作ブログには相応しくなく、『好きですね~』と嗤われるのがオチと承知してます。 ハナと暮らすまで、猫カフェに高い金払って行く人の気が知れんと思ってましたから(笑) 


ではまた。