てつもの部屋

トランジスタコントローラー製作記＝第2弾＝

このページについて

シンプルなトランジスタコントローラーの製作の記録です。
パーツの価格については時節柄、価格は変動すると思います。
本来、こちらのコントローラーを先に製作すべきでしたが、レイアウトのコントロールパネルに組込みたい
ギミックの確認を早急にしたく、順番が逆になってしまいました。

シンプルなコントローラーではありましたが、結果完成するまでにとても手間が掛かりました。
今回の試作のおかげで、確認用の道具か揃ったり、設計用のデータづくりで必要な事などが、確認できました。
今後試作して行くにおいて注意すべき点を学ぶことで、失敗を減らしていきたいと思います。

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回路図
外観図
コントローラー関連購入リスト
パーツ確認
製作記
修正編

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回路図: シンプルなコントローラーを作成用に設計しました。
一番参考にした情報は、こちらになります。
この回路設計にあたっては、基本的な回路の確認を目標とし、表示系統の回路を省略します。

＝前回試作の結果を踏まえ＝
簡易テスターしか持っていませんが、今回は定点観測し易い様にポイントポイントに計測用の
ピンを設置して行こうかと考えています。
設置場所は、製作過程で決めていきます。
完成後は、試運転レイアウトのコントローラーとしていきます。

＝次回以降＝
早くも次回試作の検討ですが、加減速回路のテスト回路を導入しようかと思います。
あともう一つは、MOS型トランジスタコントローラーの試作。
サイズは同じになるはずなので、トランジスタの交換で、1台試作してみます。
気になっている、フィーダー側出力安定用のコンデンサーの解放用の回路を検討。
複数試作する場合は、必要になるかと思うので。

外観図: 前回の試作で大体のサイズ感は判っているので、しっかりと準備をしました。

コントローラー関連購入リスト

2021-05-16現在
オーダーID:E210516-012663-01
秋月電子通商オンライン価格
樫木総業通販価格

コントローラー構成
部品番号	Type	部品名称	型式	数量	単価	価格
電子パーツ
SW1	2P	トグルスイッチ	MS-500K-B	1	\150-	\150-
SW2	6P	トグルスイッチ	ST-1061	1	\90-	\90-
LED-1	LED-RED	LED赤5φ 12V	OSR6LU5B64A-12V	1	\120-	\0-済
VR	10kΩ	ボリューム	SH16K4B103L20KC	1	\40-	\40-
		カラーつまみ（黒＋灰）	S-R-16x18-KXA-T4P-G	1	\40-	\0-済
R2	1kΩ1/4 W	カーボン抵抗	CF25J1KB	2	\100- set	\0-済
C1	0.1μF	積層セラミックコンデンサ	RDER72E104K2K1H03B	1	\15-	\15-
C2	100μF/16V	電解コンデンサ	16PX100MEFC5X11	2	\10-	\20-
TR1	2SD560	ダーリントントランジスタ	2SD560	1	\80-	\0-済
POLYSW	POLYSW	リセッタブルヒューズ	RLD16P110B	1	\30-	\30-
			小計(未定金額を除く)			\345-
ケース、配線材、コネクタ他
	コネクタ	2.1mm標準DCジャック	MJ-14	1	\60-	\60-
	基板	Dタイプ(47x36mm)	AE-D-4H_TH	1	\40-	\40-
	ケース	60×100×30mm	P-13517	1	\290-	\290-
	タッピングビス	3mmx5mm	P-10254	1	\50-	\0-済
	放熱器	15x25x11mm	11PB015-01025	1	\35-	\35-
	熱収縮チューブ	Φ1.5x0.2x1m	SUMITUBE-C-1.5x0.2x1m-BLK	1	\40-	\40-
			小計(未定金額を除く)			\465-
			合計			\810-

熱収縮チューブですが、前回はφ3の物を購入しましたが、スイッチの接続部分など収縮しきらない所があったので、
φ1.5の物に変更しました。

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パーツ確認: 前回セットで購入した物や、回路のメインのトランジスタ2SD560についても、複数購入しておいたものがあるので、
今回発注するものはごく限られたものになります。
試作2台分のパーツになります。

製作記

部品発注
実態配線図
部品確認
製作準備
製作開始
回路製作
動作確認

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１．部品発注

2021-05-16現在、前回試作にて、セット物を幾つか購入しているので、部品票の確認を行っています。

試作第3弾も一緒に発注をしました。
ところが、第三段分のスイッチ2ケとケースの発注が抜けていました。
問い合わせを掛けていますが、返事はいかに・・・。

2021-05-18
返事があり、不足分は別発注するしかない模様です。
ただ、この試作コントローラー分は全部発注済みなので、このまま継続していきます。

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2.実態配線図

前回の反省を踏まえて、概要の実態配線図の作成を行いました。

前回試作した経験から、配置の見直しをしました。
ケーブル類の配線も踏まえて部品点数が少ない分、
余裕をもって配置が出来ました。
配線に関しても、より実態に近い形としました。

前回試作した経験から上蓋背面の配線についても
作図を行いました。
各配線の行き先も明記しました。
これにて、配線チェックのし易さが変わるか確認です。

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3.部品確認

2021-05-20
前日に到着した部品の確認。
前回製作した試作機と比べ少ない部品点数。
と言うか、練習込みに試作には、この程度から出発すべきですね。
大丈夫かいな？と思うほど少ないですね。

到着した物と、以前購入した物。

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4.製作準備

製作途中のBlogはこちら。

先ずは、ケースにマスキングテープを張り、穴あけ位置を決めていきます。

前回試作時に電ドラや、6角ビットのドリルの刃を購入していますので、前回に比べて手間がかなり減っています。
前回の様に長孔にならない様に、穴あけ位置のケガキはしっかりしましょう。
(一部SWもきちんと位置を確認していれば、ケース加工の手間が減っていたはず・・・。)

穴開け用の設計図。
側面の図面は実際には反転した図面が
必要なので、作成しました。

上面のケガキの様子。

穴あけのガイド用の穴を開けて、電ドラで穴開けを開始。
ここで、格安の電ドラを購入した為に芯出しが甘く、2mm未満の刃では折れそうなので、中芯出しはピンバイスを
使用しました。

ドリルの刃が6.5mmまであるので、以前ほどヤスリがけで
苦労する事はなくなりました。

ヤスリがけ途中の様子。
一部、芯出し位置を間違えている殊に気が付きましたが、
PW-SWなので、気にせずそのままとしました。
ケガキまでは、きちんとしたのになぁ・・・。

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5.製作開始

製作開始ですが、穴開けは電ドラがあるので直ぐに終わりました。
ただ、やはり若干位置がずれたりしてスイッチ類が斜めになったりしました。
もう少し、真面目にケガキをしないと駄目ですかね・・・。

部品を一通り取付けてみました。
ボリュームのつまみはサイズの小さい物を選択したので、
位置決め用の穴が見えてしまいました。
マスキングテープを剥がすので、余り目立たないとは
思いますが、多少気になりますね。

側面の様子。

フィーダー取付穴は、左右が若干大きく穴を開けてしまいました。
こちらは目立つのですが、背面なので、良しとしましょう。
PowerSWも若干斜めになってしまいました。
こちらも、使用上問題ないので、無視します。

ケース内部の様子。
前回試作したものに比べ、本当にシンプルになりました。
やはりこちらを先に作るべきだったのかも。

ケース内下側の様子。
これ以外に、トランジスタのヒートシンクが配置されます。
配線の量が今回は少ないので、問題ないと思います。

こちらも、シンプルな構成になっています。
ボリュームが傾いているのも、愛嬌です。

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6.回路製作

今回は、実写に配線を事前に書いてみました。

写真に回路の配線を書込んでみました。

配線作業になります。
半田ごてを引っ張り出し、コテ先に半田がのり難いでした。
再度、コテ先を洗浄し直し、半田をのせました。

途中経過は、前回と変わらないので、省略。
取り敢えず、見た目の配線ミスは見当たりません。
上手くいくのでしょうか。

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7.動作確認

配線が終了し、電源を投入してみました。

電源投入し、当然ですが、LEDは点灯しました。
フィーダーからの出力がおかしい。
ぱっと見配線ミスが見つからない。
今回は、原因追及を開始しました。

＝原因追及＝

今回は、前回の問題点を踏まえ、基板上に測定用の端子を用意していました。

先ずは電圧の確認を行いました。
VCCは問題なく確認が出来ました。
配線ミスは見当たらないのですが、出力がありません。

アダプターを外し、配線の確認を行いました。ボリュームの配線は問題なさそうで、トランジスタのデータシートを
引っ張り出しました。
可能性があるのは、トランジスタの周りと思われるのですが、よく判りません。
ベースに入る配線はボリュームが絡みますが、ボリュームの値は変わっています。
コレクタはVCCが掛るので、配線チェックのみ。
エミッタからの配線チェックを行いました。ショートしているようには見えないのですが・・・。

電圧の確認を行いました。
ベースに入る電圧は、きちんとボリュームにて変化しながら掛かっていました。

ここで、問題点確認。
エミッタからの出力が1.2Vしかなく、ベースへの入力電圧を変化させても、出力は変わりませんでした。
これが、動作しない原因でした。

動作しない原因は判明したのですが、対応策が判らず、手詰まり状態です。
さぁ、困った。

参考にしたサイトの管理者へアドバイスの依頼をしましたが、やはりトランジスタ周りに違和感を感じるとの事。
確かにそうなのですが、データシートを確認すると、次の様に記載されていました。

2SD560データシートから

外観図	内部配線図

再度、掲載しますが、実態配線図は次の通り。

トランジスタの周りですが、
データシート通りだと思うのですが、
エミッタからの出力がどうもおかしいのです。

現状では解決が難しそうなのでアドバイスに従い、ブレッドボードを導入して回路の確認を行うことにしました。

と言う事で、品定めをしていきたいと思います。
例によって秋月電子にて、調達をしたいと思います。
念の為、千石電商と、若松通商も確認しておきます。

ブレッドボード購入記はこちら。

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修正編: 修正途中のBlogはこちら。

ブレッドボードを導入し、回路の動作チェックをしていきます。
基本的に回路上の問題はないと思われます。どこかの配線ミスだと思いますので、そのチェックを
していきます。

トランジスタ周りが怪しいので、それ以外の配線を完全にしてから、確認をしていきます。; 回路のどこかが違うのですが、未だに判っていません。新たに動作確認しながら組んで、入替をした方が
早いかもしれませんが、どうし様か悩みどころです。
間違えを確認しない事には、同じミスと繰り返すと思うので、原因の確認は必要だと思っています。
果たして、原因は解明できるのでしょうか？; 半田付けのやり直しで、基板上でのトランジスタからの出力が安定しました。
これで一歩前進しました。
後は、出力の反転スイッチの配線を補強する形で半田をやり直しました。
これで、レール上での電圧も安定しました。

ここで最後に問題なったのが、動作確認用の動力車でした。
この車は、20年位前に一番動かしていて、信用していた物でした。
流石に20年位動かしていないので、汚れが溜まっていました。
この事が最後の原因となってしまいました。

最近改造用に購入していたチビ客の動力車でテストしたところ、ぎこちないながら動きました。
最終的に出力回路の配線の半田付けをやり直したところ、安定して動くようになりました。

結果としては、半田付けの問題が原因と考えられます。
15年位使用していない半田ごてだったので、十分に温められず半田付けが不十分だった事が原因かと
考えています。最終的に半田のコテ先が落ち着いてから、動作が安定するようになりました。; 参考にしたサイトの管理者からのアドバイスが、とても助かりました。
この場で、改めて、お礼を伝えさせていただきます。
有難う御座いました。
ブレッドボードを導入し、回路を確認し不具合の原因がコントローラーにあることがはっきりしたので、
今回の修正に至りました。