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LEGO 9V Train Speed Regulator Modification



1.はじめに

レゴトレインには4.5V、12V、9Vの三種類があります。
今回ここで扱うレゴトレインは現在流通している9Vレゴトレイン
について説明します。
9Vレゴトレイン(以下レゴトレイン)は直流(DC)モーターによって
走ります。モーターの電力はレールから給電されています。レール
間の電圧を調整することにより前進、後退、停止、スピード調整がなされます。
この電圧を調整する物がスピードコントローラーです。スピードコントローラーは
マイナス9.25Vからプラス9.25Vの電圧の調整が可能になっています。プラスと
マイナスで前進と後退を切り替えています。

2.スピードコントローラー

スピードコントローラーはACアダプターとコントローラーで構成されています。
ACアダプターは家庭用のコンセントからの商用電力を12Vの交流(AC)に変換します。
日本においては100Vの交流(AC)が利用できますが海外では国によって異なります。
レゴのACアダプターは100V(日本)、120V(アメリカ)、230V(ヨーロッパ)、240V
(オーストラリア)の四種類あります。また120V(アメリカ)以外は日本とプラグの形状も異な
ります。



コントローラーはACアダプターからの12Vの交流(AC)を直流(DC)に整流しレギュレータ
ーによって出力電圧を調整します。黄色いノブを回すことによってレギュレーターが調整
され電圧はマイナス9.25Vからプラス9.25Vに変化していきます。

3.日本の現状

スピードコントローラーは#4548として販売されていて付属するACアダプターも
日本仕様のものがついていました。また、#4563#4564#4559のセットにも含まれて
いました。しかし、現在これらのモデルは#4548も含め日本では絶版となってしまいまし
た。並行輸入等で#4548を海外から入手は可能ですが付属するACアダプターもそれぞれの
国の物がついてきますので日本での使用はできません。#4565#4561を扱っている一部の
ショップでは社外品のACアダプターを販売しています。このACアダプターは12Vの交流(AC)
出力でなく12Vの直流(DC)となっています。直流(DC)ですがコントローラーの中の整流器
をそのままバイパスするので使用可能です。12Vの交流(AC)出力のACアダプターは
レゴマインドストームの物も利用できます。こちらは現在でも日本仕様の物が入手可能で
す。



注意して頂きたいのはアメリカ仕様のACアダプターもコンセントに入りますが120V
入力を前提に設計されていますので9.7Vの交流(AC)しか得ることが出来ません。

4.レゴトレインの必要とする電力

製品化されているレゴトレインのセットはモーター1つで3〜4輌で
構成されています。この組み合わせの範囲で使用するのであれば純正の
コントローラーとACアダプターの組み合わせで必要かつ十分な電力が
まかなわれます。
しかし、車輌の数を増加させたりするとモーター1つではスピードが
出なかったり走らなかったりします。この現象は大きく重い車輌を製作しても
同様に発生します。このようになるとモーターを増設する必要になります。
モーター1つで0.25Aの電流が必要ですので2つにすると0.5Aの電流が
必要になってきます。
但し軽くて負荷の掛からない車輌にモーターを増やしても電流はさほど
増えません。

5.スピードコントローラーの供給できる電力

スピードコントローラーは最大1Aまで流せるように設計されています。
しかし、ペアーで用いられるACアダプターは電圧降下無しでは0.5A程度しか
流す能力がありません。これは、ACアダプターで電力を制限して
スピードコントローラーの損傷を防止していると考えられます。
ですから、3モーターが必要な車輌構成のトレインを走らせるためには
別の手段を考える必要があります。
現在市販されている社外品のAC アダプターとアメリカ仕様のACアダプターの
性能をテストしましたので参照してください。




6.大電流を供給するには

ここで述べることは危険を伴いますので十分に理解し必要な知識、技量のお持ちの
方を対象にしております。
一番安全で簡単な方法は、コントローラーを複数準備して1つのレールに
給電する方法です。欠点としてはコストがかかることと、コントローラーの
出力電圧をシンクロさせないとコントローラーに逆電圧をかけることです。
また、コントロールも多数のノブを操作するため面倒になります。
二番目の方法としてはレゴトレイン以外からコントローラーを流用
する方法があります。選定の目安としては直流(DC)で9V以上の電圧が得られ
かつ多くの電流を流せる物となります。欠点としては給電ケーブルの加工が
必要になることと、モーターの過電圧に対する注意が必要です。
三番目の方法としては純製コントローラーの改造が考えられます。これについては
次に述べます。

7.ACアダプターの交換

コントローラーを改造する前にどの程度の電流を
必要とするか考えてみてください。もし、3から4モーターで1A以下でしたら
ACアダプターを高性能な物に交換するだけで可能です。
ここで注意をしなければいけないことは1A以上流すとコントローラーを壊すことです。
1A以下の確信がない限り避けてください。
また、レギュレーターの熱も増加しますので長時間の連続運転は避け、発熱の状態を
モニターする必要があります。
ACアダプターは様々なものが市販されておりますし、トランス式の場合は製作も簡単です。
電圧としては交流出力のもので12V、直流出力のもので14V位を目安にしてください。
最大電流が3A位流せる物が安定すると思います。
Shiraneさんが、トランス式の物を製作されていますので参考にしてください。



より高い性能を要求される方は、価格も張りますが安定化電源の購入をお勧めします。
車載用の無線機に使用するものが多く市販されています。容量は5Aクラスの物で十分で
す。
参考ですが私は10Aクラスの物を使用しております。




8.コントローラーの改造

純製コントローラーから1A以上の電流を得る必要な方は
コントローラーの改造が必要になってきます。ここに述べることは
改造例ですので参考程度にとどめてください。改造することでレゴ社の
性能保障もなくなり、かつ危険ですのでお勧めできません。
コントローラーの最大電流は使用されている電子素子の性能によって決まります。
先に述べたようにコントローラーには整流器とレギュレーターが取り付けられています。
整流器に使用されているダイオード(1N4002)は1Aの能力があり、また、レギュレーター
(LM317T)は1.6Aの能力があります。この二つの素子が最大電流を決めています。
整流ダイオードをS3V20とレギュレーターをLT350Tに交換することにより
3Aの電流を流すことが可能になります。

各々の規格は

http://semi.shindengen.co.jp/semi/s3v20j.pdf

http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM350.pdf

を参考にしてください。

改造されたプリント基板です。






Shiraneさんが製作したトランス式ACアダプターと改造コントローラーの
組み合わせたデーターです。



改造方法の具体的手順についてはあえて説明はいたしません。
この内容を読んで理解できる方以外の改造はご遠慮願います。
また、実用試験も十分に実施されていませんのでどのような
事態が発生するか予測できません。安全責任は改造した方が
負うことになります。

9.著者のプロフィール

Kanefusa
1957年生まれ
レゴ暦10ケ月
1等航空整備士
おもちゃ好きであらゆるジャンルの機械、電子機器に興味を持つ。
今回の取り組みにはShirane氏の絶大な協力を得ました。
この場を借りてお礼申し上げます。

10.参考情報

1)スピードコントローラーの改造のきっかけになったサイ

http://www.hot.ee/sonnich/lego/first.htm

エストニア在住のSonnich Jensen氏の情報です。
#4548の回路図が掲載されています。

2)EJLTC Official BOARDのログ記録

今回のスピードコントローラーの改造についての
KanefusaShirane氏との生々しい記録です。

〜以下は掲示板からの抜粋〜

1A の壁を前にして 投稿者:Shirane 投稿日:2002/08/16(Fri) 15:37 No.844

はじめまして,5ヶ月ほど前からTRAINにハマってしまったShiraneと
申します.
Kanefusaさんが,以前紹介されていた
http://www.hot.ee/sonnich/lego/ (今は見れませんね.何語かい?)
にインスパイアされて,私もチョットした実験をしてみました.

トレインコントローラのボリュームを最大とし,トレインモーターを
(ほぼ)無負荷で走らせます.モーターの個数を増やしていくとき,
電流Iと電圧Vの関係が,どのような変化をするか,ということです.

モーターは,コントローラボリューム最大のときに流れる電流が,
無負荷で90〜135mAのもの新品中古品計10個を用いています.
(新品:この5ヶ月以内に開封するも,ほとんど未使用.
 中古:外国人に散々オモチャにされたかもしれない)
中古品に,この電流値が大きいという傾向がありますが,全てではありま
せん.

結果をまとめた図を,05fun.netの雑談のページに載せました.
http://www.05fun.net/zatsudan.htm
上の図は,モーターの個数を増やしていくときの電流Iと電圧Vの関係,
下の図は,モーターの個数に対する消費電力I×Vです.

4種類あるのは,コントローラに入力するACまたはDCアダプタの違い
です:
 (1) DV:DVE Model no.DV-1070(規格IN 120VAC 0.12A, OUT 11VAC
7VA)
   IN 100VAC→OUT 9.7 VAC(実測)
 (2) CC:クリブリ販売品(規格IN 100VAC 12VA, OUT 12VDC 500mA)
   IN 100VAC→OUT 17.8VDC (実測:WHY?)
 (3) HT10:トヨデントランスHT123(規格IN 100-110VAC, OUT
6-8-10-12VAC 3A) OUT 10VAC
   IN 100VAC→OUT 11VAC(実測)
 (4) HT12:トヨデントランスHT123(規格IN 100-110VAC, OUT
6-8-10-12VAC 3A) OUT 12VAC
  IN 100VAC→OUT 13.4VAC(実測)
http://www.toyoden-net.co.jp/shop/goods/goods.asp?goods=015&shop=00

(1)DV,(2)CCでは,電流を大きくしようとしても,アダプタの能力不足の
ため大きな電圧の低下
が起きています.電力では,DV:3.3VA,CC:4.4VAで頭打ちになっていま
す.
この状況は,モーターを増やさなくても同じです。モーター数を固定して
牽引する車両を1輌づつ増やしていっても,同じアダプタを使用している

同じIV曲線上で変化していきます.

(4)HT12は,約1Aまで,大きな電圧低下を起こさずに,小さな傾きの直
線的変化を示します.
この小さな傾きはケーブル等を含めたコントローラの出力インピーダンス
によると
推測します(直流安定化電源が,それなりの大きさと価格を持つ理由が納
得できます).
電力も,ほぼ直線的に増加しており,トランス能力がこの範囲内で十分で
あることを
示しています.
(3)HT10では,0.7A当りから,(4)HT12の直線より低下していきますが,
電力でいうと,大きな低下
ではありません.しかし,これらから考えると電圧は大きい方が良い事が
わかります.

コントローラのボリューム最大で,1個のモーターにより#10020を走らせ
ると,
1輌で電流約0.18A(カーブ16,直線4の周回2秒超,カーブでは遠心
力により浮き気味),
2輌で電流約0.25A(周回3秒超,普通の速度?)位でした.図から推測す
ると,(2)CCでも,
モータ2個4輌までなら同じ結果ですが,モータ3個目から多分急激にパ
ワーダウンする
と思います.今のところ,(4)HT12を用いると1A以下では,モーター4
個で,
8輌まで気分良く走らせることができると推測します.
さらに,15輌編成にするとなると大きな電圧低下なしで,2A程度の電流
を流す
能力が必要になります.(この場合,connetion wireを二本並列にした方が
良さそう)

さて,何故すべての実験を1A以下で行なったかというと,それはコント
ローラ内の
整流に用いられているダイオード1N4001の定格が1Aだからです.多少,
越えても
大丈夫とは思いますが,いずれ良からぬことが起こるでしょう.
市販のアダプタ(CC等)では,その電力供給能力不足が,自然にリミッタ
になっているのです.
取り合えず,今できる事わかった事はここまでなので報告しておくことに
します.

さらに,打つ手は,
1)整流ダイオードを定格3Aの1N5401に換える(通販で注文済み)
2)次に3端子レギュレータLM317T(minimum 1.6A) をLM350T
(minimum 3A:入手済み)に換える.
3)トランスをより高圧に換える(ただし,25V以下.現状の電解コンデ
ンサ耐圧が25Vだから.
  これも,より高圧に換えられます.ただし40V以下(レギュレータの
耐圧))

以上,まとまりのない長文ですみません.それと良い子はマネをしないで
下さい.


Re: 1A の壁を前にして kanefusa - 2002/08/16(Fri) 19:15 No.845

Shiraneさん、こんばんは、こちらでは初めてですね。

>Kanefusaさんが,以前紹介されていた
>http://www.hot.ee/sonnich/lego/ (今は見れませんね.何語かい?)
>にインスパイアされて,私もチョットした実験をしてみました.

なぜか、現在見られませんが・・・エストニア在住の方です。

私も、以前同様なテストを実施いたしました。但しテストコースの
事情でShiraneさんのように多くの負荷を掛けられませんでした。
結論から申しますと、レゴ純正の#4548、#4563付属のAC100仕様

ACアダプターの方がクリブリ販売品(規格IN 100VAC 12VA, OUT
12VDC 500mA)良い結果を出しています。RCX用のACアダプター

かなり健闘しよい結果を得られました。(モーター3個ぐらいまで
電圧降下無しで行けます)
いかなる負荷状態でも9.25Vを得るためには

>この小さな傾きはケーブル等を含めたコントローラの出力インピー

>ンスによると推測します(直流安定化電源が,それなりの大きさと

>格を持つ理由が納得できます).

おっしゃるとおりトランスでは無理でTR-UNITが必要になってきま
す。
大げさですが

http://www.brickshelf.com/cgi-bin/gallery.cgi?i=218075

を使うことによって達成できました。但し13.5V以上の出力設定が
必要です。(1アンペアまでテストしてませんが)

>さて,何故すべての実験を1A以下で行なったかというと,それは
コン
>トローラ内の整流に用いられているダイオード1N4001の定格が
1Aだか
>らです.

私はTR-UNITのDC出力をダイオード1N4001をバイパスして
3端子レギュレータLM317Tに直接入力を考えております。

>次に3端子レギュレータLM317T(minimum 1.6A) をLM350T
>(minimum 3A:入手済み)に換える.

冷却についてはいかがお考えですか?
ヒートシンクの自然空冷で十分かと思いますが#4548に冷却用の
ベンチレートホールを開ける必要がありそうです。

>それと良い子はマネをしないで下さい.

それなりの知識がないと危険ですのでマネはやめてください。
自分で理解したうえでは制限はありませんが。

#10001をクリブリ販売品(規格IN 100VAC 12VA, OUT 12VDC
500mA)
のACアダプターで走らせても十分走りますので誤解をされないよう

お願いします。

余談ですが


http://news.lugnet.com/trains/?n=17023
で#4548を改造した方が注目しておりました。




Re: 1A の壁を前にして Shirane - 2002/08/17(Sat) 16:25 No.846

こんにちは、Kanefusaさん。
助言と情報をありがとうございます。

>私はTR-UNITのDC出力をダイオード1N4001をバイパスして
>3端子レギュレータLM317Tに直接入力を考えております。
以前、KanefusaさんのTR-UNITの写真を見て、もしかしたら
1N4001は
1A以上にも耐えられるのでは?という考えも浮かびました(メータ

見るとかなりの電流を流すことが出来そうなので)。やはり、そこが
ボトルネックになっているのですね。慎重に事を運んで正解でした。

>冷却についてはいかがお考えですか?
LT317Tは、minimau1.5Aを保証し、typicalは2.2Aです。冷たく
使い
たければ、定格の1/3と言いますが(誰が言ったか知らないが)、
最近のコンピュータや装置の状況を考えると、ヒートシンクは
今のままでいけると考えています(勿論、実験してみますが)。
LT350Tであればさらに、余裕があると思っています。

定格3Aのダイオードが届かず続きができないので、今後の実験に
使う負荷とすべく#10001を組み立てて時間を潰していましたが、
もう辛抱たまらず、パーツ屋に行ってしまいました。
購入品 3A定格ダイオード3BZ41、35V2200uF電解コンデンサ
    トヨデントランスHT203(出力20V,3A)
しめて、4000円也(秋葉とは違って高いですね)。HT123と合わせ
ると
#10020もう一台買ったほうが、良かったのは間違いないですよネ。


設計品質の維持向上 kanefusa - 2002/08/17(Sat) 18:33 No.847


Shiraneさん、頑張っていますね。
偶然ととはいえ、同じ事に興味をもたれている方が
いらっしゃるのを知ってとても光栄です。

>最近のコンピュータや装置の状況を考えると、ヒートシンクは
>今のままでいけると考えています(勿論、実験してみますが)

結果報告楽しみにしております。

>しめて、4000円也(秋葉とは違って高いですね)

私は自転車で行ける環境ですので恵まれていますね。
でも、しょっちゅう行くと結構お金を使ってしまいます。

私の電源は、持っていた物の流用ですのでちょっと大げさすぎます。
(100Wクラスの無線機でも余裕で使えるものです)

我が家のトレイン軍団を全て駆り出しても(実際テストコースには
全て載らないのですが)1Aを超えることが無いのでボードの改修
にはちゅうちょしております。

あと、ロングレールのレイアウトによって電圧降下がどのように
推移するか検討中です。これもかなり広い場所がないと実験が
できないので困っておりますが・・・・

最終的にはユーザーがどのような環境で使用するかの問題ですが、
色々とテストしてみたがるのは本能なのでしょうか?


Re: 1A の壁を前にして 小倉 - 2002/08/21(Wed) 00:24 No.858

Shiraneさん、kanefusaさん、ご報告有り難うございます。
というわけで次スレへ以降ですね(笑

〜終了〜




トレインコントローラーの限界 投稿者:kanefusa 投稿日:2002/08/19(Mon) 15:17 No.848


無改造のトレインコントローラーでどの程度の能力があるか
テストしてみました。4モーター20両でも走らせられる
能力がありました。この時の入力は13.5V-1Aで9Vの出力が
得られました。これ以上負荷をかけても電圧が下がるのみで
限界のようです。たぶん内部のダイオードが電流をリミッテング
してるようです。15分程度走らせてレギュレータを点検したところ
かなり熱くなっていたので長時間の運転は無理のようです。
サンタフェの15両編成(4モーター)も10分程度で休ませながらでした
ら無改造のトレインコントローラーでも可能かと思います。
但し、純製ACアダプターでは7.2V位まで電圧降下しますので何らかの
別電源が必要になってきます。

>(4) HT12:トヨデントランスHT123(規格IN 100-110VAC, OUT 6-8-10-12VAC
3A) OUT 12VAC
  IN 100VAC→OUT 13.4VAC(実測)
この程度でいけるのではないでしょうか。

スロープの上り坂を高速で登らせるにはダイオードとレギュレーターの
交換は必要になってくるかも知れません。


Re: トレインコントローラーの限界 Shirane - 2002/08/20(Tue) 05:10 No.851


Kanefusaさん
取り合えず、ダイオードだけ3BZ41に換えたのですが、定量的実験をする
時間が取れず、イライラしています。

>テストしてみました。4モーター20両でも走らせられる
20輌の構成は、どうなっていますか?私の感覚では、モータ1個の場合、
サンタフェ2輌でメトロライナー3輌分と同等か、さらに重いように感じて
います。仮に、4輌がサンタフェとすると、残りメトロライナーと同等とし
て16*2/3でサンタフェ10、11輌相当。大雑把な見積もりですが、
サンタフェ14、15輌を引けるかもしれませんね。

>>(4) HT12:トヨデントランスHT123(規格IN 100-110VAC, OUT
6-8-10-12VAC 3A) OUT 12VAC
  IN 100VAC→OUT 13.4VAC(実測)
>この程度でいけるのではないでしょうか。
私もそう思います。HT203は余計でした。さらに馬鹿なのは、出力0〜1
30V、MAX10Aの可変トランス(スライダック)を持っていたことをス
ッカリ忘れていたということです。


Re: トレインコントローラーの限界 kanefusa - 2002/08/20(Tue) 09:09 No.854


>20輌の構成は、どうなっていますか?

#10020X2 2輌 モーター2
#4558X1 3輌 モーター1
#10001X1 3輌 モーター1
#10002x1 1輌
#10015X3 3輌
#10013X1 1輌
#10016X1 1輌
#10017X1 1輌
#4561X1 2輌
#2126X1 3輌

でやってみました。#4551,#4564,#4565のモーターを
外して客車として実験した方がより重く出来たと
後になって気がつきました。

意外と苦労したのは20輌で9Vをかけて脱線させずに
走らす事です。(とっても高速でした)レールレイアウトは
オーバルではなくほぼ正方形で曲線の連続を少なくし
車輌配置も様々な組み合わせで一番良い状態で行いました。

今、一番気になっているのはレギュレーターの発熱です。
入出力電圧の差を全て熱に変換してしまう3端子レギュレーター
は密閉ケースでの使用はリスクを負いそうです。そのためにも
入力電圧は可能な限り上げないほうが良さそうです。

コントローラーも4台ありますので1台つぶす覚悟で
実験を続けたいと思います。(ダイオードは交換せねば
なりませんが)


Re: トレインコントローラーの限界 小倉 - 2002/08/21(Wed) 00:27 No.859


>コントローラーも4台ありますので1台つぶす覚悟で
>実験を続けたいと思います。(ダイオードは交換せねばなりませんが)

あまり無茶はしないでくださいませ(笑
つーわけで次スレへ統合?ですね。



2A実用試験成功 投稿者:kanefusa 投稿日:2002/08/20(Tue) 16:22 No.855


非現実的な世界ですが2Aの世界を体験しました。

実施にあたり以下の3点の改修をトレインコントローラーにしました。

1)交流入力を直流に整流するダイオードをS3V20に交換

 http://semi.shindengen.co.jp/semi/s3v20j.pdf

2)レギュレーターをLM350Tに交換

 http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM350.pdf

交換しても発熱量は変りませんでした。
3)レギュレーターにヒートシンクの追加

電源はいつもの

http://www.brickshelf.com/cgi-bin/gallery.cgi?i=218076

定電圧電源13.5V-DCを使用しました。

車輌構成は

#10020X2 2輌 モーター2
#4558X1 3輌 モーター1
#10001X1 3輌 モーター1
#10002x1 1輌
#10015X3 3輌
#10013X1 1輌
#10016X1 1輌
#10017X1 1輌
#4561X1 2輌
#2126X1 3輌
#4565X1 1輌 モーター1
#4564X1 1輌 モーター1

の6モーター22輌で行いました。

最大電流は急発進時に発生し2Aをわずか超えました。
高速で巡航中は1A強でいけました。加速時は1.5A
位になります。

全般的にいえることはレスポンスが非常に良くなり
加速性能は目を見張る物があります。

気になっていたレギュレーターの加熱も15分程度の
連続運転では問題ないようです。(イベント等で長時間
運転する場合はケースにクーリングホールを開けた方が
良さそうです)

http://www.brickshelf.com/cgi-bin/gallery.cgi?f=23737

に画像をアップしておきました。(検閲待ち)

改造をする自信のない方は実費(1,000円程度)で改造しますのでご連絡く
ださい。


Re: 2A実用試験成功 Shirane - 2002/08/20(Tue) 19:48 No.856

kanefusaさん。実験成功おめでとうございます。全く、仕事の早い
人には敵いませんねえ。

私も朝出かけるまでの間に実験をしたのですが、私の環境では
1.41Aまでしか出来ませんでした。モータと負荷を増やしていくこ
とにより,0から1.41Aまで電流を増加させると,レール間電圧は
9.24〜8.0Vまで直線的に変化しました(kanefusaさん比べ,電圧
の低下が大きいようですが,connection wireと接触抵抗に換算する
と0.88Ωで,そこそこreasonableだと思います).このとき,
connection wireを2本並列にしています(あくまで,念のためです
が).
最大編成の負荷は#10020×2+#4558(3輌)+#10001(3
輌)+#10002+#4563engine+#4564engine+#4552クレーン車+
%73090(Train Weight)×4で,モータは8個です.部屋が狭いので、
電流を増やすためには後はモータを増やすしかないのですが,1,2
個増やしたくらいいでは,負荷が小さすぎてあまり電流が増えない
だけではなく,パワーがありすぎて大惨事を招いてしまいそうでし
た.
8個でさえ,今にも脱線したがっている様子.この負荷で#10020が
8,9輌相当と思います.コントローラのポジション4で,1.2A-5.9V
くらいが調度良さそうです.

リギュレータに関してはkanefusaさんと同様です。実験終了後、
position5で数分間走らせた後にチェックすると放熱板が,たぶん
60〜80℃くらいありそうでした(100℃まではいっていない).心なし

ICが焼けるとき特有の心騒ぐ臭いもしますが、LT317Tでさえ、最
低1.5Aが保証されているわけですし…。
また、基板は,電流路の最も細いところで幅2mmあるので,2Aま
で温度上昇なしで使える思います(モノの本には,1mmで3Aまで
(銅箔36um厚として),余裕を持って1mm1Aとありますね).

kanefusaさんがそんな大成功を収めているとは知らず、私も実験と
改造の様子をアップしてしまいました。どうしようかなあ。


連続2Aはダミー抵抗を用いないと無理です kanefusa - 2002/08/20(Tue) 20:53 No.857

Shiraneさん、こんばんは

電流を増やして脱線しないで走行させるのはこれ以上無理だと
悟りました。今回の実験で分かったことは速度が達して巡航中は
さほど電流を必要がないということです。実際発生する可能性のな

2A連続のテストはあまり意味を持たないし危険も伴いますので
ダミー抵抗を使ったテストは止めておきます。

>レール間電圧は9.24〜8.0Vまで直線的に変化しました

やはりトランスと高価な定電圧電源の差でしょうか?
私の場合は9Vは確保できております。

>放熱板が,たぶん60〜80℃くらいありそうでした(100℃まではい
って>いない).

ヒートシンクを増設したためか50から60度ぐらいだと思います。
(手でさわれるていどですので)125度まで使えますのでなんとかな

そうですが密閉ケースでは熱がこもりますので穴を開ける以外対策

なさそうです。

>仕事の早い人には敵いませんねえ

ただ暇なだけです。電気で怪我をして3年以上
経つのにいまだ回復の見込みが立っておりません。


Re: 2A実用試験成功 小倉 - 2002/08/21(Wed) 00:41 No.860


さて改めましてShiraneさん、kanefusaさん、コントローラーの
レポートを興味深く拝読させて頂きました。
以前から#4548のパワー不足は感じていましたがサンタフェの登場

自宅でも多両編成走行の機会が増えていくことが予想されますので
改造に自身がある方はトライしてみたらいいかもしれません。
もちろん両氏共に仰ってますが、良い子はマネをしてはいけません。
ワタシも良い子ですのでマネをしません(爆笑

特にワタシなんかは新幹線、とりわけ700系で2年近く
電流不足に悩まされてきましたが、自宅で走らせる機会よりも
総会の大レイアウトで走らせることばかりになったら
コントローラーの重連をやるのであまり気にならなくなりました。

いままでの多車両による同時走行は総会の時の醍醐味でしたが、
コントローラーの重連、とりわけコントローラーを4〜5個
並列させて解決してきました。
これからは改造コントロラーや#4548にとらわれない電力供給
なんかが主流になりそうですね。
この間の定例会ではTOMIXのマスコンで走らせましたし(笑

新しいコントローラーを模索して次回の総会に生かせれば、
と思います。


Re: 2A実用試験成功 Shirane - 2002/08/21(Wed) 06:09 No.864

おはようございます。
小倉さん>もちろん両氏共に仰ってますが、良い子はマネをしては
いけません。
はんだ付けになれているだけでは駄目で、部品を外す腕が必要です。
慣れない方がやると、加熱しすぎて、基板から銅箔がはがれてしま
います。補修する術もありますが、これまた慣れないと深みにはま
ります。

kanefusaさん>実際発生する可能性のない2A連続のテストはあま
り意味を持たないし危険も伴いますので
私が連続テストでデータを取るのは、まさにグラフのためのデータ
です。取説などにあるのと一緒です。よくそんな領域で使うわけな
いだろうというデータが出てますよね(笑)。でも、総会等では、2A
どころではないみたいですね。イヤハヤ。
大体いけるところまで行ったので、私もこのネタはこの辺にしてお
きます。そもそもどうして、自分のコントローラはこんなにショボ
イのか?という疑問から始まったものが、とんだ自由研究になって
しまいました。




エストニアからの問い合わせ  kanefusa - 2002/08/21(Wed) 09:17 No.867


小倉さん、おはようございます。
オタクねたで掲示板を使わせて頂きありがとうございました。

Shiraneさん>私もこのネタはこの辺にしておきます

世界に向けて発表されたネタはまだ続きそうです。
Shiraneさんの画像もLUGNETで宣伝しておきました。

http://news.lugnet.com/trains/?n=17364

早速、今回の改造の発端となったエストニアのSonnich Jensen氏
より問い合わせのメールが届きました。
例のサイトのアドレスは
http://www.hot.ee/sonnich/lego/first.htm
に変更されていました。

やはり画像のみでは物足りないようですので
Shiraneさんの貴重なデーターを含め答えて
いきたいと思います。


そして、蛇足 Shirane - 2002/08/22(Thu) 05:49 No.868

最後に、我等オタクでない人用です。コントローラを改造しなくて
も、これを使えば、現状より、パワーアップしますよ。例えば
http://www.akizuki.ne.jp/ashop/power.htm#M-00207
モータ4個でサンタフェ10輌くらい、いけると思いますよ。たぶ
ん。

kanefusaさん。私まで紹介していただき、ありがとうございます。
後はお任せします。もしも必要なら直接メールを下さい。

最後に、ある意味無茶とも言える実験をしていて思ったこと。(1)
電源の電圧変動を監視して、トレインの速度をセンスする、(2)脱
線時の電圧変化を検知して、電力供給をストップする。これもだれ
かにお任せ。もうあるかな?

小倉さん。この次は、こんな素敵なトレインを作ったぞ!で参上し
たいと思います。では、


Re: 2A実用試験成功 小倉 - 2002/08/22(Thu) 08:10 No.869

>(1)電源の電圧変動を監視して、トレインの速度をセンスする、
>(2)脱線時の電圧変化を検知して、電力供給をストップする。
>これもだれかにお任せ。もうあるかな?

RISを使った自動コントロールとかは結構見てきましたが
こういうのはどうでしょう?

ところで一連の報告は掲示板のログだけにとどめておくには
あまりにも勿体ない内容である気がします。
ここは一つHTMLにまとめてみては如何でしょうか?

もしよろしければ、初めからテキストにまとめて、グラフのJPEG
も用意して
いただければEJLTCのコンテンツとしてワタシがHTMLにまとめ

webで見れるようにしますが如何でしょうか?

〜以上掲示板のログより抜粋〜

参考情報:レールレイアウトによる電力損失

 レゴトレインのモーターへの給電はスピードコントローラーから
給電ケーブルを介してレールより行われています。レールは
分解組み立てが出来るようになっていますので分割しています。
各々のレールとレールとのつながりは電気的には点接触に
なっています。ここで問題となるのは点接触は非常に不安定で
確実性が低いということです。ですから、同じレイアウトでも毎回
電気的には各々のレールとの接触状態が変ってきます。
 電気の流れ安さを示す用語として電気抵抗と呼ばれるものが
があります。実際にレールにどの程度の電気抵抗があるのか
実測してみました。使用したレールの数は200本で計測器には
FLUKE社製デジタルマルチメーターを使用しました。

20本 0.4オーム
40本 0.8オーム



これ以上増やすと接触状態を均一にするのが困難となりデーター
としてはあまり意味を持ちません。参考ですが40本の時よりも一本
あたりの電気抵抗を下げることは出来ません。200本になると
15オーム以下のデーターは実測できませんでした。

 簡単に申しますとレイアウトが長くなればなるほど各レール間の
接触抵抗を良好な状態に保つことが難しくなるということです。

 このレールの電気抵抗がレゴトレインを走らす上でどのように影響
するか考えてみましょう。一般に電気が流れると電気抵抗に比例した
熱エネルギーが発生し、その分の電圧が下がります。ですから電圧の
下がった分、レゴトレインのスピードが下がることになります。

理論的な話になりますが、どの程度電圧が下がるか計算してみます。

下がる電圧(V)=流れる電流(I) X レールの抵抗(R)

となります。たとえば40本のレールレイアウトで(0.8オーム)で
ワンモーターの(0.25A)のレゴトレインを走らせたと仮定した場合

0.8(レールの抵抗) X 0.25(流れる電流)=0.2(下がる電圧)

となりますので0.2Vの電圧がレールを通ってモーターに伝わるまでに
下がってしまいます。この程度でしたら実感できないかと思いますが
400本のレールレイアウトとなりますと2Vの電圧が失われてしまいます。
同じ条件で4モーターになると8Vもの電圧が失われますので
各モーターには1Vしか供給されません。

イベント等のロングレイアウトでの対策としては

1.給電ケーブルを多数準備して複数のポイントより給電する。
2.各レール間の接続を点接触以外にジャンパーワイヤーによる
 ボンデングを施す。
 
の二点が考えられますが、ボンデングを施すには数十本に一箇所の
間隔にするとしても手間が掛かります。給電ケーブルとコントローラーを
多数準備して複数のポイントより給電するのが、現実的な方法になると
思います。




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