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鉄道模型(コントローラー製作)

2018年7月29日 (日)

KATOスタンダードSXの解体新書

KATOスタンダードSX露太本線スペシャルで改造された、KATOスタンダードSXが届きました。

しかし、KATOスタンダードSXの基板面の解析が行われていませんでしたので、
早速解体しました。


(注1)スタンダードSのアダプターを流用することは出来ません。
    スタンダードSのアダプターの出力は、AC(交流)15Vです。

    スタンダードSXの入力は、DC(直流)13.5V/17Vです。
    無理やり繋いでも、そのままでは動きませんよ。
    また、パワーパックや車両が壊れても責任持ちませんよ。   

(注2)KATOスタンダードSXは、発振周波数105kHzのPWM方式を採用していることは、
    解析済みです。
    また、出力をショートさせると保護回路が動作し、
    インジケータが緑から赤に変わります。
    ショート解除してもその状態を保持、リセットボタンで復帰します。 
    ハイパーDと同様なラッチ回路が入っている事がわかっています。

こちらが、KATOスタンダードSXの外観です。

20180728_194318

ケース上面に4ヶ所、ネジがあるように見えますが、これは単なるデザインで、
実際のケースのネジはこれではありません。


DCジャックには、13.5V/17Vと記載されています。
中心ピンは、2.1mmの標準的なものではありません。
2.5mm標準DCジャックが使用されています。
以前の記事でも公開している通り、
純正以外のACアダプタを使用する場合には注意が必要です。

DCプラグ変換プラグ 2.1mmメス⇔2.5m
2.5mmプラグ⇔2.1mmジャック DC変換ケーブル
などが必要です。


20180728_194334

出力は、0〜12V/0〜16V 1.2Aとなっています。
なお、これは、純正のACアダプタを使用した場合です。

分解の手順ですが、
まずは、ケース下側の4箇所のゴムを外します。
すると、ケースを固定しているネジが現れます。


20180728_194603

ネジを外し、ケースを慎重に分離します。

ケース上側の基板とポイントスイッチ専用接続スナップがコードで接続されており、
ポイントスイッチ専用接続スナップは、ケースの下側に固定されていますので、
思いっきり開けると、このコードが千切れてしまいますので注意が必要です。


20180728_194733

基板自体は、ケースの上側に軽く固定されているだけですが、表側のつまみがありますので、
このつまみを外さないと、基板のパーツが固定されている面を見ることが出来ません。

ちなみに、つまみは、ゆっくり上に引っ張ると外れます。
外れ難い時は、マイナスドライバなどで、つまみの下から押し上げるようにすると、外せます。

20180728_195103


20180728_195157

つまみを2ヶ所外したら、VRとロータリーSWを固定しているネジを外します。


20180728_203213

ケースの上側を外したところです。


20180728_203259


基板のパーツ面を見ると、U1 10393と刻印されているのは、コンパレータです。
ここでPWMの元となる信号を発振しています。


20180728_203419

そして、Q1、Q4のE100BN刻印は、MOSFETのようです。
Q2は、形状からするとMOSFETか、リセットICのようです。
LEDに接続されていますので、リセットICの可能性が高いかな?

Q3も形状からするとMOSFETか、リセットICのどちらかだと思います。

なお、改造を行うと、メーカーの保証は受けられなくなりますので、
くれぐれも自己責任でお願いします。


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#KATOスタンダードSX
#KATOスタンダードSX分解
#KATOスタンダードSX内部

2018年7月26日 (木)

KATOスタンダードSXの性能評価報告 その後

KATOスタンダードSXの性能評価報告に続き、
KATOスタンダードSX露太本線スペシャルが公開されました。


こちらでは、前回、課題として挙げられていた、速度調整特性改善も行なわれています。
実際の改造も実施いただき、改善も認められました。

なお、改造は、メーカー保証対象外になり、製品固体差により同じ結果になるとは限りません。 
改造実施される場合は自己責任でお願いします。


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2018年7月21日 (土)

KATOスタンダードSXの性能評価報告

以前から、何度も話題にしている、KATO スタンダードSX ですが、
この度、弊社業務提携先のlofthonsen研究所より、評価レポートが提出されましたので、
ご報告いたします。

現在、lofthonsen研究所が取り組んでいる、高機能・高性能の電源開発において、
KATOスタンダードSXの性能評価を実施する必要が生じ、業務提携のお声がけをいただき、
今回の業務提携が実現いたしました。


性能評価の報告書は、以下に記載されています。

KATOスタンダードSXの性能評価 その1

KATOスタンダードSXの性能評価 その2


lofthonsen研究所の総合評価は、

①実用的常点灯性能と安全性を兼ね備えたコストパフォーマンスの優れた電源である。
②狭い速度調整有効範囲に難があり、この点が改善されれば万人にお薦めできる。

と、高評価となっております。
但し、速度調整ボリューム制御特性に関しては、改善の余地ありとの評価が出ております。

また、報告書には、非純正ACアダプタ使用についての注意喚起も行なわれておりますので、
非純正ACアダプタを使用される方は、ぜひご一読ください。

なお、現段階では、確約できかねますが、
速度調整ボリューム制御特性に関しては、さらに分析を進め、
改善策を模索する可能性があることをお伝えいたします。

以上、KATOスタンダードSXの性能評価のご報告でした。

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2018年3月22日 (木)

KATO KC−1改造(外部電源を接続する)

カテゴリーとしては、正確には、コントーラー製造ではなく、コントローラーの改造です。

先日入手した、KATOのKC−1に外部電源から電源を供給できるように改造しました。
改造自体は、難しいものではありません。

まずは、DCジャックの取り付け位置を決めます。
今回、使用するDCジャックはこちらです。

20180322_092654

こちらを選んだ理由は、取り付け穴が丸穴で加工が簡単という理由です。

背面には、結構余裕があるように見えますが、実は、右端と左端には、ケース固定用の柱が立っていて、ちょうど良さそうな位置には、DCジャックを取り付けることができません。

それでもなんとか、向かって左端の箇所に、ケースに干渉しない場所を見つけました。

まずは、DCジャック固定用の穴を開けます。
サイズを確認しながら、穴を広げました。

20180322_092630

そして、右側の電源供給用の端子を分解して、邪魔にならない様にリード線を半田付けします。

20180322_094154

その後、端子を元どおりに組み立てます。


20180322_095627

そして、もう片側をDCジャックに接続します。


20180322_101447

一応、ショートを警戒して、リード線にカバーをしています。
また右側の端子が横に広がっているには、真下に見えるビス穴を避けている為で、このリード線の間にケース固定用の柱が入ります。

なお、よく見ると、ハンダが変になっていたり、リード線のカバーが皺くちゃなのは、
DCジャックの取り付けに失敗したからです。

本当は、ケースの外側からDCジャックを入れて半田付けしなければならないのに、それを忘れて、そのまま半田付けしてしまい、「さて、ケースに入れるぞ」と思ったら、「あれ?ケースにどうやって入れるの?」となってしまい、半田付けをやり直した為です。

それでもなんとか、完成しました。

20180322_101509

早速、ACアダプタを接続してみました。
無事に、パイロットランプが点灯しました。

20180322_101925

ついでなので、出力電圧を計測してみました。

なお、今回使用しているACアダプタは、定格出力12V1.5Aのものです。
電圧の計測は、無負荷状態で行っています。

まず、つまみゼロの状態で、ディレクションSWを入れると、いきなり、3.2Vでした。

20180322_101933

これには、理由があります。
KC-1には、背面に出力調整用のつまみがあり、このつまみを調整することにより、常点灯できるのです。
前回、自作のテープLED室内灯で常点灯できる状態で調整していましたので、つまみゼロの状態でもこの位の出力があるのだと思います。

つまみ1の状態では、4.63V

20180322_101942

つまみ2の状態 6.07V

20180322_101948

つまみ3の状態 7.64V


20180322_101957

つまみ4の状態 8.94V

20180322_102003

つまみ5の状態 9.82V

20180322_102010

つまみ6の状態 10.43V

20180322_102016

つまみ7の状態 11.17V

20180322_102024

つまみ8の状態 11.87V

20180322_102030

つまみ9の状態 12.02V

20180322_102036

つまみ10の状態 12.02V

20180322_102044

ということで、つまみ9でほぼMAXの出力になったようです。

なお、ACアダプタの出力は、コントローラーの端子で測った限りは、12.9Vでした。


これで、ACアダプタがあれば、KC-1が使えるようになりました。

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2017年5月19日 (金)

PWM式コントローラーの改良

先日製作した、PWMコントローラーですが、
16番の試運転をしてみて、感じたことがありました。

それは、「起動音が違う」
私の持っているのは、電車よりも機関車が多いのですが、
機関車の起動音って、こんなに低くないよね。ということです。

というのは、元々の設計思想が違いますので当然です。
参考にしているコントーラーのスイッチング周波数は300Hzとなっています。
これは、201系のスイッチング周波数に合わせているからです。

ということで、スッチング周波数を追加することにします。

どれくらいがいいかと思い、計算しようかとも思いましたが、
まずは、理想的な周波数を決めるしかないかなということで、
まだ分解していなかった、ブレッドボードを使って、確認しました。

その結果、220KΩを交換して、150KΩにすると、
私の希望する音になるようだということがわかりました。

でも、元々の300Hzも残しておきたいということで、
SWを追加して、合成抵抗で150KΩを実現しようと思います。

150KΩを合成抵抗で実現するためには、500KΩを追加する必要があることがわかりました。

ということで、以前、作成したコントローラーを改造しました。

その後、試運転して確認しました。

その結果を動画にしました。


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2017年4月 4日 (火)

PWMコントローラー 完成

タイマーICとコンパレータを組み合わせたコントローラーが完成しました。

運転の様子を動画にしてみました。

後半では、モーターのスイッチング音がします。

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2017年3月16日 (木)

PWMコントローラー 回路図

一応、問題なさそうなので、回路図を公開しておきます。

回路図は、Fritzingで作成してみました。
しかし、ブレッドボードへの展開は、イマイチですので、公開は控えます。

もしもご要望があれば、手書きの配線図を公開しますが・・・。


20170316_230506


基本的な回路は、iruchan さんのこちらの記事を参考にしています。

その為、発振周波数は、2種類選択できます。
SWオフでは、300Hz 、SWオンでは、20kHzとなります。

その為、SWオフでは、モーターからスイッチング音がします。
今回、どうしても、モーターのスイッチング音を再現してみたくて、
このコントローラーを作成しました。

そして、ドライブ部分は、沖縄電気鐵道-浦添線-さんのこちらの記事を参考にスピードアップコンデンサを入れています。
本記事では、容量は250pFですが、手元に220pFしかなく、こちらを採用しています。

また、FETは、秋月電子で手に入りやすい、2SK2232を使用しています。
ちなみに、2SK703は、最近では秋月電子でも取り扱いを始めたようです。
こちらの方が、安価ですので、2SK703が手に入ればそちらでも問題ないと思いますが、
まだ私は、2SK703は試しておりません。

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2017年3月15日 (水)

試運転完了

作成した基板で試運転を行いました。

が、全くコントロールができません。
いきなりフルスピードで爆走しました。
しかも、速度調節が全くできません。

ブレッドボードでは、問題なく動いたので、まずは、ICの555を疑って、交換してみました。

が、改善しない。

さらに、コンパレータも交換してみました。

それでも、全くコントロールできません。

ここで、もう一度、回路図を見ながら、パーツの接続状態を確認しました。

すると、何ということでしょう。

コンパレータに電気が供給されていませんでした。
これでは、コントロール出来るはずがありません。

どうやら、回路図からパーツのレイアウト図を作成した際に、コンパレータへの配線を忘れてしまったようです。

ということで、コンパレータへの配線を追加すると、問題なく動きました。

ということで、こちらが、修正後の基板です。

20170315_011936


ちなみに、前回の間違い探しの答えは、「コンパレータの8ピンへの配線が漏れていた」ということでした。

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2017年3月14日 (火)

基板完成

ブレッドボードで試作したコントローラーの基板を作成しました。

今回もブレッドボードと同じ配線の基板を使用しました。

Img_0369jpg

とりあえず、必要なパーツはすべて取り付けてみました。

あとは再確認して、電源を繋ぐだけで試運転ができるはずです。

ちなみに、裏側では、1か所のみ配線しています。

Img_0367jpg


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2017年3月11日 (土)

コントローラーテスト 

本日は、エンドレスを使って、試運転してみました。

20170311_214300

試運転の動画を作成しました。
まだ、ブレッドボードの状態で、一部回路を変更したところ、操作がやりやすくなりました。


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