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。

露太本線走行電源と雑感

電気講座で時間稼ぎして工作記数回分書き溜めの目論見は見事に外れ、公開情報は正確にとアレコレ調べたり確認実験したりで自転車操業、世の中甘くないですね(笑)


工作なら確実に進む、県道洞門に着手するかと思った2/8はシーズン最低気温-13℃、痛い寒さにその気も萎え、模型照明がらみの電気ネタで当社走行電源と裏事情の紹介です。


1.露太本線走行電源製作の時代背景
現在使用中の走行電源は1990年頃に息子と一緒に遊ぼうと製作した物です。 ネットもケータイもない時代、Nゲージ電源情報などどこにもなく独自設計しました。

【筆者設計製作2CH走行電源】
今まで関連記事で顔出しはありましたが一糸纏わぬ姿は初公開です(笑) そもそも小型化なんて頭にない、B5サイズ[訂正]業務用ブレッドボードに部品実装してはオシロスコープで性能確認して製作しました、作成した回路図は紛失したまま行方不明です。


どこで製作?、もちろん勤務先で部品も計測器も職場から、現在なら会社資産個人流用で懲戒処分ですが時代が違います。 製造課主任に頼めば会社資産を溶接してバーベキュー鉄板作ってくれましたし、筆者も機械屋さんに頼まれてFM有線放送を只で聞ける周波数コンバータ作ったりしてました、就業時間外でやるのが当時守ったモラルでした。

【価値感変化で仕事が増えた】
『それは良くない』なんて言えば『融通の利かない石頭』と思われるだけの大らかな時代でした。 昔は良かったとは言いませんが、前世紀末から横文字概念流入で仕事が増え、何でも管理の息苦しい世の中になりました。 年寄の懐旧談はさておき。


2.キッカケはお座敷レイアウト計画
1000x2000サイズ、複線エンドレスと単線高架線、ポイント切替で3周エンドレスになる2列車同時運転プランに決め、第一期工事としてユニトラック線路、ホームと駅舎、地元を走る最優等列車183系グレードアップあずさを購入しました。

【183系】・・・非電化路線にあってはならない光景です。
しかし電源購入は全く頭にありませんでした、お座敷レイアウトで風景製作は諦めても、運転感覚にはトコトンごだわりたかったからです。 満足できる市販品なかったし、技術は一応持ってる、部品も設備も会社にある(爆)


3.制御方式
レイアウト運転可能になって間もなく4年、機能は解っていても回路構成の記憶が部分的にしか残ってません。 設計時のNゲージ知識は1970年代のままでヘッド/テールライトが点灯する事さえ知らず、PWMも考えましたが通常方式を選びました。

【『KATOキハ52の車両加工⑥』より転載】
先日の車両加工で室内灯改修に通常方式電源で点灯しないテープLEDを使えず、直接並列接続の奇手を選ぶしかなかった、つまりテープLEDを使わないのではなく使えなかったのです。 それでは電源の中身を見て行きましょう。

各チャンネルに4個使用の14ピンICをコントロールパネル側から眺めてみます。 一番端は4回路入りオペアンプです、周辺にダイオードが何本も実装されてます。

お隣は4回路入りアナログスイッチです。 ここまでが基準電圧作成部で回路方式は多分こうだったと思います。

9V電源からダイオード電圧ロス0.5V/0.6Vとなる微少電流で基準電位を作り、オペアンプバッファで電流供給能力を持たせます。 マスコンノッチ1-3でアナログスイッチがONし電解コンデンサ充電、ノッチOFFとブレーキボリュームで放電します。 この基準電圧をバッファして出力段で電流増幅して車両走行させます。 で、改めて出力特性を計測してみました。 言葉で説明するより制御特性を見てもらえばイメージがつかめます。

ノッチ1-3で加速度が違い最高速も違います、それぞれ9.0V/8.0V/7.0Vで飽和します、在来線車両に非現実的速度不要と考えたからです。 ノッチOFFで惰行し、非常にゆっくり減速します。 ミソは1.2V下駄を履かせる工夫でノッチON即発車にした事です。

基準電圧作成のキー部品は基板中央にある330μF/10Vアルミ電解コンデンサです。 手前の39kΩが充電抵抗で加速を決め、隣の510kΩが放電抵抗で惰行時の減速を決めます。

電解コンの隣、三列目はまた4回路入りオペアンプ、1回路は基準電圧バッファに間違いありませんが、残りを何に使ってるのか出力段回路構成の見当が付きません。

最後の四列目は6回路入りCMOSインバータ、使用目的回路構成共に不明ですが出力パワトラ駆動に係ってる様です。 発振回路等に使うロジックICが何故ここに?、過去設計の自己解析は読者も興味を持たないと先に進め様と思ったのですが・・・。

出力パワートランジスタの先にノイズ除去用チョークコイルと平滑コンデンサが入っています。 通常方式電源なのに何故?、こうなると見過ごせません。

マスコンとブレーキをバランスさせて出力4Vに固定し、パワートランジスタ出力を見ました。 GND-電源間にヒゲが出ています、周期0.67msec、周波数1.5kHz、ヒゲの原因不明ですが、モーターがブンブン唸るのを防ぐノイズフィルタを入れた様です。

拡大するとエッジの立った見事なヒゲ、20μsecで平均値は4V、アンタダレ?、はてさてこのまま進めるか解析するか、思い悩んでるうちに時間切れになりました。


ではまた。

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