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2017年10月13日

ポイントマシンの仕組みとスペック

ソレノイド型ポイントマシンを、きちんと仕組みから理解されていますでしょうか。デコーダを繋げれば普通に動くのは、そのポイントマシンを作ったメーカーが作った機器のみです。もしくは、サードパーティが動作を保証したもののみです。

保証されたものでない場合は、自分で調整をする必要があります。特に、コマンドステーションは機器ごとに使用する電圧が異なるので、調整もコマンドステーションに合わせて行う必要があります。これが、DCCの一番のややこしいところで、皆様を困らせる原因になっています。

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ポイントに使われるコイル(ソレノイド)は、ただのエナメル線(銅線に絶縁物のエナメル塗料を塗った線のこと)をグルグル巻きしたコイルです。中に鉄芯が入っていて、磁気エネルギー密度を高めるようにしています。このコイルの電線の長さが太くて短ければ抵抗分が少ないので、電流がよく流れます。長くて線が細ければ、抵抗分は大きくなるので電流は流れにくくなります。

Solenoid_coil.png

デコーダは上の図でいうところの乾電池の役割をします。この乾電池に相当する電圧を調整することが重要になります。

手作りモータを作るとよく分かるのですが、電気エネルギーが運動エネルギーに変換されない場合、電気エネルギーは熱に変換されます。ようは、きちんと動くように電圧を調整しないと、きちんと動かないのです。
運動エネルギーに変換されないケースで、熱になる量は、I×I×Rで計算できます。電流が流れるほど発熱してしまうので、きちんと運動エネルギーに変換されるように調整しなければなりません。この設計は、通常、鉄道模型メーカーが行っています。

DCCデコーダは、この調整をメーカーに代わって考えて自分でやらなければならないことを意識してください。このため、DCC電子工作連合の機器類は、いろいろな機器で動かせるように調整できるようにしています。もし分からない場合は、調整値を検索したり、DesktopStationForum等で確認するなどするなどの対応策があります。

全部対応できる最強のデコーダは無いのか、という質問については、残念ながら、Tomix、KATOなどで、全部、コイルの長さや太さはバラバラなので一つの調整だけでカバーすることは不可能です。KATOの場合は、セメント抵抗を置いて調整しているポイントマシンもあれば、何も入っていないマシンもあります。

何も考えずにつなげてもポイントデコーダなるものは必ず動く、ということを考えは誤りということを意識していただきたいと思います。DCCが難しいのではなく、きちんと体系化されていない、ポイントマシンごとに調整された専用デコーダを作らないことが良くない原因なのかもしれません。

私もすべてをそろえたいところですが、限られた予算や時間の中で行うには限界があります。皆様の情報が、重要となります。動かなかった、動いた、テスタで抵抗値を調べたら何Ωだった、という情報を、DesktopStationForumにぜひとも投稿し、開発に協力ください。

■追記

KATO #2-503ポイントマシンは、例外中の例外で抵抗値が想定よりも非常に低いので、本当に要注意です。容量の低いデコーダ(max 1A程度のもの)で未調整(Duty100%)ですと、1撃でモータドライバICが壊れます。
posted by yaasan at 19:43 | Comment(4) | 鉄道模型

都市伝説: DCCデコーダと長時間連続運転

デコーダの長時間運転について、変な解釈などが出回っているので、電機屋としての見解を申し上げます。

■DCCデコーダの長時間運転はダメ?

なんでこんな変な話が出てくるのか、調べるといくつか解説しているページがあるからです。模型屋さんが、長時間運転はやめてください!なんて言っている例もあるためだと思います。

正解は、長時間運転がダメなのではなく、デコーダの発熱があるレベルを超えたらダメなのです。これを勘違いしないでください。

デコーダや車両が熱くならなければ、走り続けてOKです!何時間でも走り続けてください。まあ、その前に車輪やレールの清掃が必要になると思いますが・・・。

では、発熱のレベルは何℃なのかというと、プラの樹脂が溶け始める温度である60℃程度と考えるのが通常です。デコーダ自体の許容温度は、うちで使っている部品だと85℃あたりです。そこまで熱くなることはショートなどの問題発生時以外では通常あり得ません。よって、車両の方の温度制約条件が、ポイントになります。

実際の温度は、放射温度計が無ければぱっと見では全く分からないのと、技術的な知見に興味のないユーザーも多くいるので、分かりやすく時間で制約条件を言っているのだと推察されます。残念ながら間違った印象を与えているのが実情です。

■発熱する原因は?

DCCデコーダ、車両自体には、発熱する要素がいくつかあります。

・モータ自体(言わずもがな)
・LED、電球、室内灯(言わずもがな)
・モータ駆動回路 (モータが高速に回るときは電流が流れるので発熱しやすい)
・レギュレータ (ICチップを動かすための3.3や5Vを作るIC。電圧を落とす代わりに発熱するので熱い)
・ダイオードブリッジ (DCCの交流を直流に変換する。モータ駆動回路と同じ条件で発熱する)
・アンプ回路(サウンドデコーダだと大音量を出すと熱くなります)

モータ駆動回路やダイオードブリッジを発熱させないようにするには、モータを高速に回さないようにすること、停車時間を長くすることなどで対策出来ます。

レギュレータは、ACアダプタの電圧が高いと、発熱しやすくなります。D101やZ21だとACアダプタの電圧に寄らずに一定電圧を出すので、注意です(設定にもよりますが、よく使うものだとだいたい15V程度ですが)。

■対策は?

ユーザーが対策出来る事を実践すべきです。

@最高速度で長時間の無茶な走りをしない(そもそも最高速度で何十分も走って楽しいですか?)
A電圧を無暗に上げない。電圧降下を気にするなら、フィーダーや配線の太さ、長さを工夫する。
B車両に組み込むとき、冷やすように心がける。熱発散フィルムなどを使ってみる
C車両を軽くする、長い編成を作らない、動力車を分散させる(モータに流れる電流が減るので発熱が減ります)
DCVで最高速度を制限してしまう

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変な情報に惑わされずに、楽しいDCCライフをお過ごしください。
DesktopStationでは、今後も、DCCの都市伝説を徹底解明してまいります。次回は、「アナログPWMをかけたらDCCデコーダは壊れるって本当?」です。
posted by yaasan at 08:10 | Comment(0) | 日記