新湘南電鐵 横濱工廠2 archive

sinshonan2.exblog.jp
ブログトップ
2016年 05月 02日

ポイントマシンのコンデンサ駆動+制御リレー追加3(改題)

e0354030_2042286.jpg
本日の業務連絡はシンダ製DC12VリレーをDC16Vで使う場合の追加抵抗です。
シンダのデータシートはこうなっていまして、DC12V用リレーのコイル抵抗は960Ω、定格電流は12.5mA(0.0125A)となっています。

このデータは秋月電子さんのこちらから抜粋しました。

以前の「呪いのお札」、覚えていますか?
(1)電圧=電流×抵抗
(3)抵抗=電圧/電流
(7)直列抵抗の合成抵抗=抵抗1+抵抗2
を使いますよ。

まず、上のデータは合っているでしょうか?
(1)が成立すればOKですが、
12(V)=0.0125(A)×960(Ω)
ですのでOKですね。

抵抗値は960Ω±10%くらいのいい加減さです(^^)
だいたい電気機器の多くは±10%くらいは許容するので、必要以上に神経質にならない方がいいです。

次は、DC16Vの時に電流が0.0125Aになる抵抗値を求めればよさそうです。
(3)式で
抵抗(Ω)=16(V)/0.0125(A)=1280(Ω)となります。

(7)式の変形で
追加する抵抗は1280(Ω)-960(Ω)=320(Ω)となります。

追加する抵抗は320Ωほどのものということになります。
電流0.0125A(12.5mA)、端子間電圧4V(=16V-12V)ですから、抵抗の許容電力値は0.0125×4=0.05Wあればいいので、LEDに使うようなカーボン抵抗でOKでしょう。

ちなみにLED用の抵抗には最大でだいたい0.02A(20mA)×9V=0.18Wくらいかかります(12Vフル走行時です)。
つまり、このリレー用抵抗の発熱量はNゲージのLEDに使われる抵抗(プラスチック製の車内に設置されている)の1/3以下ということです。

選定する抵抗は300Ωのこれか、330Ωのこれでいいのではないでしょうか?
リレーはDC9.6V(DC12Vの-20%)以上の電圧で動くので、リレーへの負担を小さくするなら330Ωでしょうかね。

どちらも100本入り100円、1本1円。これより安い機器はほぼ無いです。
[PR]

by nari_masa | 2016-05-02 21:21 | 電気制御 | Comments(11)
Commented by がおう☆ at 2016-05-03 08:18 x
おはようございます。
nari-masaさん、GWの時にお時間を取らせまして、誠に申し訳なく思っておりますm(_ _)m

呪いの御札は覚えているというより、おとといから抵抗の話、見直しに行ってました(^-^;
しかし式に何を当てはめるのかが、分かってないようです。検討違いの事してました。

この抵抗の求め方、良くわかりました(^^)
自分で求めるには、まずリレーそのものに着目する事に気付かないと答えに向かわないですね。
この抵抗でオッケーでしたら、コスパも最高です。
ポイント数が総数60基強になっていますので、この点も見逃せません。

他の方から、抵抗で落とすのはやめた方が良いとのアドバイスも頂きましたが、抵抗の分圧や三端子レギュレータ等を使うには、今の私には難しい事ばかりで・・・(^-^;
回路が開いている間の発熱も懸念してましたが、この熱量なら心配する必要は無いようでひと安心です。
テストする材料も揃ってきたので、ブレッドボード上での試験の為、部品の追加注文もしたいところです。
後は回路が複雑にならないように12V電源も平行して探してみます。仮に12Vなら電力を落とさない為(現アダプター 16V×3.36A=53.76W)、5Aくらいが見つかれば、ポイント駆動のテストで比較も出来るのですが・・・(^-^;
Commented by nari_masa at 2016-05-03 10:04
がおう☆さん おはようございます。毎度ありがとうございます。
って、秋月さんの営業マンの気分です(^^)

抵抗の分圧と言えば、今やっている計算がまさに抵抗の分圧。
16Vの電源電圧を4V(抵抗)と12V(リレーコイル)に分けてます。
電圧を分けるから分圧。
なにもわざわざ難しい言葉を使わなくても(^^;;;

三端子レギュレータですが、これは電圧の安定化を目的とする部品で、12V出力ですと秋月さんでも一番安いものが1個50円、次が100円。
しかも16V→12Vにする時の電力差は熱に変換されるんだそうで、今回の使用目的にはオーバースペックかつ発熱の抑制にもなりません。

電源を12Vにしたら、というお話ですが、全てのPECOポイントが電圧12Vで動くのかは当方には分かりません。

PECOはポイント切り換えにスプリングを使っているということですが、スプリングという部品は製造時の機械的な硬さ(ばね定数といいます)のばらつきが比較的大きいのです。
このため、動きの硬さや滑らかさにポイント毎の個体差がかなりあると思います。

メーカーが16Vをリコメンドしているということは、何Vなら全数動くか、というメーカーテスト結果に更に安全率を掛けた数値が16Vなのでしょう。

12V電源を採用するかどうかはがおう☆さんが判断なさることですが、個体差が大きいので1個でも動かなければNGですし、設置後の経年変化で動きが悪くなったら後々の保守が大変だと思いますので、私は推奨しません。
あちこちのHPやブログ様でも12Vでは動かないという報告がかなりありますし。

テストなさるなら、配線の抵抗による電圧降下の影響を含めて検証するために、コンパネから一番遠いポイントを想定して数mの電線の先にポイントマシンをつないで全数テストですね。
1個でも動かなければNGです。

電源容量については、どうやらまだ腑に落ちていらっしゃらないようですので、稿を分けて(例によってお水の話で)次回ご説明しましょう。
ものすごく荒っぽく言うと、電圧は瞬発力、電源容量(許容電流)は持久力です。
ポイントは一瞬で切り換えますので、瞬発力が大事。
電源容量(アンペア)をいくら大きくしても12Vで動かないものは動きません。
そこらへんにある12V1Aくらいの電源でテストすればいいですよ。
Commented by がおう☆ at 2016-05-03 11:16 x
重ね重ねありがとうございますm(_ _)m
実は秋月さんに注文入れるも、ちょっと金欠気味でして(汗)タイミングを調整中です。

12Vを探すと言っても、前回も同僚に探してもらっての結果ですから、そうそうあるものでもありません(笑)
照明やアクセサリー類のLEDを単に光らすとなると、そんなオーバースペックも要らないでしょうね(^-^;

電圧×電流が同じ数値なら、電力が同じなので同等と解釈していたのですが、それも違うようですね。
理解が悪くて、本当に申し訳なく思っておりますm(_ _)m
有り難く次回のお話で、その辺りをしっかり頭に入れたいです(^^)

なんと言って良いのか分からないのですが、本当に感謝しております。
Commented by nari_masa at 2016-05-03 11:46
がおう☆さん 再びありがとうございます。
本当はぼち吉鉄道さんが説明された方が的を射た説明になると思うのですが、お忙しそうですので代行のつもりで。
できるだけぼち吉鉄道さんが提示されたコンセプトに近づけるようにしていますが、リレー回路のDC12Vは別電源をご推奨のようです。
当方もできればその方がいいのかな、と思いますが、DC16V+抵抗でもやってやれないことはなさそうですね。
前にも書きましたが電気の答えは一つではありませんから、いろいろな可能性を検討するのは悪いことではないと思います。
いろいろな引き出しを持っていると選択肢が増えますし(^^)
Commented by ぼち吉鉄道 at 2016-05-04 11:00 x
こんにちわ。
こっちに書いた方が良さそうですね(^^)

nari-masaさんの仰る通りですね。
計算上これでバッチリと思います。
ここで電源は分ける件なのですが、
この後基盤の設計が必要です。
※多分こっちの方が難しい(^^;)
そのときに、電源系分けておいた方が間違えないように思うのです。
半田不良等で動かないときの原因究明もしやすい気がします。
それと瞬発の件ですが、小生の仕事柄、瞬時は7.2倍の電流で計算します。
その際の電圧降下が10%以内であれば起動できます。
モーターの計算なのですが(^^;)
電磁石ですから、基本同じでいいと思います。
ご存じかもしれませんが、ご参考までにしてください。
Commented by nari_masa at 2016-05-04 13:58
ぼち吉鉄道さん こんにちは。いつもありがとうございます。
そうですね~、この件で当方が心配したことがいくつかありまして。

(1)ポイント回路はコンデンサを使うので突入電流の影響を受けないか?
(2)ポイント切り換え時の大電流で電源が電圧降下を起こしてリレーがチャタリングしないか?
(3)配線作業が面倒くさくならないか(ポイント数が60個だそうですから、60個の抵抗をハンダ付けすることになります)。

(1)はどれほど影響するか分かりませんが、まあ瞬時電流でリレーが壊れるとはあまり聞かないので。
(2)は仮にチャタってもノーズレール部分だけの走行電流なのであまり影響ないかと。
(3)は確かに面倒でしょうが、配線材料や12V電源(材料費)とどちらを取るか、がおう☆さんがお決めになることかと。
  それに、別線をトグルから各リレーまで引く方がもっと面倒な気がしますし、異電圧配線の混在は取り違えが起こる可能性が大きいです。
  これは色分けすればいいのですが。

というわけで、この選択も可能ですよ、という結論を出しました。

もう一つ、この方式だと、結局リレーを含めて不具合はそのポイント1個だけに発生しますから、1組のトグルからポイント&リレーまでを調査すればよく、原因調査はそれほど難しくないかな、と。

逆に、当方がマイナス線のコモン線化をあまり強くお奨めしない理由もそこにありまして、不具合発生時の原因究明に他のポイントが絡んでくると面倒なんですよね。

ちなみに、このリレー1個の定格電流は12.5mAなので、仮に60個全部がONになったとしても0.75A、半分の30個なら0.375Aですから、12V電源を別に準備するなら1AでOKですね。

話はそれますが、突入電流7.2倍はかなり大きいですね。
小さな三相モーターはインチング起動をやりますが、MSにはあまり優しくない起動法なんですね。
一次電源容量が小さくて電圧降下を起こし、起動できなかったこともありました。
うちは15kW以上が多いので一般にはスター起動、稀にリアクトル起動が多かったのですが、最近はインバータ駆動が主流なのでこれらの用語も死語になりつつあります(^^)
こういう経験則からくる数値は大切ですね。
お教え下さってありがとうございます。
Commented by ぼち吉鉄道 at 2016-05-04 15:37 x
こんにちわ。
(1)ポイント回路はコンデンサを使うので突入電流の影響を受けないか?
→突入の影響はほとんど影響ないです。
(2)ポイント切り換え時の大電流で電源が電圧降下を起こしてリレーがチャタリングしないか?
→チャタリングするほど、同時切り替えはないと思います。千手観音みたいな手なら別ですが(^^;)
(3)配線作業が面倒くさくならないか
→これが一番の問題と思います。
 
個人的に、16Vライン12Vラインが基盤の上下にあってそこから必要分をとるというイメージなのですが(^^;)
マイナス線のコモン線化ダメですか?
でないと各所に配線で余計に芯数増えないかなぁと(^^;)
どっちにしろ、あのポイント個数ですからちょっとやそっとで完成しません。
それの連動系も考えられていますし(^^;)
コントロールボードだけで恐ろしい配線量になると思っています。
多分その辺までまだご理解されてないですよね。
基盤のことは、ブログにあげていきたいと思います(^^;)

突入の7.2倍は以前そういう基準がありました。
Y-△がその×1/3、クローズドが×2/3、リアクトル、コンドルファと起動電流値が下がっていきました。
インバータは7.2ではなく1.2で計算でした。
1.2がくせ者で…(^^;)インバータは入力容量換算になるので要注意でした。
機械屋さんの盤には、その辺の考慮や高調波の考慮がなく苦労した経緯があります(^^;)
その他にも、トンネル用のジェットファンが電圧降下と変圧器容量で起動せず…。
すごくもめていました(笑)
Commented by nari_masa at 2016-05-04 18:29
ぼち吉鉄道さん 再びありがとうございます。
多分、このやりとりをがおう☆さんが読んでもあまり理解されないのではないかと(^^;;

配線の件ですが、マイナス線コモン線化全面否定ではなくて、ヤードとか駅入り口とか、ポイントが密集するところには適宜使えばいいと思います。
でもその前に、この「コモン線化」をがおう☆さんに理解して戴く必要があります。
かなり丁寧に説明しないと混乱されるのではないかと。

当方の扱う機械(PLC化以前)のシーケンス制御用リレー数が1台当たり4極C接点で100個~120個でしたから、リレー数60個の規模は大体分かりますよ。
もちろんマイナス極は渡り線でコモン線化していました。
配線の整理とか取り回しとか、線番(マークチューブ取付)をがおう☆さんにしっかり説明しておく必要がありますね。

その辺と基板の件はぼち吉鉄道さんの方で宜しくお願いします。

インバータは1.2ですか。
当方ではインバータを選定するときに短時間の許容負荷が定格の1.5倍以内、を気にしていますね。
起動は加減速時定数の設定で何とかなります。
最近は磁束ベクトル制御とかいろいろ使えますし。
高調波、昔はよく近接スイッチが誤動作したものです。
最近はキャリア周波数が上がったためか、それ以外の対策が進んだのか、かなり改善されましたが。
Commented by がおう☆ at 2016-05-05 07:19 x
おはようございます。

悲しいかな、昨日からコメントは見ていましたが、御二人の会話が正直分からず、コメント出来ませんでした。

電源は電圧が高い方がポイントマシンには16Vは良い。
でも、異電圧が並列しない方が良い。

私には矛盾としか、見えなくなりました。
リレーを使っても、個々のポイントへの配線はどうすればベストなのかが不明です。
いずれにせよ、パワーパックが貧弱なものしか無く、12VのPECO作動テストを自身で出来るよう、12Vアダプターは買ってでも用意しようと思います。
Commented by nari_masa at 2016-05-05 07:56
がおう☆さん おはようございます。いつもありがとうございます。
それは申し訳ありませんでした。
ぼち吉鉄道さんとの会話は技術屋同士の話なので、どうしてもそうなってしまいます。
現時点では理解できなくて当然です。
当方はこの外国語みたいな会話を出来るだけ平易な日常語に翻訳してお伝えしたいのです。

現時点での話を整理するとこうなります。
(1)ポイント駆動電源は何ボルトがいいか?
→16Vが安心(ぼち吉鉄道さんと当方の共通認識)。

(2)リレー電源は何ボルトがいいか?
①リレーは16V+330Ω抵抗でも動かすことは可能(共通認識)
②16Vで抵抗を加えると不具合発生時のチェックが大変では?(ぼち吉鉄道さんのご意見)
③16Vならトグルと不具合ポイント間だけチェックすればいいので、そこまで大変ではないのでは(当方の意見)
④16Vだと基板設計が大変(ぼち吉鉄道さんのご意見)
⑤16Vのほうがコンパネからポイントまでの配線が簡単。
 リレーを12Vにするとレイアウト裏を12V配線と16V配線が通る(更に走行用配線も通る)ので、配線が複雑化し、取り違えの危険がある(当方の意見)
 →これは電圧や用途で配線の色を変えておけば取り違えは避けられる。

基板の説明はぼち吉鉄道さんにお願いしました。
最終的にはぼち吉鉄道さんのお考えでいいと思います。

(3)マイナス線のコモン線化
①配線本数が減らせる(共通認識)
②不具合チェックを考えるとヤードなどポイントが密集しているところに部分的に使うべき(当方の意見)
③がおう☆さんにしっかり説明して仕組みを理解して戴く必要あり(当方の意見)

これらの話はおいおい説明していきますので、ご心配なく。
平易な説明文を作るのに非常に神経を使うため、サクサクと書けないんです(^^;;;
12V電源でのPECOポイント全数駆動テストは是非やってみて戴きたいです。
1個や2個テストして答えを出すのは非常に危険ですので。
Commented by がおう☆ at 2016-05-05 08:26 x
いえ頭を下げないといけないのは私の方です。
こんなに理解してない者に対して、ご説明いただく労力は理解しておりますm(_ _)m
とにかく出来るテスト、トグルスイッチとポイントマシンを数メートル離して、コンデンサ駆動が出来るかどうかのテスト、行える部材だけを先ずは揃えます。
ありがとうございます。


<< ペーパーワムハチトップコート仕...      ペーパーワムハチ 第6弾、第7弾 >>