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湖南仕様改修①アララ再現しない

技術提携先との当社信用に係る問題を片付けなくてはなりません。

【《ユニジョイナー経年劣化発覚!》より転載】
1年以上お待たせして納入した電源は検収試験をパスできませんでした。

と言う訳で納入した電源は製造元の当社へ送り返されて来ました。

要改善点は以上4点で、モーター唸り音等出荷試験と一致しない点があります。 検収試験は動画もあり疑う余地はなく、試験条件の何が違うかも含め解決策検討が必要です。


1.蒸機常点灯問題
最初に電源裏ブタを開けないで検討可能な蒸機常点灯問題から着手します。 出荷試験蒸機常点灯OK判断は、実際は走行開始する電源出力電圧がユニジョイナー経年劣化で電圧低下して常点灯に見えた筆者ミスですが、モーター唸り音は発生しておらず何かが違います。

比較した市販電源TOMIX N-1000-CLを一緒に送っていただきました、問題確認した現品を使用し不確定要素を排除する為です。

常点灯特性確認試験装置です、給電経路要因を排除する為にKATO S248レールに直接ソルダーウィック電極を半田付けし、電源/オシロスコープ/テスターを接続してます。

検収試験は当社KATO D51で行ってます、在籍4両中3両が整備委託中ですので、唯一手元にある長野式集煙装置付きを使用しレールに載せました。

N-1000-CL電源ONすると速度調整VR Min、常点灯ダイアルゼロにも係らずD51 HLが常点灯しました。 これがその時の電源出力波形、7.8Vピークの狭いパルスが出力されてます。 Hyper-Gにもある起動ドリフトで、次第に出力電圧低下しHLも消灯しましたが、10分放置しても出力ゼロにならず5V弱ピークのパルスが出力されてました。 出力ゼロにならない電源はTOMIXらしいと言うか・・・(笑)、でもそれが現実でした。

10分以上放置した安定状態で試験開始、常点灯ダイアル1-3が常点灯域で十分調整可能です。 常点灯ダイアル1と3のデータを計測しました。

ダイアル1の常点灯状態です、昼間やっと点灯確認できる程度です。

その時の電源出力電圧は80.2mV、つまり0.08Vです。 所有するN-1001-CL抵抗負荷実験ではこんな低電圧出力できませんでしたが、モーター負荷時は逆起電力で可能になります。

電源出力波形は周波数15.4kHz、7.6Vピークの狭いパルスです。 電源ON直後7.8Vピークでしたから起動ドリフトは常点灯ダイアル1目盛強に収まっており許容範囲の性能です。

波形詳細確認の為に時間軸を10倍にしました、1.5μsec幅の先端が丸い7.6Vピークパルスが出力されてます。 黄色点線部がモーター逆起電力影響でプラス部分約1/3の面積分だけ出力電圧を下げてます。 この波形では10V以上必要なテープLED室内灯は点灯しません。

ダイアル3の常点灯状態です、輝度は実用レベルをクリアしてます。

その時の電源出力電圧は160mV、0.16Vでダイアル1の丁度倍でした。 短いS248レールなのでダイアル5の走行開始電圧計測できませんでしたが、0.4-0.5Vと推定されます。

電源出力周波数は変化せず15.4kHz、10.4Vピークに電圧上昇してます。

時間軸を10倍に伸ばすとダイアル1と相似形の1.8μsec幅、10.4Vピークパルスが出力されてました。 蒸機牽引列車テープLED室内灯は微光点灯で停車中点灯が実用になりません。


★N-1001-CLと比較してみた
今回お借りしたN-1000-CLと後継機N-1001-CLは外観機能共同じですが、電源がN-1001-CLはACアダプター式に変更されてます。 電源ON時は出力0V(当り前)で、常点灯ダイアル2-4が常点灯域です。 この差が設計/調整仕様変更か単なる個体差なのかは不明です。

点灯確認できるダイアル2の出力波形は、N-1000-CLよりパルスがやせてる分だけピーク電圧が高く、波形は若干異なりますがモーター逆起電力影響は同等で、電気特性的にはAC100V/DC12V変換を外に出しただけで内部回路は同じと判断しました。
[註]当社N-1001-CLは低周波PWM切替改造機ですが、他はオリジナルに戻してます。

N-1000-CLの役割は完了しましたので梱包しお帰り準備です。 さて本命のHyper-G湖南仕様、この試験装置でモーターが唸りHL点灯と同時に走行開始すれば検収試験結果再現になるのですが、どうでしょうか。

検収試験動画に録音された推定200Hz前後の唸り音は発生せず、検収試験結果と異なりピンポイントですが常点灯しました、しかもN-1000-CLよりかなり高輝度です。

その時の電源出力電圧は259mV、0.26VでN-1000-CLダイアル3より高電圧でした。 常点灯性能としては調整範囲不足で実用外要改善ですが、検収試験とは違う結果になりました。 検収試験結果を事実として認めてますが、モーター唸り音の発生メカニズム等何が起きてたかは、現場に計測機器を持ち込んで確認しない限り真相解明不可能な状況になりました。

時間軸拡大した電源出力波形は矩形波に近い2.6μsec幅のパルスでした。 波形がシャープなのは良いとして立ち上がりが暴れており、ピーク電圧は18Vに達してます。 現状Hyper-G湖南仕様はN-1000-CLより蒸機常点灯性能が劣るとデータ的に証明されました。

Hyper-Gは常点灯性能、特にテープLED室内灯輝度向上と速度変動を抑えるシャープな出力波形にしてます。 また後方HLチラツキ防止の為に低損失逆起電力保護ダイオードを採用し、その双方が蒸機常点灯性能を悪くする作用をしてます。 これらのメリットを捨てずに問題解決するには、出力電圧波形最小パルス幅を狭くする以外に道がありません。


更に応答性重視で採用した高速(fT=100MHz)トランジスタ2SA1359がコアレスモーター負荷時に出力波形が暴れピーク電圧18V発生する事も解りました、信頼性向上には15V以下に抑えるリミッターが必要かもしれません。 次々と問題が見えてくる、難しいです。

長野県内新型コロナ感染者数は先月末から徐々に増加に転じ、県警戒レベルが1から2に引き上げられました。 その後もジワジワと増加し3へ、4月14日に3から4(警報1)に引き上げられましたが連日の2桁感染者についに17日には初の5(警報2)発令になりました。 この先どうなるのでしょうか、ワクチン接種が完了するまでは何もできそうにありません。


ではまた。

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