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。

高機能電源⑩基板製作 その3

今回は速度計分圧回路の部品実装ですが、これが少々ややこしい作業なのです。

【出番を待つ補機D51】


1.基板製作cont.
1-1.抵抗選別
速度計分圧回路の部品実装前に抵抗選別を行います。 精度が必要な抵抗は量産設計では許容差±1%の金属皮膜抵抗を使いますが、自作電源Hyper-Gは±5%カーボン抵抗から選別します。 100本単位購入で余裕があるので大丈夫です、コスト優先ですから(笑)

【『高機能電源⑧』より転載】
この回路で精度が必要なのはR74/R75の102.7kΩとR76/R77の3.17kΩです。 常点灯1.0V調整ノッチ4/12Vで198mV(km/h)なのでほとんど上側余裕がありません。
分圧比=3.17÷(3.17+102.7)=0.0299
重要なのは抵抗値そのものより、この分圧比です。


①R77/2.7kΩの選別

筆者は通常方式5CH、高機能4CHでかなり消費し残り46本でした。 全て計測した結果2.63kΩ~2.66kΩとバラツキは少なく下へ振れてました、2.66kΩを6本選別しました。


②R76/470Ωの選別

残数約90本全数計測して458Ω~462Ωでした、460Ωを6本選別しました。 テスター表示が低目かも知れませんが問題ありません、あくまで重要なのは分圧比だからです。


③R76/R77組合せ

選別した2.66kΩと460Ωを直列に組合せ、テスター表示が3.12kΩで安定する4組を選び、速度計基準抵抗として小袋にペアで保管します。


3.17kΩの設計が3.12kΩになってしまいました、ではR74/R75はどうすれば良い?
3.17kΩ⇒3.12kΩは98.4%、ならば102.7kΩも98.4%の101.1kΩにすれば良い。


④R75/100kΩの選別
100kΩを50本計測すると97.9kΩ~98.7kΩで、98.6kΩ/98.7kΩの6本を選別しました。 R74/2.7kΩは選別不要です、バラツキが誤差範囲に埋もれるからです。 R75/100kΩは1%でも1kΩ違うので、100kΩの選択で分圧比を調整できます。


⑤R74/R75組合せ

上記計算式は四捨五入で上側余裕が少ない事もあり101.2kΩでも良いのですが、あえて101.3kΩの4組を選び速度計基準抵抗として小袋にペアで保管しました。 計算上は、
分圧比=3.12÷(3.12+101.3)=0.0299
で変化なし、小数点4桁目の違いで常点灯1.0V調整ノッチ4/12Vで198mVが197mVになる程度です。 分圧比0.02975(四捨五入で0.0298)でも196mVと誤差範囲に収まるので、極端に神経質になる必要はありません、分圧比0.0299または0.0298ならOKです。


なおR78/10kΩとR79/33kΩは双方が±5%の最悪条件が重なっても69.8%~72.3%、そんな事はまず起こらずほぼ71%強になりますので選別の必要はありません。


1-2.部品実装
実は基板製作着手時は速度計設計完了前でオペアンプバッファ2個の前提でした。

【『高機能電源⑦』より転載】
そこで2回路入りで部品実装を進めましたが、速度計回路にもう1個オペアンプバッファが必要になり、2回路入り2個または4回路入り1個の選択になりました。

【4回路入りオペアンプピン配列】
4回路入りはコストは若干下がりますが、以下2点により2回路入り2個にしました。
14ピンを使うと常点灯電源側部品実装ライン余裕がゼロになる。
ピン配列と回路配置が一致せずリードジャンパー線が増える。
という訳で一件落着し、面倒な選別が終った速度計基準抵抗を実装します。

オペアンプバッファ実装位置未定なので、動作確認用Vcompジャンパーを付けた状態です。 余裕1ラインは赤に470Ω、青をジャンパーすればブレーキMax停止時間が短くなる操作感調整用です。 Vcompジャンパー先から選別したセットR74/R75及びR76/R77を直列に常点灯電源まで接続します。

R76+R77、3.12kΩ並列に速度計測定端子配線を半田付けします。 その下に車種選択用R78/10kΩとR79/33kΩを実装しジャンパーで結びます。 R78/R79をR76+R77並列にON/OFFする車種選択スイッチ配線を半田付けします。

車種選択スイッチには3Pトグルスイッチを使います。

速度調整回路と速度計回路を分離するオペアンプバッファも2回路入りNJM4580DDまたはLM358Nを使います。 ICソケット実装前に7ピンをニッパーカットしました。

ロータリーSW Bノッチ4から戻った配線から1ライン空けICソケット5-8番ピンを12V電源ラインに実装します。 使用する1回路1-3番ピンの1-2番ピンをジャンパーし、空けた1ラインを使いジャンパー2本で4番ピンをGNDに接続します。


オペアンプバッファ入力3番ピンを速度制御回路Vcompに、出力1番ピンを速度計回路Vcompにリード線ジャンパーで接続します。

C53/0.1μF(104Z)を速度計測定端子並列になる様、ジャンパーを使って実装します。 常点灯電源プルダウン抵抗R80/10kΩをこの位置に実装しました。 下の余裕ラインをGNDジャンパーで接続し、配線/計測用GND端子を設けました。


これで部品実装完了です、なお最終的には仕様選択を含めてより製作が容易な実態配線図をまとめますので、製作される場合はそちらを参考にしてください。


2.部品実装確認
2-1.分圧回路

オペアンプバッファ出力と常点灯電源ラインにテスタープローブを繋ぎ計測しました。

抵抗値は104.9kΩでした。 次にプローブを速度計測定端子プラスに繋ぎ替えます。

抵抗値は3.13kΩ、選別時単体の3.12kΩより0.01kΩ増えました。
分圧比=3.13÷104.9=0.0298(0.02983)でOKです。


2-2.車種選択回路
車種選択スイッチをDL/SL側へ倒して計測します。

オペアンプバッファ出力と常点灯電源ライン抵抗値は104.0kΩでした。

速度計測定端子プラスと常点灯電源ライン抵抗値は2.22kΩでした。
分圧比=2.21÷104.0=0.0213(0.02125)です。
車種選択補正比=0.0213÷0.0298=0.715(71.5%)でOKです。


ではまた。

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