鉄道模型机上の空論

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zoom RSS 安上がりのパワーパック補足

<<   作成日時 : 2009/09/18 19:13   >>

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 以前「安上がりのパワーパック」の記事で、秋月電子の電池式モーターコントロールキットに付いて書きました。キット自体400円と安く、大きな基盤でハンダ付けもしやすいのが良いです。パワーパックとして使ってみてもスロー運転の性能が良く、鉄道模型の電子工作の入門用にピッタリのものだと思います。

 しかしキットのままではパワーパックとしては使えません。最低でも車両の前後進のための逆転スイッチ、脱線などでショートした時の回路の保護部品を取り付けなくてはなりません。非常に簡単な加工ですむのですが、初心者の方には戸惑うところがあるかも知れませんので補足しておきます。

*回路について

画像


 図のようにショート保護用のポリスイッチと前後進切り替えの逆転スイッチをつなぐだけです。逆転スイッチは「2回路2接点」を使います。2接点のスイッチが二つ(2回路)並んでいて、連動して切り替わります。この切り替えで、+の電気がNに行く時は−の方はSにつながるよう、+がSの時は−はNになるように配線されていますので、ヒマだったらたどって確かめてみてください(笑)。
 図には+−が描いてありますが極性は気にしなくても支障はないです。ちなみにエンドレス内側レールのNフィーダが+の時に右回りに進みます。

 ボリウムは、キットのままで取り付けるとツマミを右回りに回してスピードダウンとなり、通常とは逆の操作になってしまいます。コレでは具合が悪いので逆向きに付け直します。
 単に逆向きに付けたのではツマミが内側を向いてしまいます。足を折り曲げるとか、基盤の裏に付ける等の手もあるでしょうが、コードで延長して配線しておけば、ケースやパイクへの取付け位置を自由に決められます。
 電源スイッチやパイロットランプのLEDについても同じことが言えますので、必要に応じてコードを介して配線します。(図ではLEDは基盤につけたまま)

 キットの回路図で、出力に並列につながっている電解コンデンサ(C1)は、パルスを平滑にするためのコンデンサだと思います。
 パルスは平滑化しない方がスローが効くはずなので、私は取り付けずに使っています。それで全く問題なく、かなりのスロー運転の出来るパワーパックとして使えています。
 ただモーターから少しうなり音が出ていますので、ちゃんとC1を付けるべきかも知れません。C1の有る無しでスローの性能がどうなるかは比較の実験をしてないのでわかりませんが、ネット上では元々スローの効く電源としての評判が高いので、まずはきちんと付けて使うのが本当ですね。

*個々の部品について

画像


・ポリスイッチ

ポリスイッチ 250mA

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01354/

 秋月のwebページにはリセッタブル・ヒューズとも書かれています。うちで使っているのは電流が0.25A以上流れると制限され、0.5Aで切れるもので、Nゲージ小編成のスロー運転ならこれで間に合うと思います。

・逆転スイッチ

トグルスイッチ6P・中点OFF

http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=and&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=2&list=2&pflg=n&multi=&code=7AZY-75DW

 トグルスイッチと呼ばれるものがよく使われています。先に書いたように「2回路2接点」のものを使い、出来れば「中立でOFF」になるものが「停止」のポジションをとれて便利です。

・その他

M7ナット

http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=%258C%25C5%2592%25E8%2582%25CB%2582%25B6&cond8=and&dai=&chu=&syo=%2593d%258Eq%2595%2594%2595i%2597p&k3=0&pflg=n&list=2

 ケースやパネルにボリウムを固定する際、取り付け用のナットが必要です。キットのボリウムには付属していないのでパーツ屋で買っておきましょう。秋葉原ならキットを売っている秋月電子の隣にある千石電商においてあります(ネット通販もあり)。7mmのネジがはまるナットだからDIY店などで使えるものが手に入るのかも知れませんが、一般のナットよりかなり薄くないとツマミが浮き上がって不細工です。やはり専用の物が良いと思います。

ツマミ

http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=%25A4%25C4%25A4%25DE%25A4%25DF&cond8=and&dai=6&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=2

 うちで使っているツマミは秋葉原の千石電商で買っていますが、通販もあるようです。軸にはいもネジをしめて固定しますが、締め付け用の工具がマイナスドライバーだったり六角レンチだったりします。
 模型をやる人なら小さなドライバー位持っているでしょうが、六角レンチは無い人も多いと思います。私は百円ショップで手に入れました。DIY店にもあるはずです。何本かのセットで売っていると思いますが、写真に写っている1.5mm位のものをよく使います。


・ロータリースイッチ

 私の好みでは、操作感や見た目の点でトグルスイッチよりこのロータリースイッチに古臭いツマミをつけて切り替えるのが好きです。同じような感覚の方もいらっしゃると思いますので、オマケでロータリースイッチの使い方も書いておきます。

 軸を回転させて接点を切り替えるもので接点の数や回路の数でさまざまな種類があり、トグルスイッチの代わりにパワーパックの逆転用として使えるものがあります(手持ちが無かったので写真のものではダメですが、形はどれも似たようなものです)。昔からあるKATOのパワーパックも前後進切り替えはロータリースイッチでした。


 ただしご注意が一つ。

 通販等で手に入りやすいアルプスのスイッチは定格が0.15A(150mA)と小さいので、これを守る限りは最近のモーターでおとなしく運転する程度にしか使えません。アルプスのホームページでもう少し容量の大きいものもありましたがそれでも0.25Aと通常のパワーパックとしては微妙な値です。

 うちのパワーパックで使っているのは上記の定格150mAのものです。経験的にはこの倍以上と思われる電流を流して使っても特にトラブルは発生していませんが、定格外での使用する場合は各自自己責任でお願いします。スイッチが焼きついてショート等が起きないとも限りません。トグルスイッチの図で示したのと同じように、手前にポリスイッチを付ける等、必ず保護回路をつけておきましょう。

画像


ロータリースイッチ(4回路3接点)アルプス SRN1043S

http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=%25B3%25AB%25CA%25C4%25B4%25EF%2520%25BB%25B0&cond8=and&dai=&chu=&syo=&k3=2&pflg=n&list=2

 逆転スイッチとして使えるのは4回路3接点というものです。電気的には2回路3接点で間に合いますが、そういう規格のものは売っていないので2回路分は余らせて使います。図でスイッチの左下の※から時計回りに接点を並べたのが右側の絵です。3接点を持つ回路が四つあります。軸を回すと入力する端子(コモン端子と呼ばれます)とa,b,cの接点がどの回路も連動してつなぎ替わります。

 極性切り替えをするには、トグルスイッチの時と同じように+を入力する回路がNフィーダにつながる時は−の入る回路はSに、+がSにつながる時は−はNにつながるように配線します。回路はスイッチのどの部分を使っても良いのですが、一つあけて使用したほうがハンダ付けも楽でゴチャゴチャしません。

 トグルスイッチは2回路「2」接点でしたが、ロータリースイッチでa,b,cの「3接点」あるものを使えば、bの接点はどこにも繋がず「停止」のポジションとして使えます。トグルスイッチでは中立OFFのものでないと停止が出来なかったのでこの点優利です。
 ちょっと面倒なのは、軸が長めなのでツマミによっては少し切り落とさないといけないこと。割とやわらかいので糸ノコで充分切れます。

 あと、細かいことですがロータリースイッチの規格には接点数などのほかに「ショーティング」と「ノンショート」の二種類があります。切り替え時に隣り合った接点同士が触れながら(ショート)切り替わるのか、どちらからも一旦離れて(ノンショート)から切り替わるのかの違いです。どちらを使うのか購入時に聞かれるかも知れません。
 しかしここではどこにも繋がっていないb(停止)を経由して切り替えますので、どちらの規格でも構いません。


*うちでの定格外での使用状況について

 実は定格については、最近まで全く意識していませんでした(笑)。KATOのパワーパックに入っていたものとそっくりだったので普通に使えるものだと思っていたのです。以前の記事で「ザク」、「俺専用ザク」としてご紹介したものに組み込んで、もう3年以上使っています。

 私の使い方はせいぜい数両の編成で、低速での運転が基本ではありますが、子供が使う時はその限りではありません。また常点灯用電源で室内灯をつけることが多く、停車中もそれなりに電流が流れています。電流を喰う古い動力車の運転、慣らし運転での乱暴な切り替えにも使ってます。

 こんな感じの運転ですが、今のところトラブルは出ていません。今後事故が発生した場合も、手前に保護回路(0.5Aポリスイッチ)が入っているので、まさか火を吹くまでには至らないと思っています。接点の痛みが早い可能性は大と思いますので、消耗品と考えて故障時には交換で対処します。

秋月電子通商

http://akizukidenshi.com/catalog/default.aspx

千石電商オンラインショップ

http://www.sengoku.co.jp/index.htm

 図解中心でサラッと解説しようと思ったのですがついついダラダラ書いてしまいました。すっかり涼しくなりましたね。秋の夜長にハンダゴテを出してきて電子工作もいいものです。

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コメント(17件)

内 容 ニックネーム/日時
バラックモデル様
 「安上がりのパワーパック補足」の記事を拝見しました。懇切丁寧に解説していただいて有難うございました。これで素人の私にも工作できそうです。昔、中学の技術の授業(大昔です)で自由製作の時間があって、「レイアウトモデリング」に載っていたトランジスタコントローラーの記事をみて、そのまま作製したことはあったのですが、それ以来の工作になりそうです。楽しみです。パイクを作製して電源を組み込みたいと思います。有難うございました。
コッぺル
2009/09/24 09:56
 コッペルさま。

 お役に立てて幸いです。大きな間違いは無いと思いますが、専門家ではありませんので完璧かと聞かれると自信が無いです。怪しい感じがしたら念のためネット検索などでもお確かめください。
 技術の授業で自由製作なんてなかなか良い学校でしたね。私は一般の教材でインターホンを作りました。それなりに面白かったのですが、やはり自分の欲しいものを作ってよい、という授業のほうが格段に楽しいですね。
バラックモデル
2009/09/24 21:58
はじめまして。
楽しく判りやすいイラストには、いつも目を見張っております。

さて、余計なお世話かもしれませんが・・・。
電解コンデンサC1の役割なのですが、下記URLに解説されている逆起電力と同時に発するノイズを吸収する役割を持っています。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1414307689

逆起電力の大きさは、進行方向と逆の前照灯LEDがはっきり瞬くほどです。
http://traintrain.jp/blog/detail/mid/411/date/2009-06-27
EB10が後部補機になっている動画をご参照ください。

件のコンデンサですが、モータが発するノイズの周波数・電圧は種類により様々なので、パワーパックのような遠隔操作機器に付いていても配線が長く抵抗も増えるので効果は薄いと思います。
通常は車両側にコンデンサ(周波数的に広帯域に対応するもの)付けて根源で対策してますので、C1が無くても影響は無いです。
なお、C1と並列のダイオードはFET(2SK1010)をモータの逆起電力から保護するために残しておいた方が良いと思います。

ご説明のキットを心臓部に使ったパワーパックを作りました。
お手空きの折りにでもご覧ください。
http://g200we.homelinux.com/~nob/RAIL/BT_controller/index.html
なお、近日中に全面書き換えを予定すべく準備しております。
今のページはあまりに理解し難いと思いますので(反省)。
ゴーン辻
2009/10/03 00:50
 ゴーン辻さま。

 はじめまして。コメント&貴重な情報ありがとうございます。C1はモーターノイズ吸収の役割があったのですね。確かにラジオを近づけるとバリバリいいました。おっしゃるようにパワーパック側のコンデンサでは効果が薄いかもしれませんが、つけておくのが良いのでしょうね。
 逆起電力によるものと思われる後位ヘッドライトのチラつきは発生しています。チラついたらレールのクリーニングでほとんど収まってしまうのであまり気にしていませんでした。ゆっくりした走らせ方中心なのでこの程度で済んでいるのかもしれません。レールが汚れる&スピードがあげるとチラつきも目立つようですね。

 リンクからいろいろ拝見しました。力強くどんどん作業が進んでいく印象を受けました。思いつきでチョコッと手をつけては放置、ということの多い私にとっては大いに見習いたいところです。更新されたPWMの記事も研究させていただきます。これからもよろしくおねがいします。

バラックモデル
2009/10/04 02:06
バラックモデル様
良い紹介記事をありがとうございました。特に図解の配線があってとても助かりました。
常点灯対応のパワーパックがほしくて早速つくってみました、小さいので複線用として2個組み込んだものにしました。鉄コレのものは標準でも静止したまま点灯できました。音は気になりますが撮影用と考えていたので満足です。
なお、秋月通商で格安の2回路6接点のロータリーSWを売っていましたが接続の仕方が不明です。わかりませんでしょうか
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00101/
kosato
2009/11/18 17:13
kosatoさま。

 コメントありがとうございます。お役に立てて幸いです。パルスだからうまくいけば停止状態から点灯する場合もありますね。うちではスロー走行用の使い方がメインで、最近は蒸機の発進の状態を調べるのに活躍しています。

 秋月のスイッチの件、私も目をつけてはいたのですが買ってないので解りません。2回路3接点としても接点は3つずつ余りますが使えるはず。私のロータリースイッチの図で言えば3接点のa,b,c.に加えて余分なd,e,f があると考えればよいわけです。
 サイトの写真を見ると、中心に2つ、周囲に12の端子がありますので、中心のが入力用(コモン端子)2回路、周囲に6つずつ2回路分出てるのかな?とは思いますが単なる推測です。申し訳ありませんがテスター(無ければ電池と豆電球ででも)でお調べください。
バラックモデル
2009/11/19 02:33
バラックモデム様
早速の回答ありがとうございました。
4回路3接点の図解とにらめっこをしてLEDを使って試行してみました、中心A,Cを入力1-9―フィーダーNと3-7―フィーダーSにしたらうまくゆきました。
なお、9番にもストッパーを入れると正―中立―逆の3点しか動かないように無駄な回転の制限ができるようになります。
kosato
2009/11/19 21:40
kosatoさま

 ご報告ありがとうございます。実際に使えたという情報は貴重でありがたいです。秋月のは容量的にも有利だし、ストッパーである程度カスタマイズできるのが便利ですね。
バラックモデル
2009/11/20 21:17
はじめまして。
バラックモデルさんの工作やレポートなど、毎回楽しみに拝見しています。
貴記事を参考にさせていただき、私も一つPWMコントローラを作成してみました。
http://skt48.cocolog-nifty.com/blog/2009/11/post-95fc.html
ケースはお菓子が入っていた透明パッケージを利用したので、ごちゃごちゃの中身が透けて見えて、ちょっと失敗だったかなと反省しております。
12V電源と6V電源ではボリウム操作の特性が完全に変わってしまうのが面白いです。しかし、モータのうなりは、さすがにちょっとうるさいですね(^^;;;
うちの記事からリンクを張らせていただきましたのでよろしくご了承ください。
これからも、よろしくお願いします。
http://skt48.cocolog-nifty.com/
skt48
2009/11/23 11:18
skt48さま。

 はじめまして。コメントありがとうございます。うるさいくらいうなるのはちょっと困りますね。うちでは低く音楽をかけながらだとほとんど気にならない位、といった感じなのです。車両によって差はあります。今使っているNゲージの蒸機は意外と低く、機関区的なスロー走行に重宝していますが、似たようなモーターなのにDD13だと不自然な音でうなりが高めです。うちにある鉄コレ関係のは音は低いと思っているのですがkosatoさまのコメントによると結構鳴ってるようですね。状況やキットのロットで差が出るのでしょうか。それとも感じ方の差?ともあれスローの効くパルスとなると多かれ少なかれうなりの問題が出ますね。うまく音質をいじれると良いのですが。

 この数日多忙でパソコンのチェックをしておらず、お返事が遅れ失礼いたしました(汗)。リンクはもちろんOKです。以前からそちらのHPいろいろと参考にさせていただいてます(多美鳴駅懐かしいです!)。こちらこそよろしくお願いします。
バラックモデル
2009/11/26 04:29
はじめまして 
実は私、やはり秋月さんの回路でコントローラーの政策を試みているのですが 問題があってまだ工事が途中で止まっています ご使用のポリスイッチなのですが 使い方が解らないので若し不都合でなければ御教授お願いしたいのですが・・・・3Aのものを作っていますが 先日ポリスイッチを調べたところ例えば3Aのものを使うと倍の6Aで遮断ってあるんです この場合何Aのものを使ったらいいのでしょうか?6Aで切れるのでは3Aのものは持ちませんよね〜 なにぶんにも電気音痴な者で そこで躓いています よろしくお願い致します
トータン
2011/01/27 12:39
トータンさま

 はじめまして。お返事が遅れてすみません。ポリスイッチは表示の値より大きな電流が流れた時に熱を発生し抵抗値を上げて電流を下げるものと認識しています。3Aの表示のポリスイッチなら、実際にショートした時にはある程度の時間内には3Aより電流を下げてくれると思いますが、発熱により作動するものですから瞬間的には6Aまでは流れる可能性を考えるべき、と考えています。
 しかし3Aとは大きいですね。Nゲージのパワーパックだとそこまでの容量は見たことがありません。ポリスイッチは手軽なのでうちでは全部コレで保護して支障なく使っていますが、作例近辺〜0.5Aの容量を超えてのお話となると経験も無く、私もなんともいえません。申し訳ありません。

 秋月のキットに関して言えば、保護が必要なのは出力用のFETという部品です。あらためて見てみると、FETの型番は2SK1010だと思います。データシートにはIdが6Aとあります。3Aのポリスイッチで保護出来そうに思いますが、ギリギリの値と考え破損も覚悟したほうがいいと思います。
 このくらいの大きな電流を流すならFETの金属部分に市販の放熱器を追加するべきですし、万一の場合の発熱も大きいです。パワーパックの回路は守れても、車両や線路のプラを溶かす事故も心配です。大電流の扱いの経験のある、じかに相談できる方をお探しになることをお勧めします。
バラックモデル
2011/02/01 15:34
はじめまして。
古い記事にコメントしてすみません。

先日東京出張の折 秋葉原にてキットと必要なパーツを購入しました。いつのまにかキットの値段が650円になっていました。製作にはこの記事が大変参考になりました。
 100均で購入した密閉ポリパックにエネループ専用に単3電池5本収納できるようにしました。やはりアルカリ電池を使い捨てるのは気が引けます。 5本仕様の為なのかかなり長時間運転ができます。
一つ質問ですが、基板にはバッテリーが2ヶ所(B1,B2)あります。B1をエネループにB2にはDCジャックを付けてACアダプターからも電源が取れるようにしようと思っていますが、そのまま並列して取り付けても良いのでしょうか?
 何分 子供の頃から内職の手伝いでハンダ付けには慣れているものの回路に関しては全く無知ですので御教授願えれば幸です。
 完成後 チビロコやBトレ都電 ED62をトロトロと低速運転するのが今更ながら楽しくなりました。これからも楽しい記事を期待しています。
コッペル3号
2011/07/18 11:42
コッペル3号さま

お役に立てて幸いです。スローが利くと狭い場所でもゆったりとした運転が出来て和みますね。

さて、お尋ねの件、やったことが無いので予想でしかいえませんが、キットの基盤にある並列の端子でアダプターと電池が同時に繋がると、状態により電池またはアダプターに逆電圧がかかると思います。具体的にどんなトラブルが起こるかは私もわかりませんが、やめた方が良いです。
やはりスイッチをつけて切り替えが出来るようにするのが良いと思います。

お勧めしたいのはスイッチが内蔵されているDCジャックの利用です。ラジカセなどと同じにプラグを差し込むだけで電池ボックスの線が切れるようになり、使いやすいです。お求めのジャックでも足が3本ならスイッチ内蔵型だと思います。千石や秋月の通販でも売っています。繋ぎ方は「DCジャック 電池 切り替え」で検索すると出てきます。http://denkomagazine.net/tips/001.htmlが判りやすいと思います。

お持ちかも知れませんが、こういった工作、テスターは必須です。ジャックの接点がどこにつながっているか、極性は間違っていないかは、必ず確認しなければなりません。ホームセンターで手に入ります。それに御自分で調べながら回路がわかってくると電子工作がもっと楽しくなります。
バラックモデル
2011/07/23 12:45
バラックモデル様

コメントの返信ありがとうございました。
長い間返信があることに気がつかず、お礼が遅くなり申し訳ありません。 教えていただいたことを参考にしてDCジャックの取付が完了しました。バッテリー接続部がB1、B2と2ヶ所ある理由がいまいちわかりませんが、ケースに組み込んだ時に邪魔にならない位置に配線できるよう考えられたのかなと勝手に納得しています。 

 テスターですが、以前仕事に使っていたサンワCP-7Dを所有しています。もっぱら断線と電池の容量チェック専用でしたが、購入後17年も経ちますが故障知らずです。今回の小工作にもとても役に立ちました。
 
これからも楽しい記事を期待しています。
ありがとうございました。
コッペル3号
2011/09/03 12:29
kato e231 15両 室内灯付きを走らせるにはどのパーツを変えれば電流不足などにならずにはしれますか?
e231
2011/11/07 22:09
e231さま

 お返事が遅れましてすみません。私は1A以上の電流を使ったことがなく、ご質問のレベルの電流でパワーパックの状態がどうなるか、ということについては経験がありません。ですから以下に書く回答は、回路の部品の規格表などから理屈だけで考えてのものです。実際上では、なにか不具合が出るかもしれません。長編成を走らせたことがあり、電気に詳しい経験のある方を探し、ご意見をお聞きになることを、まずお勧めします。

 では理屈上での回答をします。ご質問の編成、パワーパックの容量が1.5A位必要かと思います。理屈でいえばここの記事で使っている保護素子の「ポリスイッチ」を1.5A用(1.5A以上電流が流れ出すと制限され、3Aまで流れると電流が切れる)に変えればよいかと思います。
 また、前後進の切り替え用には、記事にもありますようにロータリースイッチでは規格上では完全に容量不足になるわけですから、トグルスイッチなどの容量が足りるものをお使いください。
 また、元の電源に電池を使うとなると、この電流ではすぐになくなると思います。1.5A以上容量のあるACアダプターがいいはずです。
バラックモデル
2011/12/03 23:51

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