室内灯をLEDテープで製作3

 材料が揃ったので一番構造が簡単にできそうな車両で試しに製作してみました。カシオペア10-399(旧モデルのE26)に増設した車両にはまだ室内灯がないので、今回、組み込むことにしました。前置きとして、暗闇での走行はほとんど考えておらず、あまり点灯ムラにはこだわらず点灯しているだけで十分だと考えています。昼間なのに車内が明るすぎるのも違和感があり、暗めで十分でだとも思っています。室内灯にこだわり点灯ムラが気になる方には参考にならないかもしれません。

1.りん青銅板から切り出し
 0.1t×100×180の板から2mm幅で切って、50×2mmを2本にします。反りはドライバーの柄の後でしごくと直ります。


2.りん青銅板の成形
 座席と床下の間の集電板に差し込み2階建ての手前まで入れる。手前側を壁に沿って直角に曲げてさらに電極となる部分で直角に曲げる。電極部分以外の余計な長さは切り落とす。

3.プリント基板の切り出し
 小さいプリント基板を適当なサイズで切り出し、中央に取り付けようの2mmの穴を空ける。


4.室内灯の接続部分の加工
 切り落としたりん青銅の金属片をプリント基板に半田付けして、さらに、用意しておいたLEDテープに半田付けしたブリッジダイオードの反対側の端子をプリントと金属片に半田付けする。


5.車両への取り付け
 集電板のりん青銅板を適度に曲げて接触性を良くしておいて差し込む。上記で作った室内灯を車両に載せてネジ止めする。


6.完成
 導通テストして完成です。


 早速、試運転です。10-399のカシオペアには純正の電球の室内灯が入っており、今回は増設した1両のみなので他の車両とのバランスが取れるか見てみました。まず走らせたらスローではなかなか点灯しませんでした。理由はLEDテープのLEDが3個シリーズに接続されているためで、Vf≒2V×3の電圧がかからないと点灯しないためです。私が製作したパワーパックには最大出力調整のボリュームがあり、このボリュームでPWMの波高を調整できるようにしていました。これを従来より大きくしました。
 
 
 ボリュームを微調して明るさを他の車両と合わせました。自作の室内灯は2両目で、他は電球の室内灯です。
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    室内灯をLEDテープで製作2

     Nゲージの集電板は0.1〜0.15mm厚のりん青銅板で作られています。0.15mm厚は入手できないので、0.1mm厚のりん青銅板(タカチ電機工業 RP-S1 0.1t×100×180)を発注しました。当初は、カッターナイフで裁断する予定でしたが、裁断する本数も多く薄い金属なので、よじれたり、曲がったりしそうで裁断加工が不安です。

     加工に自信ない方は加工した製品を扱っているメーカーもありますので、コストを考えながら購入も検討できます。
    (1)集電補助板 燐青銅0.1×40×2 6枚入り
    (2)オリジナルK集電金具20個セット
    どちらかというと(2)の方が20個セットなのでお徳かもしれません。

     本日、ブリッジダイオード(2レール:100個)とりん青銅板(0.1t×100×180:2枚)が到着しました。合間を見て少しずつ製作していきたいと思います。
    ブリッジDiとりん青銅板
     さて、どのように切っていこうか。
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      室内灯をLEDテープで製作1

       室内灯についていろいろ検討しているのではじめは長くなります。でもLEDテープが安価に入手できるようになるとは便利な世の中になったものです。

       今までは寝台列車のみにKATO製の室内灯を装備していました。しかし、KATO製の室内灯は6個セットのためにいつも1個不足となり追加で1個購入して装着していました。また、最近よくLEDテープを見かけるようになりましたので、製作が簡単にできるのではないかと、他のブログを参考にいろいろと検討していました。

       AmazonからLEDテープが格安で販売されていたので、ついテストを兼ねて衝動買いしました。購入したのはホワイトと電球色の2種類ですが、タイトルの商品名は同じでも発売メーカーは違っていました。
      LEDテープ 白ベース 5m 300連SMD 正面発光 12V ホワイト

      LEDテープ 白ベース 5m 300連SMD 正面発光 12V 電球色


      ここで注意が必要なのです。購入して見たら、,砲麓脂がかまぼこ状にコートされており、△砲呂修離魁璽箸なく裏面に3Mの両面テープが付いていました。2つ合わせて10mが1000円以下ですからお買い得です。1ブロック当り3LEDが載っており、1ブロックづつ切り離すことができます。



       5mということで20m級の車両では2ブロック(3個LED/ブロック)とすると、各LEDテープのリールごとに50本とれます。100両分に相当しますので、だいぶ余りますからストラクチャー用の照明にも使えます。製作したパワーパックの最大出力電圧は、DC方式で14V、PWM方式で12.5Vでから、LED1個当りの電流を確認しておく必要があります。

       かまぼこ状に樹脂が載っている白色(上)と樹脂が載っていない電球色(下)

       樹脂は割りと簡単に剥がし取ることが出来るので、購入し直す必要はありませんでした。

       カタログがないので電気特性を調べてみた。電球色LEDは型名からVF=1.7〜2.4Vとわかりました。2ブロックLED6個分を測定しましたが、フレキシブル基板のパターンから3個のLEDは直列接続になっており、2ブロックではその回路が並列接続となります。

       もっとも簡単で安価な接続方法は1ブロック内のLEDを逆に半田付けするか2ブロックを極性を逆にして半田付けして、100Ω程度を+端子と−端子に半田付けして集電板に差し込むという方法があります。LEDの逆耐圧が5Vと低いので逆接続はすぐに壊れます。逆極性で点灯するようにLEDを付ければ回避できます。機関車のヘッドライト用のLEDを同じ発想です。但し、点灯ムラが発生しますので荷物車などの余り窓のない車両でしか適用できません。

       車両のの進行方向によって集電板の電極が逆転しますから、ブリッジダイオードを挿入してどちらでも点灯すようにします。回路的には、ブリッジダイオード+LEDテープでシンプルな回路で完成です。必須ではありませんが、ちらつき低減のため、容量の大きいチップコンデンサーを反対側の端子に半田付けしておくとさらにいいでしょう。
      自作室内灯
       ここまでは誰でも簡単にできると思います。ブリッジダイオードは正式なものでではなく、発注品がまだ届いていないので、仮りに半田付けしてみました。どうしてもブリッジダイオードで1.4V(0.7V×2)の電圧降下が発生しますので、スロー走行での点灯に影響が少しでます。この状態で電流を測定すると、15V電源で1ブロックに25mA流れており、直列接続のLEDとチップ抵抗に25mA流れていました。LEDが並列接続と思い込んでいましたので訂正とブリッジダイオードを回路に入れて測定しなおました。

       問題はいろいろな形状をしているNゲージの車両の中でどのように床下の集電板と接続するか構造を考える必要があります。保有しているKATO製の車両の室内灯だけを検討します。

      1.2階建て車両(カシオペアなど)はLEDテープを座席の上に載せる方法
       LEDテープとブリッジダイオードの+とーのリードを半田付けして、反対側の〜のリードに集電板を直接半田付けして、その集電板を下側の座席と床下の間に差し込む。

      2.一般的なトレー車両(最近の客車など)は天井側にLEDテープを貼る方法
       LEDテープとブリッジダイオードの+とーのリードを半田付けして、反対側の〜のリードに接触板を半田付けする。車体の下側には接触板に接触するように集電板を加工する。

      3.旧機構の車両(車体の底が抜けていないタイプ)は
       上記の1、2の方法の最良な方を選択して変形して搭載する。なお、集電板の入っていない車両で集電用の穴加工までは当面対処しない。

      いずれの場合もLEDテープが波を打ったり、両面テープの接着が剥がれたりするので何らかの対策が必要です。プラスチック板に張るとか強力な両面テープ又はゴム系接着剤を張るとかするように考えています。
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        パワーパックの改良

         製作した機関区用パワーパックと試作したパワーパックの2台を実家のレイアウトでも利用できるように改良しました。

        (1)機関区用パワーパック
         ポイント切替が本線/引き込み線の1つしかないので、中間駅での退避用ポイントの切替ができませんでした。LEDを取り去りそこにもう1つポイント切替のスイッチを付けまして、出力端子は他のパワーパックからの出力の入力端子をポイント用に変更しました。

        (2)試作用パワーパック
         引込み線の出力の前進ー停止ー後退のスイッチがなく本線と同じ出力になっていたのを独立して、前進ー停止ー後退のスイッチをボリュームの隣に新規に設置しました。

         機関区用パワーパック(左)と試作用パワーパック(右)
        改良したパワーパック
        これでどちらも実家での運転が可能になりました。どちらも出力端子が4つなのでそのやり繰りでこのケースでの基本性能が決まってしまいます。自作したパワーパックはこのように自分にあった機能にカスタマイズできるのが最大のメリットです。試作用パワーパックのハンドルが随分と色が剥げてきました。

         試作用を除いて今までに製作したパワーパック
        自作パワーパック
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          KATO EF81トワイライトエクスプレス色のカプラー交換

           トワイライトエクスプレスの基本セットを購入した時に、それを牽引する電気機関車EF81(3066-2)も購入しました。走行においては特に問題はないのですが、付属していたKATOナックルカプラーが長く見た目に違和感があり気に入りませんでした。

           この電気機関車のタイプではKATOナックルカプラーを取り付けにくいのが難点です。さらにEF81TLのカプラーセットではカプラーを取り付ける軸が少し太いようで、付属の長いKATOナックルカプラーでは問題ないのですが、短いKATOナックルカプラーでは入れても堅く左右に振れにくいものがありました。手元には多くのKATOナックルカプラーがあったので、選別してちゃんと左右に振れる物を取り付けました。
          EF81TLno
           また、KATOで古い電気機関車のタイプではカプラー用板バネが平らな物が多く、KATOナックルカプラーを取り付けるとやはり堅くなり左右に振れにくくなります。そのような場合には、カプラー用板バネを最新の物に交換すると問題が解決することが多いです。このような細かい所まで寸法や材質の強度など統一しておいてほしいものです。
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            KATOのトワイライトエクスプレスを購入

             JR西日本のトワイライトエクスプレスの定期運行がなくなり今後は臨時列車として運行されるようになりました。そこで、KATOのトワイライトエクスプレスとその専用電気機関車のEF81を新規購入して楽しむことにしました。

             「トワイライトエクスプレス」6両基本セットとトワイライトエクスプレス色のEF81
            トワイライトエクスプレス
             EF81はこれで3両目となります。ただ、手持ちのEF81(3021)とはシリーズが違い最新ロット(3066)のため、走行スピードの差が大きく連結しての協調運転は無理でした。現実でもEF81の重連はありませんからするつもりもなく試しに可能性をみてみました。

             トワイライトエクスプレス基本セットは6両 
            基本セット6両
             6両では少しさびしいがフル編成では長すぎるので、いつものように1両だけ増設することにしました。7両に制限するのは長いホームにできないので、退避線に入りきれないためです。機関車を重連にすると7両でもはみ出そうです。

             トワイライトエクスプレス基本セットに増設1両プラスして7両編成に
            基本セット+1両
             増設はスシの編成位置からスロネ25あたりがいいのですが、手ごろな価格での入手が難しいためスハネ25に落ち着きました。車両ケースは中敷を手持ちの7両用に交換して収納しました。


             早速、トワイライトエクスプレスの試運転


             やはり札幌までの夜行寝台列車ですから室内灯をつけてから受け入れを兼ねて試運転開始です。室内灯は6両セットのためカニには取り付けていません。トワイライトエクスプレスの試運転では反対側の線路にはカシオペアを走行させてみました。
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              日本の鉄道模型が欧州で売れる

              「日本の鉄道模型が欧州で売れ続けるワケ ガラパゴス化した日本の独自規格が大逆転」という記事が掲載されおり、KATOの「アルプスの氷河特急」が欧州での評判となり売れているという記事が載っていました。Nゲージで日本独特の1/150で9mmという規格が欧州のファンにも受け入れられてきたようです。

              詳細は、「 日本の鉄道模型が欧州で売れ続けるワケ」をご覧ください。

               これに気をよくして「アルプスの氷河特急」のシリーズ化が進むようです。
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                KATOのポイント修理

                 KATOのポイントのコードがコネクターから外れてしまいました。よく見るとピンの圧着不良で抜けやすくなっており、コードの金属配線のみ圧着していてコード皮膜を圧着していませんでした。まるで素人のような圧着のしかたでした。

                 コードが断線したポイント
                断線したコード

                 まず、プラスチックのコネクターからピンを抜きます。ちょっとコツがいりますが、先の尖った針などでピンのストッパーを押し込むとピンを抜くことができます。手元にパワーパックに使っているコネクターのピンと対になるピンがあったので、精密圧着ペンチを使ってコードに新たなピンを圧着します。

                 圧着するピン(左)と圧着したピン(右)
                 ピン
                 完成したコネクター
                補修したコード
                 最後に赤/黒のコードを間違えないように差し込んで完成です。動作確認して5分ぐらいで作業完了でした。
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                  ELの常時点灯対応に

                   今まで製作したパワーパックはPWM方式がPWM/DC切替方式なので、常時点灯機能ではありませんが擬似的な常時点灯になっています。ELの動力車が停車している場合、モーターが動き出さない程度にパワーパックからパルス出力が出ているため、当然、LEDのVfを超えていれば点灯します。

                   しかし、LEDのライト基板にはモーターからの逆起電力によるノイズを吸収するためにコンデンサーが半田付けされています。常時点灯のためにはこのコンデンサーを取り除いている方もいますが、製作したパワーパックではPWMの周波数の関係で進行方向と反対側のライトも点滅してしまい見苦しくなります。

                   そこで、モーターのバラツキもあるのでコンデンサーの容量をいろいろ変えてみてテストした。その結果、3300pFでは少し点灯してしまう車両があり、結局、0.1μFにしてKATOのEL全車両でうまくいき、統一しました(多少点滅があっても外から見えなければOKとしました)。早速、チップコンデンサーを購入して全て置き換えを完了しました。

                   机上の機関区(?)にELが集合(実家に出張中の3台を除く)
                  EL機関区

                   停車時のライト点灯
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                    KATOからC59の発売予告

                     KATOから主に「安芸」号を牽引していたC59の12月以降の発売予告がありました。「安芸」が姫路でELからSLに交代した時のSLだったように思います。大昔に広島までの帰省に「安芸」を利用したので懐かしさもあり、早速、予約しておきました。長距離用にテンダーが一番大きいのが特徴で、C62に次いで重量感があります。

                    KATOの C59 戦後形(呉線)

                    2026-1という新しいモデル番号がついており、-1という枝番がついているので、今後、同じ動力系のモデルで例えばC60などの発展形もありうることを思わせます。大いに期待しましょう。

                     C59の図面(クリックで拡大)
                    C59

                    KATOの10系寝台急行「安芸」 は10両編成と大きく当方には3両ほどオーバーしています。10系寝台なので編成を変えれば可能なように思います。そこで、不足分の購入で済まそうと「安芸」<1967>7両セット【特別企画品】を予約することにしました。

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                      カレンダ

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