ポイント回路の設計・制作 その１

超痛い！
歳ですね…急いで床に置いているものを取ろうとしたとき…お尻に激痛が！
３つに割れました(笑)
でも冗談抜きで…その日は寝返りすら激痛。
少しマシになりましたが…。
恐らくスジを延ばしきったのでは？と思っています。
皆様も…急な動きにご注意ください。

山も少しずつ削っています。

スタイロとスチロールの混合ですので…ゴミ凄いです！
掃除機で吸いながら、作業しています。
焦らずゆっくりやっています。


さて、今日からポイント系の考察を行います。
現時点のぼち吉鉄道ポイントマップです。

簡単に説明すると、
路線）
青：上り線（仮称）
紫：下り線（仮称）
緑：ループ線
赤：渡り線（車庫線）
ポイント）
①、⑥　　　　　　　：上り線　待避用
②、③、⑦、⑧　　　：下り線　上り線渡り用
④、⑤、⑨、⑩　　　：下り線　待避用　兼　ループ線から下り線への渡り用
⑪　　　　　　　　　：ループ線　車庫線進入及び上り下り渡り線用
⑫　　　　　　　　　：上り下り渡り線用
⑬、⑭　　　　　　　：ループ線　Y字ポイント
車庫線？
そう追加できるようにしました(^^;)


遠い先かもしれませんが…。

でも問題は、これをどう制御するのかなのです。
本線系とループ系で諸条件を書き出します。

◎上り系
・⑥→①で上り待避線に移動。

◎下り系
・④→⑤→⑩→⑨で下り待避線に移動。ただし、ループ線停止。
　（追突防止）
・③→②→⑦→⑧で上り本線に移動。ただし、上り線⑥→①は待避線側。
　（でないとショート！）

◎ループ系
・⑭－⑬は連動。
・④→⑤→⑩→⑨で下り待避線に移動時は、ループ線停止。

◎単独系
・⑫は上り線より渡りに入線。
・車庫線下り線より渡り線に入る場合、⑫は開禁止。
　（ショート防止）
・⑪も単独。理由は同上。

これでいいのでしょうか？
とりあえず書き出してみました。
回路作成前にもう少し練ってみます。

下準備

蒸してきてます。
台風は、日本海側ですが風はきつそうですね。
夜中に吹き荒れる感じでしょうか？

今日は下準備です。

室内灯に使うリン青銅板が少なくなってきました。
それを切り出します。
この板は、東急ハンズで購入しています。
100×180で、400円くらいだったかと。
リン青銅板って、ホームセンターでないのです。
それで、ここで買っています。
まぁ、サイズも丁度いいですから(^^;)
これを、半分に切り


そこに、2mm幅で線を入れます。
100mm側は、50mmで線を入れてます。

そして、先に50mmを切ってから、2mm幅に切ります。

それを繰り返すこと…90回？

切れました。
このハサミ、100均のクラフトハサミです。
銅板切るからか、切れ味いいですよ(笑)

ほぼ袋満タンに切れました。
明日からは、電飾ですね。
この作業以外に時間がかかります。
昼休みほぼ使いました。

追伸)
昼御飯

この高井田ラーメン、素朴で好きです(^^)

LED照明回路

こんばんわ。
緊急対応資料です。

LEDの照明で、駅・建物系に照明を付けるときに質問を受けました。
それについて書いてみます。

まずは下図です。

これが標準的ですね。
抵抗部分は、CRDでも同じです。
この回路は、どのLED回路にも同じ電圧がかかります。
そのため、同じ抵抗またはCRD をつけると、各LEDに20mAの電流を供給できます。

次は別案です。

電流制限抵抗を、まとめる場合です。
これでいくと電流値は、60mAとなります。
見かけ上はうまくいきそうですが、問題があります。
１．各LED回路に、LEDの個体別の特性同じでないため、同じ電流が流れない。
２．この消費電力に見合う抵抗が高価である。

１．は、LEDの個体差があるのはご理解頂けると思います。
ですから、各回路で光量バラバラになります。
電気は流れやすい方に流れます。
そのため、故障時に焼損等が発生する危険もあります。

２．について見逃される方多いです。
抵抗には、許容消費電力があります。
通常買われる抵抗は、1/4W等の表示がありますね。
つまり、0.25Wです。

ここで１回路当たりの抵抗にかかっている電力を計算しましょう。
LEDの順方向電圧が3Vですから、12-3*3=3Vとなります。
オームの法則で、Ｒ＝Ｖ／Ｉ=3/20mA=150Ω
上記の計算をされて、抵抗値を決めています。
では…、抵抗の消費電力を計算しましょう。
Ｗ＝ＶＩ＝3*0.02=0.06W
抵抗の許容消費電力は、0.25Wですから
0.25>0.06となりＯＫなわけです。

では、別案の場合どうなるでしょうか？
3回路ですから、0.06*3=0.18W＜0.25W
まだ大丈夫。
でも4回路・5回路…。
燃えます。
そうすると、1/2W抵抗とか大きな物に変えないとダメなのです。
そして抵抗は、熱が出ます。
放熱対策も必要です。

それで結論は、

「別案は出来なくは無いがやめておいた方がいい。」

ということになります。
特に１項の作業は素人に出来るものじゃありません。
プロでも…。

実際テープLEDなども、通常案で販売されています。
やはり、この方が安価で安全だからかと思います。

尚、CRDの場合は消費電力の計算変わりますので、ご注意ください。

スライダックとACアダプター

昨日は関西圏は大荒れでしたね。
そんな日に、現場でしたが(^^;
日頃の行いなのか？
ほとんど、外にいる間は降られませんでした(^^)
でも歩き疲れてヘロヘロです(T_T)
でも、美味しい昼御飯と小腹を埋めるものは食べました(^^;



それとがおう☆様に業務連絡。

ブログの写真ではっきり分からなかったのですがピンセット、このタイプ買われてますか？
これがはんだ用で作業性が増します。
はんだの熱を逃がす事もできる直ぐものです(^^)

さて播磨国有鉄道様から、以前質問がありました「スライダックとACアダプターの違い」について、簡単に説明したいと思います。

スライダックですが、
「出力電圧を可変できる変圧器。スライダックの名称は株式会社東芝の商標。」
です(^^;
まぁ、可変単巻変圧器っていうのが個人的にはしっくりきますね。
変圧器ですから、交流(AC)動作です。
鉄道模型は、今は直流(DC)で動きます。
ですからNゲージに使う場合は、
スライダック＋整流回路の組み合わせになります。
下図にそれを示します。

電圧調整つまり速度調整をスライダック側で行っているわけですね。
恐らくですが、これが主流のころは整流回路の半導体が高かったのとその電圧降下が大きかったのではないかと思います。
ですから、きっちり12Vというより、大体12Vでしょうね。
変圧器ですから、熱膨張や電源電圧(つまりコンセント)の変動で誤差が出たはずです。
ですから、高め(14V)にでるようになっていたのだと思います。

さて、時代は進むにつれ半導体の値段も下がり性能も上がりました。
それにより、ACアダプター＋直流電圧調整回路が主流になっています。
ACアダプター本体は、高周波変圧器と制御回路と整流回路が組合わさり交流100Vを直流12Vにしています。

※ここで説明するACアダプターは、スイチッング式アダプターとします。
　スイッチング方式でも色々ありますが、その説明は省略します。

これこ原理は…そう前回のPWMと同じですね。
つまり、AC100Vを整流しその一次側をスイチッングつまり入り切りして電圧を下げているものです。
その入り切りのタイミングを制御回路で行っています。
そして、その整流された直流を…トランジスタやPWMなどの速度制御回路を使い出力させています。
イメージ的には、下図のようになります


それぞれに一長一短があります。
スライダック）
　長所：スイッチングノイズが無い。
　短所：変圧器部分が大きく重い。つまり小型軽量化できない。
ＡＣアダプター）
　長所：小型軽量。
　　　　省電力である。
　短所：スイッチングノイズがでる。

これによりノイズが嫌いな高級なオーディオ系では使用されない訳ですね(^^;)
真空管の暖かみのある音などが好まれるのもその辺にあるのかも知れません。

そして昨今のＮゲージの制御は、トランジスタ制御より常点灯が出来るPWMが主流になってきました。
ですので、スライダックよりも安定した直流電源であるＡＣアダプターが使用されるのもご理解いただけると思います。

以上、簡単に説明させていただきました。
質問等ございましたら、コメントください。

なお、さらに詳しくお知りになりたい場合、ロームやTDKなどの直流電源会社のサイトを調べる事をお奨めします(^^)
小生、自分で作れないものは概念しか調べないので…(^^;

ＬＥＤとPWMのお話 その１

雑記的に書きます。
作業してますよ(^^;



ブリッジに髭をつけてます(^^;
先は長いです…。
残り10個くらいかな(^^;
まだ銅板の切り出しもあるし
…。
ですから、簡単な首題の話を書こうと思います。

ご存知の通りＬＥＤは、「発光ダイオード」のことです。

ダイオードは「電流を一定方向にしか流さない電子素子」です。
簡単に言うと「＋→－」だけに電気を流します。
（本当は逆ですが、ここではこうします。）

でもって「電流」でＬＥＤは光ります。
だいたい20mA程度までが定格になっています。
それに、順方向電圧(以下：VF)を印加することにより電流が流れることになります
これは、「最低VF以上の電圧をかけないと光りません」というものです。
ばらつきがありますが大抵のLEDは3V程度ですので、それ以上の電圧が必要ということになります。

ですがLEDは電圧ではなく電流により光の強弱が決まります。
固定電圧であれば問題ないですが、鉄道模型はスピードが変わる＝変動電圧です。
じゃ、どうするのか？

それがPWM制御により固定電圧が出来るようになりました。
簡単に言うとPWM制御は、「ある固定電圧をパルスで出力しそのＯＮ－ＯＦＦの長さを変えることにより平均電圧を変える」というものです。

インバーターも同じ原理を使いますが違います。

インバーターは直流(=乾電池)を交流(=コンセント)に変えるものです。確かにPWM制御で正弦波を作りますが大きく違うのは、インバーターは交流を出力することです。

ですから鉄道模型は直流ですから、インバーター使うと動きません(^^;)

ではなぜPWMが鉄道模型で何故もてはやされるのか？
１）省電力
２）常点灯停止が出来る
３）起動性が良い
この3つと思います。

個々に説明します。
１）省電力
これはＯＮ－ＯＦＦを繰り返すＰＷＭですから、ＯＦＦの時間＝停電と考えてください。

つまり電気を切ってるから省電力(^^;)
ただそれだけです。
２）常点灯停止が出来る
モーターが回らない程度にＯＮするということです。

つまりスイッチをちょっと入れて切るそれを繰り返しています。
家庭でLEDのついてる扇風機のＯＮ－ＯＦＦなんかで実験できますが、大目玉をくらいますので止めてください(^^;)
３）起動性が良い
ＯＮ－ＯＦＦの繰り返しです。
今までのコントローラは、0-12Vまでボリュームで可変しますが、PWMはちょっとの時間とは言え12Vがドドドってかかります。
ですから起動性がいいのです。
じっくり力をいれるか、張り手でドドドってやるか…そんな所です。
乗り心地を無視すれば、後者の方が動き出しはスムースですよね(^^;)
そのため、新幹線などは2レベルのインバーター等を使用して乗り心地を改善しています。

おっと脇道にそれました。
ＬＥＤの話に戻すと、ＬＥＤは電球とかと違いフィラメントではないですから、ＯＮ－ＯＦＦの影響を無視できます。
ですからPWMで点いてるように見せて省電力化を図っています。
人間の眼は、1秒間に30回以上点滅すると常点灯に見えます。
30Hz以上であれば、常時点灯しているように見える訳です。
Ｎゲージでも同じ事をしているのです。
しかし低周波であれば、ジジジっていう磁気音がうるさいです。それで高周波にして人間の耳に聞こえないようにしています。
実際メーカー製PWMの測定をしている方がおられました。
KATO:37kHz＝37000Hz
TOMIX:21kHz＝21000Hz
そのようにして、耳障りな電磁音を回避しているわけです(^^;)
でも犬には聞こえるはず…。
犬を飼っている方、どうでしょうかね？
しかし高周波にすると起動が悪くなります。
ま、張り手が早すぎて押してるのと変わらないって言えば理解しやすいでしょうか。
ここら辺がPWMの難しい所ですね。

LEDとPWMの関係、少しはご理解いただけたでしょうか？