煤式自動連結器

回路はできたものの、それ以降が滞っていたパワーパックの製作ですが、ようやく整形外科的作業を行える時間ができたので、早速作業開始ですー。

ケースはタカチ電機工業のTS-1を使用。今回のパワーパックの製作における最も高額なパーツです。1個890円。加工はIllustratorで作図した穴あけ図面を印刷して貼り付けて、センターポンチを打ってドリルで穴をあけ、径が大きい穴はリーマーでグリグリと拡張して規定の大きさへと加工。各スイッチの回り止めの穴も普通に貫通穴であけました。

各スイッチを取り付けます。基板とパワートランジスタはシャーシ側に取り付け、シャーシ自体を放熱板として利用します。パイロットランプの類は一切ついていないので、スイッチのポジションで判断することになります。それで全然問題ないです。色気はないですが。

ツマミを取り付けて、このように完成しました。ツマミは今後も変更の可能性があります。随所にあいている回り止めの穴は、銘板を作って隠せると思います。左から4ポジションマスコン(加速・定速・減速・停止)・逆転スイッチ・加速度(上段)/減速度(下段)・速度(下段)/モード(上段左)(加減速モード・ノーマルモード)/電源(上段右)、と配置しています。後面は電源と出力のみ。しかしなぜかスイッチが下のほうに集中。その理由は…

これが理想形。秋月電子通商で扱っている50mmの電流計・電圧計を取り付けることができるように。ただしメーター2個で2000円なので、当面は無理ですな。

一般的に、パワーパックは各種スイッチが左寄り、コントローラーが右寄りが多いようですが、これは明らかに逆。マスコンは左端に配置してあります。つまり自分用(&亀師匠用)に左利き仕様というわけですネ。(そうは言うもののノーマルモードで多用するであろう速度ボリュームは右端なんですケド。)

外観についての感想は、黒と銀色のみで構成されていて、思いのほかカッコイイ!! あとは銘板をそれぞれのスイッチに付けるだけなのですが、マスコンの表示を「加速・定速・減速・停止」にするか、「力行・惰行・制動・非常」にするかで、少し悩んでいます。

前回、ユニバーサル基板に収まるように回路を作ったものの、不具合が発生しました。テスターで計測すると、出力に常に7Vくらいが出ているのです。

試作回路では起きなかった現象なので、配線が窮屈すぎるのが原因の1つではないかと考え、すぐ隣のランドは使わずに1つ飛ばしてパーツを配置するようにして作り直しました。

今回の動作は、問題なしでした。負荷のない状態でも発生する電圧は0Vから13Vにスムーズに変化させることができました。加減速の可変抵抗はBカーブ250kΩに、出力部のポリスイッチは3Aはちょっと厳しいかも知れないと考えて2.5Aに変更しました。

ところで。

電気の勉強は中学2年生のオームの法則やフレミング左手の法則程度で止まっているのですが、心配事が出てきました。最終段トランジスタのベースにある抵抗は1/4Wでいいのだろうか。もし2.5Aが出力されるとしたら、コレクタ-ベース間もそれなりの電流になるはず。いや、そもそも2.5A出力できるのか。うーん…

ここから先の考え方は正しいのかどうか全くわかりませんが、とりあえず仮説を立ててみます。

1Vで1A流れる回路は1Ωの抵抗(E=IR)だから、12Vで100Ωの回路ならば12=100I、I=0.12A流れる。ということは12V×0.12Aで1.44W。0.12Aを10倍に増幅したら1.2Aが最大出力? 抵抗が47Ωだったら2.5A出せる? どちらにしろ1/4W(0.25W)の抵抗では完全に容量不足。

ということで、このままでは回路が燃えてしまうかもしれないので、最大出力はさておき、抵抗の容量を増やしましょう。

そんなわけで、用意したのはこれらの抵抗。最初に考えたのは、酸化金属皮膜抵抗1W100Ωを4個用意し、2個ずつを直列にし、それを並列にして100Ωで4Wに耐えるようにするというもの。もうひとつは、5W100Ωのセメント抵抗。

どちらにしようか考えた結果、セメント抵抗にしました。シンプルな回路になるし。

実は今までセメント抵抗を使ったことがなくて、無粋なセラミックの白い塊程度にしか考えていなかったのですが、だんだん頼もしく思えてきました。この配線とパーツで、もう1個同じ基板を作ることにします。

ひと段落したら、セメント抵抗を47Ωにしてみます。

試作した回路は、何も考えずに基板に部品を載せてむりやり繋いだので、美しくありませんでした。

というわけで、ユニバーサル基板(タカス電子製作所ユニバーサル基板IC-301-60)に収まるように回路を作ってみることにしました。

さて、完成と思ったのですが、不具合が発生しました。出力にテスターをつけて計測すると、可変抵抗を絞っていても常に7Vが掛かっています。可変抵抗を開けていくと13Vまで上昇しますが、また絞っていっても7V以下にはなりません。そして電源アダプタを抜いても7Vを維持しています。入力側をショートさせるとようやく回路全体が0Vになるのです。

ところが、線路をつないで、動力車を載せると0Vまできちんと下がります。

基板や接続、ハンダがブリッジになっていないかどうか等確認しましたが、問題ありませんでした。でも結果としては失敗作です。配線を変更して作り直すことにしましょう。