Hyper-G製作 基板完成

Hyper-Gの基板が完成しました。

トランジスタを取り付ける前に、配線を行いました。

そして、GND端子には、ちょうど余っていた銅板を差し込んで、ハンダを盛りました。

そして、ボリューム抵抗を接続しました。

なお、スピード調整用のVRは、縦型を採用してみました。
そして、ゼロ調整用のVRも普通のVRを採用しました。

最後に、トランジスタを取り付けました。

次回は、ICを取り付けて、チェックします。

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Hyper-G製作 基板作成

昨日、３時間ほどで、基板がほぼ完成しました。

まだ、トランジスタを取り付けていませんが、ほぼ完成です。

で、最初に迷ったのは、パーツを挿す穴の位置です。
基板には、数字が振ってありますが、部品配置図では、よくわかりませんでした。
結局、部品配置図に、数字を振りなおして、穴の位置を確認しながらパーツを挿してゆきました。

そして、これは落とし穴だと思ったのが、基板の右端が１となっていることです。

半田ごてを持って、パーツを固定しようかと思った瞬間に、＋と-が部品配置図と合って居ないことに気づきました。
どうしても、左端が１だろうという固定観念で見ていました。　危ない、危ない。

パーツの固定は、まずは、抵抗から行いました。
ほとんどのパーツは、抵抗を立てた状態でないと固定できません。

その後、セラミックコンデンサを固定し、最後に電解コンデンサを固定しました。
そして、余った抵抗の足を使って、ジャンパー線を固定し、最後にICソケットを固定。

ここまでパーツを取り付けたところで、部品配置図と照らし合わせて、間違いがないことを確認します。
そして、念のため、回路図とも照らし合わせながら、確認します。

その後、電流容量強化を行いました。

こちらは、はんだを盛るのですが、そのままでは、うまく盛れませんので、余った抵抗の足を使いながら
はんだを流します。

なお、この時点では、まだトランジスタを取り付けていないので、その部分には、はんだを流さないようにしています。

今回、私が作成しているのは、１CH仕様なので、２CH目用のパーツは取り付けていません。
ジャンパー線も２CH目用は、取り付けませんでした。
どのジャンパー線が不要なのかは、現時点では、回路図と照らし合わせながら確認するしかありません。
迷ったら、ジャンパー線をすべて取り付けてしまっても、無駄になるだけですので、問題ありません。

その結果、右上の部分が空いています。

これは誰もがやっている事なのかもしれませんが、
私は、最初にすべての部品を揃えて、小袋に小分けすることを行っています。

今回の場合、パーツの種類は少ないのですが、抵抗は抵抗値が違うものも複数あるので、
その度に抵抗値を確認するのは面倒なのと、取り間違いを防ぐ為にも、
予め、小袋に入れておくことをお勧めします。
中には、メモ用紙に、抵抗値や容量と数量を書いて入れておきます。

こうしておけば、パーツがなくなることもないですし、進捗状況が一目でわかります。

抵抗のカラーコードを読むのって結構面倒なんですよね。

今回の場合、部品表に書かれていた通りに数を揃えたので、
結果的には、抵抗が４個余りました。

これは、出力回路抵抗仕様表によると、R11,R15が不要となったことによるものです。

残りのパーツは、こちらもまとめて袋に入れています。

小袋は、秋月電子でも売っていますが、私が使っているのは、１００均で買ったものです。
サイズが違うものも数種類あるので、数種類あると、何かと便利です。
模型のパーツを保管するのにも利用しています。

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Hyper-G製作

lofthonsenさんが公開している、作れますよ！Hyper-G（9/5改訂）の記事を見て、コントローラーを作ってみようと思います。

今回、あえて、そのことを記事にしようとした意図は、以下の通りです。

１．記事の内容は、ある程度のPWMコントローラーの仕組みや使われているパーツを理解している人にとっては、わかりやすく書かれていると思います。
しかし、知識は置いておいても、コントローラーを自作したいという人にはハードルが高いのでは？という疑問を持ちました。
どのレベルに合わせるかというのは、難しいですが、私があれ？と思ったことを記載してみました。

２．lofthonsenさんが設計された今回のコントローラーは、今後の自作コントローラーのスタンダードにもなりうると感じていますが、その為には、この記事を読んで作ってみようという気になるようなまとめ方が必要なのではないかと思った次第です。

というわけで、まずは、初心者に戻って、この記事を読んで、コントローラーを自作してみます。

１．部品調達

まずは、記事をひととおり読んで必要なパーツを揃えましょう。

2-1.部品とコスト表に必要なパーツが記載されているので、
この表のとおり、秋月電子でパーツを揃えればいいのかな？

パーツ表には、1CHと2CHがあるけれど、取り合えず、２CHもいらないので、１CHで十分でしょう。
ポリスイッチ仕様表とかあるけど、よくわかんないから、電源電圧12V/16Vでいいや。

　　＊というわけで、今回は、電源電圧12V/16V　電流容量1.2A　1CHのコントローラーを製作します。

パーツ表のNJM2404D　

あれ？　このパーツ、秋月電子で検索してもみつからないぞ。

１－３.速度調整と出力回路の回路図には、NJM2403Dとなっているから、こちらでいいのかな？

あれ？　ACアダプタは３つもいるの？
ポリスイッチも２つ？

１－１.入力回路をみると、ACアダプタと、ポリスイッチは、電源電圧と電流容量に応じて、選択するのか。
ポリスイッチ仕様表はその為にあったんだ。
なんだか、紛らわしいなあ。

　　＊最初にどんなものを作るかを決めるのが普通だよね。

　　１週間後。
　　とりあえず、必要なパーツは揃った。

２．基板作成

さて、基板にパーツを取り付けようかな。
基板部品配置図もあるから簡単だね。

で、まずは、R01か。
あれ、R01は、どの部品だ？

えーっと。三角波発生回路の回路図を見てみると、33KΩの抵抗だね。

　　＊基板部品配置図に対応したパーツ一覧があるとわかりやすいのになあ。

そういえば、今回、１CHにしたから、配置図で不要なパーツがあるはずだね。
えーっと、どれかな？

IC02は、２回路入りのコンパレータだから、下にBが付いているパーツが不要そうだな。

あれ？０３Bはどのパーツだ？

IC０２の３番とつながっているけど、回路図には載っていないぞ。
C03の事なのかな？

　　＊１CH用の部品配置図もあるとわかりやすいのになあ。

次回に続く・・・・

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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。

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。

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。

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。

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。

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。

ケースの上側を外したところです。

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。

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

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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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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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。

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。

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。

その後、端子を元どおりに組み立てます。

そして、もう片側をDCジャックに接続します。

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。

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。

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。

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

つまみ２の状態　６.07V

つまみ３の状態　７.64V

つまみ４の状態　８.94V

つまみ５の状態　９.82V

つまみ６の状態　１０.４３V

つまみ７の状態　１１.１７V

つまみ８の状態　１１.８７V

つまみ９の状態　１２.０２V

つまみ10の状態　１２.０２V

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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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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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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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・・・。

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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