室内灯をLEDテープで製作6

 ノイズ防止用のチップコンデンサー(25V1μF)は半田付けの距離の関係で3216シリーズをTポイントも使って安く購入できました。
チップコンデンサー
 ブリッジダイオードを半田付けしたLEDテープの反対側にチップコンデンサーを半田付けして量産しました。3216シリーズにしたのはここの端子パッドに半田付けするためです。他のサイズでは半田付けできないので、このサイズで低価格品を探すのに苦労しました。
室内灯の製作

今回の室内灯の製作ににかかった費用は以下の通りです。

1.LEDテープ 白ベース
  5m 300連SMD 正面発光 12V 白色、電球色 各1本  896円 送料無料
2.ブリッジダイオード 50個         2本 2400円 送料500円を含む
3.りん青銅板(0.1×100×180)        2本  390円 送料無料
4.チップコンデンサ(25V1μF)    100個  301円 送料164円を含む
                           (Tポイント利用)
5.ペーパーカッターDN-10PZ          1個 1584円 送料無料
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                  100本 合計  5571円

1本当り56円で製作できたことになり、6両分では純正品だと約3000円ですが自作では336円ででき1/9で製作できたことになります。たぶん専用のLEDテープよりは点灯する電圧が高いと思いますが、すでに32両に搭載したところPWM方式では問題がなく使用できています。室内灯を搭載していない車両は順次時間を見つけて搭載していく予定です。

 天井まで窓が開いている車両てもいい感じ。

 近寄っても天井のLEDは見えず純正品の導光板がない分すっきりしています。


なお、ストラクチャー用のLEDテープがなくなってしまったので、電球色のLEDテープを追加発注しておきました。

【追加】(2015/11/2)
 10月末までに室内灯の設置完了。
・ディーゼルカー,14系(2)、12系(1)は白色で36両
・客車は電球色で60両
来月発売予定のKATOの安芸用に7両分を確保して、100両以上の室内灯整備が完了しました。追加には、それなりに費用がかかるため、車両が50両近くまで増えてから考えることにします。

 本数の関係で床下に集電板の入っていない古いモデルの客車は今回の設置を見送っており、いずれこの車両にも設置したいと考えています。りん青銅板から台車長ぐらいある集電板を一体成型するように製作することで組み立てやすく効率よく出来そうなので、どのようにするか検討しておくことにしました。
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    室内灯をLEDテープで製作5

     手持ちのNゲージの古いモデルから最新モデルまでの構造的に対応できることがわかりましたので、家内工業的(?)な量産体制に入ります。そのために、りん青銅板の切り出しに使うペーパーカッターを刃と台との段差を解消すために2mm厚のカッターマットを切って、ペーパーカッターのフタを取って貼り付ける簡単な改造をしました。

     改造したペーパーカッター
    改造したペーパーカッター

     製作中の自作の室内灯
    製作中の自作の室内灯
     なお、チップコンデンサーは容量の大きそうなものを選んで再利用していますが、在庫がなくなりました。必須ではない部品なので購入するか迷っています。タイミングもありますが、安価なものがあれば購入しようを思います。

     手持ちのディーゼルカーは2日間ほどで全て装着できました。なお、ディーゼルカーの動力車は古いモデルもあるためいろいろな構造で形状が違うので個別に工夫する必要がありました。

     カニ24を例に室内灯を装着する様子を紹介します。KATOのトワイライトエクスプレスで7両にしたので1台分の室内灯が足らないことになり、カニ24を自作の室内灯を装着することにしました。多少、標準品と違っても違和感がないためです。

     座席・床下には、自作した2mm幅の集電板を2本差し込み、車両の上部の天井に自作した室内灯を両面テープで貼り付けます。
    カニ24に室内灯を付ける
     集電板を逆U字型に曲げて、貼り付けた室内灯の端子に接続するようにして車両を元通りに組み上げて、出来上がりで簡単でしょ。1両ずつ室内灯のテストをして全て完了です。動力車の場合、シャーシーに金属を使っているので集電板をうまく処理しないとショートしてしまうので、注意が必要です。

     自作の室内灯を装着したカニ24
    カニ24
    カニ24

     今までに完成した車両のテスト走行動画を紹介します。
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      室内灯をLEDテープで製作4

      試作して動作テストした結果

      安価なLEDテープを利用した室内灯は、
      ・DC方式では、走行して点灯するには高速走行になり不向きである
      ・PWM方式で、常点灯機能か類似の機能があるときれいに点灯する



       うまく出来そうなので大量生産に向けて、りん青銅板の切り出しがカッターナイフでは効率が悪く問題で、あるブログで紹介していたペーパーカッターを購入しました。危険なのでピンクにした訳でなく、一番安かったためです。一応、0.1tのりん青銅板は切れます。外部加工よりも遥かに安くできます。

       購入したペーパーカッターとカッターマット(2mm厚を100円ショップで購入)
      ペーパーカッターとカッターマット
       0.1厚のりん青銅板の試し切り
      ペーパーカッター試し切り

      (1)LEDテープの準備
       ・2ブロック毎に端子部分でハサミで切る
       ・LEDテープが半田付けで繋がっている箇所は前後4ブロックで切る
       ・防水保護膜がある場合には全て剥がす
      保護膜剥がす
       ・半田付けされていたブロックは2ブロックに切り離す
      2ブロック毎に切る
      (2)回路部品を半田付け
       ・LEDテープにブリッジダイオードの+−を合わせて半田付けする
       ・できればノイズ対策用コンデンサー(チップ)を半田付け
        (省略しても可)
      DiとCを半田付け
      (3)りん青銅板の切り出し
       ・集電板用に2mm×50mmを2本/両とし、3:2でL字に曲げる
       ・接続端子用に5mm×12.5mmを2個/両とし、5:7.5でL字に曲げる
       車両によって特殊な加工が必要ななるかもしれませんが、基本的な金属片はこの2つです。
      切り出した金属片
      (4)端子を半田付け
       ・ブリッジダイオードの〜と〜に端子を折り曲げた金属片の5mm側に半田付けする
      Diに端子を半田付け
      端子を半田付け
      以上が部品加工です。これから車両に組み込みます。車両内は見えにくいので接続していればどのようになっていてもいいと思います。

      〆太幣欧取れる現モデルの組立て
       ・集電板を差し込む
       ・車両の天井部分に製作したLEDテープを両面テープで貼る
      車両に部品を貼る
       ・端子と集電板が接触するように元通りに合体させる
      完成した車両1
      ∈太幣欧取れない旧モデルの組立て(主に客車ですが、このタイプはお勧めできません)
       ・天井を外し、床を外して集電板を差し込む
       ・まず、集電板が取れないように床だけを組み立てる
       ・車両の天井部分に製作したLEDテープを両面テープで貼る
       ・端子と集電板が接触するように元通りに合体させる
      完成した車両2
      F偉麓屬叛萋車の組立て
       ・集電板を差し込む。
       ・シュートする金属部分の絶縁対策をしっかり行う(特に古いモデル)
       ・車両の天井部分に製作したLEDテープを両面テープで貼る
       ・端子と集電板が接触するように元通りに合体させる
       <写真撮り忘れました>

      なお、何にも保証しませんので、チャレンジされる方は自己責任で行ってください。
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        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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                      カレンダ

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