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。

有意義だった建設中断3ヶ月

延伸線建設がメインテーマの当ブログ、随分工作してないと思ったら、7/28県道トンネル仮完成が最後、3ヶ月間電気関連テーマが中心になりました。 建設は中断しましたが、同好の方と知り合い、Arduioと出逢ってTOMIXからPecoに乗り換える設計変更により、倉元駅構内及び駅裏手の風景設計課題をクリアできたなど実り多い3ヶ月でした。


そろそろ何か作りたくなっていますが、一方でブログ開設目的の一つ仲間探しがある程度充たされて、モチベーション低下気味です。 楽しみでやってるのに、時として次の更新どうしようと考えてる自分に苦笑い、先輩諸兄も通った道なのでしょうね。

【列車の影が長く伸び、山のお寺の鐘が鳴る~♪】
マイペースで進めるとして、どこから着手するかひと思案、ファイントラックの当初設計は敷設誤差吸収の為に南⇒東⇒北の反時計回り建設が必要でした。 Pecoへの乗り換えで時計回り建設が可能になり、制約が多い北基台から着手する事にしました。

風景設計完了、赤部ストラクチャも完成しているので、仕掛中民家2軒を完成させ、ドライブイン、県道洞門、雪崩覆いを製作すれば、基台を組んで風景製作開始可能です。

台枠は2x4材でガッチリ作ります、元々固定式で仮に部分モジュール化しても出入口制約で屋根を壊さない限り搬出できません。 ならば基台強度を高め路盤精度や風景製作自由度優先の考え方です、軽量化の必要性がなく、立地条件に最適素材を使います。

断面基台下は従来線400mm基台部分とほぼ同じ、仰向けに潜り込み配線作業を行う最小スペースです。 基台北端は基台上210mmで天井傾斜に遮られます。

従来線延伸線双方のトンネル内メンテ性確認も優先課題で、メンテ不能箇所が出ない様に微修正が必要かもしれません、屋根裏狭小スペース立地の宿命です。


有意義な回り道であったとは言え、季節は秋を通り越し、そろそろ寒くて作業支障が出る季節、足腰が弱って屋根裏に登れなくなる前に何とか完成させたいものです。


ではまた。

ポイント切替電気講座⑪Peco その3

ポイント切替電気講座シリーズ最終回です。 Peco推奨回路は実績データを使い設計します。 Peco純正ポイントマシンPL-10使用時の作動条件は前回明らかになりました。


1.実効電力量
TOMIXとKATOは安定切替必要ON時間との比較から設計しました。(KATOは推定値) Pecoは推定が困難なので実効電力量を使います、単位はmWsec(ミリワット秒)、家庭電気料金単位kWh(キロワット時)の36億分の1ですが電力量(仕事量)の単位です。

瞬発力部品のソレノイドは一定電流以下は全く作動せず図のグレーゾーンは無効電力量になります。 赤い部分だけがポイント切替に有効な実効電力量で、PL-10使用時は531~930mWsecでした。 参考に計算式は以下の通りです。
16(V)x[3.33-2.5](A)x40~70(msec)=531~930(mWsec)


この値はポイント安定切替必要力に対して大きなマージンを含んでいます。
①マシンマウント切替スイッチPL-13/PL-15を作動させる前提で設計されている。
②太い巻線・高耐久性なので切替確実性優先、ソレノイド損耗配慮の必要性が低い。

ポイント切替メカ部は違っても半世紀前のポイントマシンと基本は全く同じです。

前回記事で手に振動が伝わるほど勢い良く切り替わった12.6V作動は、16V実効電力量の約1/9、63~110mWsecでした。


2.親爺ぃさん実証実験の検証
筆者がコンデンサポイント切替法に警鐘を鳴らし、本講座を始めたのは親爺ぃさんと知り合い、この記事についての意見交換がキッカケでした。

親爺ぃさんの実験結果:
①19V、1000μF:10/10切替可能
②12V、1000μF/2000μF:切替不能
③12V、3000μF:1/10切替可能


純正16Vを19V駆動するのは危なくない?、が最初の印象でしたが、さすがに親爺ぃさんタダ者じゃない(笑)、12V試験を含め非常に有用なデータを提供してくれました。

親爺ぃさん実証実験結果を図にしてみました、電圧は19Vと高くてもコンデンサ容量が1000μFなので実効電力量は25mWsecです。 質実剛健設計のソレノイドで耐圧もOK、安全性/信頼性対策を加えれば問題なく使用可能です。


安定動作不可能領域2.5A(12V)なのに容量を3000μFにすると1/10作動しています。 図中点線が筆者試験で不確実だった11.7V/2.44Aです、容量増でピークからの電圧低下が緩やかになります。 親爺ぃさんの実験は2.5A弱に閾値がある事を証明しています。


3.がおう☆さん使用実績の検証
Peco推奨回路設計ではがおう☆さんに協力いただいています、16V、2200μFの使用実績をお持ちで、PL-13同時切替ではパワーが不足し2200μFを並列使用されています。

がおう☆さん実績回路を図にしました。 実効電力量は親爺ぃさん19V/1000μFの半分強14mWsec、コンデンサ並列接続は28mWsecです。 配線が細いと電圧降下で動作不安定になることから、14mWsecがPecoポイントマシン作動下限実効電力量だと思います。


4.推奨回路の設計
本講座TOMIX、KATOの項で解説した様に、コンデンサポイント切替を純正マシン電圧で行うと必ずパワー不足になります。 TOMIX推奨回路は13.3%高い13.6V、KATO推奨回路は14.7%高い16Vを使いました、Pecoも同じく13-15%高い電源を使います。

19V/3.4Aアダプタ-と整流ダイオードを組み合わせて使います。 コンデンサ充電側は大電流時整流ダイオード順電圧0.9Vにより電源電圧18.1Vになります。 ポイント切替後のコンデンサ充電完了時整流ダイオード順電圧は0.6Vなので、放電側は電源電圧18.4Vになり、充電側より10%ほどパワーアップします。 解説を省きましたがTOMIX推奨回路も整流ダイオードを使用するので、放電側パワーが若干大きくなります。

推奨回路の実効電力量は作動下限値と推定される14mWsecの約3倍、充電側41mWsec、放電側45mWsecになり、余裕を持ったポイント切替が可能です。 PL-13連動の場合もがおう☆さん28mWsecの使用実績から、切替可能と考えています。


今回始めて使った『実効電力量』でTOMIX、KATO、Pecoを比較してみました。

2017.11.05赤字訂正
メーカー間の数値比較には意味がありません、磁力は「電流」「巻線数」「巻線密度」「透磁率」で決まり、TOMIXは永久磁石磁力が加算されますし、各社構造の違いにより磁力で動かす質量も違います。 注目は純正/推奨比です。


筆者推奨回路はおおよそ必要最小条件の3倍を目安に設計しました。 KATO、Peco純正使用条件が推奨条件より十分大きいのに対し、TOMIXは方式の違いはありますが1/3しかありません。 このポイント切替性能の低さと、構造欠陥により動作確実性が損なわれているので、筆者は欠陥製品と断じています。


★まとめ
コンデンサポイント切替は推奨しないが、使うならここに留意して欲しいというスタンスで開講しましたが、一連の講座を終えた現在、メカスイッチで通電時間が大きく変動する通常方式より、ソレノイド負荷が一定になるコンデンサ切替方式の方がむしろ安定してるのではないかと考え方が変わりました。 『安全性』『寿命』『動作確実性』に配慮した設計を行えば、コンデンサポイント切替法はポイント制御に適していると考えます。


★謝辞
本講座進行にご協力いただいた「親爺ぃさん」「がおう☆さん」「た625さん」ありがとうございました。 コメントを通じ筆者の思い違いを正していただいた皆さん、ありがとうございました。 筆者もKATOポイント切替法ミスを発見でき、また勉強になる事が多々ありました。 そして読者の皆様お付き合いいただきありがとうございました。


『露太本線の良く解るポイント切替電気講座』完


ではまた。

ポイント切替電気講座⑩Peco その2

知らないと言う事は恐ろしい(汗)、ポイントマシンPL-10使用法について『がおう☆さん』から教えていただきました、カタログ掲載取付用部品が必要だと思ってました。

PL-10単品で裏側からマウントできました、この正規使用条件で実験やり直しです。

トングレールスライダー両側にポイントマシンピン用穴が設置されているので、180度逆方向にも取付可能です。 前所有者『親爺ぃさん』が足2本カットしてますが、裏面取付には4本で十分、枕木天面までの足2本は邪魔です、平面取付用かもしれません。

前回実験で11.5V/2.4A付近に閾値がある事が解りました。 KATOハイパーD用アダプタ13.5V/2.81Aで再確認は芸がないので、もう少し低い電圧、先日改修しKATO両渡り線を13.4V/2.63Aで切り替えたポイントスイッチから電源を取りました。

結果は12.6V/2.63A、保持する手に振動が伝わるほどパチパチ切り替わりました。

昨日絶縁テープを外し実験終了後に絶縁処理した12V/5A電源とポリスイッチ絶縁テープを外しました、青矢印平網線からマイナス、ポリスイッチからプラスを給電します。

昨日とは様子が違います、11.2V⇒10.9Vに落ち、通電音が聞こえるだけで全く切り替わりません。 さあ困りました、確実動作下限確認には12V前後の電源が必要です。

そこで目を付けたのが給電用ワニ口クリップ付きリード線、3.33Aなら配線抵抗が影響するのではないかの着想です。 大容量可変電源があればしなくて済む苦労です。

プラスはポリスイッチ電源側へ半田付け、マイナスは30芯ビニール被覆線で短いワニ口クリップ付きリード線を製作して給電しました。

驚く結果でした。 さすがに5A電源、直接給電なら2.5A負荷でも12V出力します。 10往復の切替試験で一度もミスる事なくポイント切替できました。 ゾーンは絞られました、更に絞るにはどうする?、手持ち機材で工夫するしかありません。

ある工夫の計測結果がコレ、11.7V/2.44Aで完全切替できなくなりました、Pecoポイントマシンは12V駆動可能という情報がありますが、間違いでなくとも限界ギリギリです。

で、ある工夫とはマイナスの接続を普通のリード線に交換しただけ、これだけの長さ太さの差で0.3Vです、大電流のPeco、KATO両渡り線、コンデンサ切替のTOMIXでポイント切替不良に悩まされている方は配線抵抗を疑う必要があると思います。

Pecoポイントコンデンサ切替推奨回路設計に協力いただいている「がおう☆さん」も、ポイント切替配線選択で苦労されています。 太い方がロスは少なくとも線数が多ければスペース制約や重量にも影響し難しいところです。

再試験結果のまとめです、安定動作領域は12V/2.5A以上と解りました。 11.7V/2.44Aはスイッチ操作速度により切り替わり確率が変化し、ON時間長短が影響する様です。

多少回り道して、PecoポイントPL-10駆動時のソレノイド電流波形図が完成しました。 次回推奨回路設計で最終回になります。


★遅れる稲刈り
先月末に始まった当地の稲刈り、10/7-9連休にピークを迎え中旬までに終るのが通例ですが、まだ1/6ほど終ってません。 10/10以降雨続きの異常気象で晴天は10/18だけ、ある程度乾燥しないと稲刈りできないのです。

【10/25】
稲刈りが終った水田は水びたし、例年なら乾燥して備蓄庫に入っているワラボッチも形が崩れてズクズクです。

【10/25】
諏訪は小雨なのに西空が晴れ冠雪した槍穂高連峰が見えました。

【10/26】
昨日は8日振りの好天、故郷の山八ヶ岳連峰も初冠雪です。 もうこれ以上待てないと、そこここで遅い稲刈りをしてました。

【10/26】
シーズンを迎えた蓼科へ紅葉見物に出掛けました。 本日10/27も好天予想、農家の苦労とは比べ物になりませんが、我家の家庭菜園も後片付け、そして来春に備え掘り上げて置いたチューリップの球根植付けの予定です。


ではまた。