トランジスタコントローラー製作記
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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。
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- 回路図
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シンプルなコントローラーに、現在作成を準備しているレイアウトに利用する為に自動加減速回路付きのものを
設計しました。
マスコンとブレーキにスイッチ付きのボリュームを利用し、切換スイッチを減らしました。
今回は、回路の確認と、動作確認用に先行試作を行う為、コントローラー部分のみの製作を行います。
この回路設計にあたっては、検討中の２つの構成を試作しています。
- 自動制御部 一般的に公開されている回路は、スイッチにより「運転」、「徐行」、「ブレーキ」を切り替えますが、
- 出力制御部 出力部分の切換にトグルスイッチではなく、ロータリースイッチを用いることで、操作感を２ハンドルの
この回路は、「運転」、「ブレーキ」にSW付きのボリュームを利用し、実際の２ハンドル運転に近づけています。
非常ブレーキは、押し釦で対応しています。
運転台に近づけています。
この問題点は、ケース内のスペースを取る事です。
最近流行りみたいな、小さなケースに押し込むような設計には全く向きません。
操作感を楽しみたいので、このような構成としています。
今回は、コントローラー部分の回路試作を早急にしたく、ポイント駆動部の検証は省略しています。
状況によっては、今後我が家のコントローラーとしていきます。
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- 外観図
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実物入手前ですが大よその部品配置について設計を行いました。
配置を行ってから気が付きましたが、フィーダー出力用のコネクタの選定を忘れていました。
コネクタは独自形状しているので、パーツが一通り揃ってから検討していきたいと思います。
パーツのサイズに影響されるので、配置はぎこちなく成りましたが、操作系統については、それなりに配置が
出来たかと思います。
今回の目的は、回路の動作検証がメインの目的なので、この辺りが落としどころかと考えています。
2021-04-27更新
パーツの第一弾が到着し、配置の確認をしました。
パーツが届いてから現物確認し、配置を一部見直し、
ケース内に収まるように修正しました。
基板サイズを当初の物から半分の物に変更し、
ロータリースイッチを配置するスペースの確保を
行いました。
PSW4の位置については、修正が必要かと思います。
操作系統の観点から、現在の所変更していません。
2021-04-28更新
PSW4の位置はそのままとし、基板を切欠いて今回は対応を行う。
ケース内に収まるように修正しました。
基板サイズを当初の物から半分の物に変更し、
ロータリースイッチを配置するスペースの確保を
行いました。
PSW4の位置については、修正が必要かと思います。
操作系統の観点から、現在の所変更していません。
2021-04-28更新
PSW4の位置はそのままとし、基板を切欠いて今回は対応を行う。
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- コントローラー関連購入リスト
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2021-04-22現在
オーダーID:E210422-101376-01(2021-04-22発注分)
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- PSW4 2P 押し釦スイッチ PS21A-3 1 \70- \70- SW5 6P トグルスイッチ ST-1061 1 \90- \90- RSW6 3P ロータリースイッチ RS-2688-0403-38N 1 \150- \150- LED-1 LED-RED LED赤5φ 12V OSR6LU5B64A-12V 1 \120- \120- LED-2,4-5 LED-Green LED緑5φ 12V OSG8NU5B64A-12V 3 \120- \120- LED-3 LED-Yellow LED黄色5φ 12V OSY5LU5B64A-12V 1 \120- \120- VR1 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- \40- VR2 10kΩ ボリュームSW付き SHS16KN2B103L20KC 1 \80- \80- カラーつまみ（黒＋灰） S-R-16x18-KXA-T4P-G 1 \40- \40- VR3 100kΩ ボリュームSW付き SHS16KN2B104L20KC 1 \80- \80- カラーつまみ（黒＋灰） S-R-16x18-KXA-T4P-G 1 \40- \40- R4-5 1kΩ1/4 W カーボン抵抗 CF25J1KB 2 \100-
set\100- C1,3 100μF/16V 電解コンデンサ 16PX100MEFC5X11 2 \10- \20- C2 0.1μF 積層セラミックコンデンサ RDER72E104K2K1H03B 1 \15- \15- TR1 2SD560 ダーリントントランジスタ 2SD560 1 \80- \80- 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) \1,385- 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- 線材 2mx7色 外径1.36mm 3265 AWG22 1 \550- \550- 基板 めっき仕上げ 72x47mm P-03231 1 \90- \90- ケース 60×100×30mm P-13517 1 \290- \290- タッピングビス 3mmx5mm P-10254 1 \50- \50- 小計(未定金額を除く) \1,040- 合計 \2,425-
初回発注後、基板上の配線をするスズメッキ線と、ダイオードの発注を忘れていました。
ダイオードについては早急に必要なものでもないので、、次回発注時に纏めて行うことにしました。
スズメッキ線は、今後の製作にも必要なので、早々に手配したいと思います。
2021-04-28追記
トランジスタの放熱器の購入を忘れていたので、スペースのこともあり、小さいサイズの物を選定中。
オーダーID:E210428-011836-01
秋月電子通商オンライン価格
コントローラー不足パーツ 部品番号 Type 部品名称 型式 数量 単価 価格 電子パーツ D ツェナーダイオード 12V BZX55C12V 1 \10- \10- 小計(未定金額を除く) \10- 基板、配線材、放熱器他 基板 Dタイプ(47x36mm) AE-D-4H_TH 1 \40- \40- 放熱器 15x25x11mm 11PB015-01025 1 \35- \35- 熱収縮チューブ Φ3x0.2x1m SUMITUBE-C-3x0.2x1m-BLK 1 \40- \40- スズメッキ線 0.6mm 10m TCW 0.6mm 10m 1 \230- \230- 半田 鉛フリーはんだ 0.8mm SD-52 1 \280- \280- 小計(未定金額を除く) \625- 合計 \635-
2021-04-29現在
フィーダー出力コネクター部分については、価格面も悩みましたがTomix純正品を利用することとしました。
コネクター数から分岐コードを検索しましたが、記載日現在は延長コードしか検索されませんでした。
他の品物も発注予定でしたので、今回は延長コードの発注としました。
楽天市場価格
レール購入リスト 品番 名称 購入先 数量 購入価格 納入 1793 分岐コード(D.C.フィーダーN用) 
MID9 1 \561- 合計(定価、税込み) \561-
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意外と簡単に見つかりました。
3社程取り扱いされている販売店を見つけました。
その中で、在庫確認、金額確認のレスポンスが良かったこと、価格が手頃であったことから、樫木総業の通販を今回は、
利用しました。
それ以外のパーツについては送料を抑える意味で、秋月電子通商の通販部に統一しました。
一部パーツについて秋月電子の在庫に好みの物が無かったのですが、動作確認が今回の目的でしたので、割り切っての
発注と成りました。
2021-04-27
発注したパーツの第一陣が届き、確認を行いました。
確認したところ、スイッチがケースに収まらない事が判明し、ケース探しをもう一度しなければならなくなった。
個々のサイズについては、図面上収まるはずでしたが、組み合わせてみたところ位置を移動させてみても、ギリギリな
状態で、無理して組上げるよりは、ケースを新たに探すことにしました。
ケーブルは細く見えるのですが、耐熱に優れているので取り敢えず試してみます。
検討後
スイッチの寸法を確認し直したところ基板サイズを半分にする事で、今回のケースに収納できそうな事が判明しました。
(外観図のパートに修正後の図面を更新しました。)
届いた第一弾パーツ
ケース、基板関連
LED、抵抗、コンデンサ、PolySW
スイッチ類
ケーブル他
ある意味今回のメインのトランジスタ。
2SD560x5ケ
@\80-
2SD560x5ケ
@\80-
ケースを分解して中身を確認
基板を設置してみた。
パーツ配置を考慮して見ましたが、現状ではこのケースでは
収納しきれないことが判明。
配線内容から基板サイズを小さくしてスペースを確保する案も
あるのかなと、思案中。
2021-04-27晩更新
基板サイズを半分の物に変更することで、収納が可能に
なりそうな事が判明。
パーツ配置を考慮して見ましたが、現状ではこのケースでは
収納しきれないことが判明。
配線内容から基板サイズを小さくしてスペースを確保する案も
あるのかなと、思案中。
2021-04-27晩更新
基板サイズを半分の物に変更することで、収納が可能に
なりそうな事が判明。
届いた不足分のパーツ
2021-05-01到着分
基板、ヒートシンク、ダイオード
基板は、前回の半分のサイズの物。
ヒートシンクは、秋月電子で入手可能なもので、
一番小さな物を選択。
ダイオードは試作なので、セット買いはやめました。
基板は、前回の半分のサイズの物。
ヒートシンクは、秋月電子で入手可能なもので、
一番小さな物を選択。
ダイオードは試作なので、セット買いはやめました。
半田は、ヤニ無しタイプの物を選択。
スズメッキ線は、適当なものを選択。
スズメッキ線は、適当なものを選択。
収縮チューブは、太いですが、φ３の物を選択。
今回の部品は細いものが多いのですが念の為、
少し太めの物にしました。
今回の部品は細いものが多いのですが念の為、
少し太めの物にしました。
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１．部品発注
製作途中のBlogはこちら。
2021-04-23現在、部品発注の第一弾が終わった段階です。
部品が到着し次第、順次確認をしていきたいと思います。
現在、フィーダー用のコネクター部分について早急に検討が必要ですが、フィーダーコネクターの変更を含め
検討していきたいと思います。
製作状況については、Blogも併せて公開をしていきます。
取り急ぎ調査が必要な件は、コントロールBOXの穴あけ問題です。
道具がほぼほぼ無いので、ダイソー含め検討したいと思います。
とりあえずは、ホームセンター等でDIYが出来るところを確認してみたいと思います。
島忠ホームセンター大田千鳥店
ドリルの刃は買わないといけないのですが、割と安めの利用価格です。
遠くもないので、利用価値ありかも。
2021-04-27
パーツ第一陣が届き、確認を行いました。
発注した物は全て届いたのですが、サイズ的にケースに収まらないことが判明し、ケースを新たに探すことにしました。
ブレーキ用のボリュームですが、回転方向が予定と反対となってしまい、今後検討します。
現状は、届いた物にて試作を行っていきます。
パーツの配置を見直し、基板のサイズを変更することでケースの変更をしなくても済みそうなことが判明しました。
一部不足しているパーツもあるので、部品の発注先の検討をしたいと思います。
PSW4の配置ですが、今回基板上の配線は極一部となる予定なので、基板を切欠く事で対応しようかと思います。
2021-04-28
以前作ったトラコンの放熱器を利用しようとしたが、サイズが大きい為、小さい物を選定する必要が出てきた。
不足しているパーツもあるので、早急に手配を行いたいと思います。
2021-04-29
フィーダー出力部のコネクターですが、検討の結果今回は単独でのコントローラーでもあるので、汎用品を選択する事に
しました。
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2.設計見直し
製作途中のBlogはこちら。
発注部品到着後、部品の干渉具合を確認しました。
基本的に、今回発注したケースに収まるのですが、基板とスイッチの取付位置の関係でぶつかる物を確認しました。
この為、SW類の取付位置設計の見直しが必要となりました。
部品発注の項目にも書きましたが、基板とスイッチ類の干渉問題により基板サイズの見直しをしました。
この為、新規発注の基板ですが、切欠きが必要となります。この部分は概略の設計は出来ますが、基本現物合わせ
によるサイズ決定を行います。
それ以外は、現在予定している配置にて、設計をしていきます。
フィーダー出力のコネクターは、単独での利用を考慮し、Tomix純正部品を今回は利用します。
取付位置は、PW-CNの横、SW1下の辺りを予定しています。サイズが不明なため、図面には記載していません。
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3.実態配線図
製作途中のBlogはこちら。
概要の実態配線図の作成を行いました。
基板上の配線については、別途配置をし直します。4.部品確認
2021-05-01
不足部品が到着し、製作を始めようとした際に肝心なものが無い事が判明しました。
それは、・・・。
ドリルの刃です。
以前、荷物を移動した際に紛失してしまいました。
その為、揃えることにしました。
楽天の購入先はこちら。
GREATTOOL HSS鋼 鉄工用ドリル刃セット GTNDR-10
ついでに、電動ドライバーも、内の財務省におねだりして、安いものを探しました。
TINOVA ドリル
価格の安いのがあったのですが、こちらは送料込みの物があったので、こちらにしました。
この電動ドライバーは、ビットが利用できるので、刃についてもビット対応の物を選択しました。
ゴールデンウィー中の完成は無理になりましたが、今後の製作にはとても有意義な時間となるので、待つことに
しましょう。
2021-05-01 夕刻
本日午前の早い時間帯に電ドラ関連の発注をしたところ、GW期間中にもかかわらず、本日発送処理を
して頂けました。
大変感謝です。
コントローラのパーツについては、全てが揃いましたので、製作の準備を進めていきたいと思います。
到着した部品の確認に戻ります。
道具を整理していたら、半田が出てきましたが、今後も必要なので、購入しておいて問題はないでしょう。
スズメッキ線も、抵抗などの切端を利用すれば対応できますが、こちらも今後の為にも用意したておいて、
余分にはならないと思われます。
フィーダー延長コードですが形状が特殊なので、純正品を購入したほうが良いかと思われます。
部品が揃ったので、図面の更新を行いました。
フィーダーコネクターの部分の追加がメインになります。
8角形の形状なので穴あけの際は、少し手間取るかと思われます。
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5.製作準備
製作途中のBlogはこちら。
上記に記載しましたが、ドリルの刃を注文し配送待ちの状態ですが、出来ることを進めていきたいと思います。
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。
上面のケガキの様子。
穴あけのガイド用の穴を開けて、ドリルの刃が到着するのを待ちます。
側面のケガキの様子
SW関連の穴サイズのみコンパスで描いて置きます。
基板をPSW4の干渉部分を確認。
VCCラインと、GNDラインの配線位置を決定。
上記に記載しましたが、ドライバー関連の入手時期が早まりそうなので、引続き製作が継続できそうです。
基板をPSW4の干渉部分削除。
ただ、残した部分が少なくヒビが入ったので、
瞬間接着剤で補強しておきました。
この後に起こる立て続けのミスに気付かず、作業を進めていました。
基板に部品を配置し、配線の確認を行いました。
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6.製作開始
製作途中のBlog「甘かった道具準備」はこちら。
2021-05-01お昼 ドリルの刃が届く
意気揚々とドリルの刃を開けてみると、ちょっとしたミスが。
ビットタイプの刃を選択したつもりが、バイスタイプの刃を注文していました。
ピンバイスは持っているので問題はなかったのですが、使えるサイズが限られてしまい、持て余し気味に。
ここで悩んでも仕方ないので、作業を先に進めました。
先ずは、久しぶりの工作に慣れる為に、下穴からあけていきました(この時はまだ、ミスに気が付いていなかった)。
ドリルの刃のサイズが無いので、非常ブレーキ用の穴開けから開始しました。
ケガキ線に合わせて下穴処理を開始する。
この時は、全くミスに気が付いていなかった。
苦労と、失敗の始まりでした。
この時、既にケガキミスによる穴あけミスが・・・。
これが苦労の始まりでした。
小さい穴をサイズに合わせて沢山開けて、穴を広げていきました。
非常ブレーキ用のPBの取付確認。
これが、苦労の始まりでした。
非常ブレーキ用のPBの取付ケース内の確認。
ケースの内側の寸法をきちんと確認していなかった為、
固定用のナットが、使えいない事が判明。
急遽、ケース内の加工を開始。
加工完了し、何とかPBを取付。
この後も、色々とミスが判明し、都度対処をしました。
電源SWも取付位置に問題が・・・。
先が思いやられますが、初めてしまったものは
仕方が無いので、このまま強硬に製作を続行しました。
この後も穴開けを続け、上面の穴開けを完了させ、スイッチ関係の取付をしてみました。
一通り穴を開けて、パーツを取付た様子。
配線面の確認。
図面を書いた時には忘れていましたが、
背面なので、向きが反対になる事を忘れていました。
イメージは出来ているので、配線に問題ないと思います。
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回路製作
- 製作途中のBlogは、こちら。
配線作業になります。
古い半田ごてを引っ張り出したところ、コテ先に半田が全くのらない状態でした。
コテ先の手入れから始めました。
火を入れて温まってから、汚れをやすりで削り落とし、
半田をコテ先にのせました。
半田ごての台が行方不明なので、100均でアルマイトの
灰皿を利用し、ボロ布をスポンジ代わりに利用しています。
基板に取付けた部品の足を曲げてマスキングテープで
固定します。
こうする事で、裏返した時に部品が暴れる事を防げます。
曲げる際に、足を配線する方向に曲げる事で配線の手間を
減らす事も出来ます。
部品の半田付けが終了。
コードの配線準備をしてありますが、VCCラインと
GNDラインはこれからになります。
ケースが分割されるので、上下を結ぶ配線の長さについて
検討していきます。
配線の準備が完了した状態。
これから始まる苦戦を知らずに、整然と記念撮影。
苦労の始まり。
このリード線を付けるのに先ず、ひと悶着あり。
コテ先に半田が全くのらず、3本のリード線付けるのに
1時間近く時間が掛った。
配線材が長くケース内に収まらないと言う事が判明し、短く治していきました。
電源周りの配線と、TRを配線した様子。
この時は、これか始まる苦労を知る由も無かった。
ケース内に収まらない配線を短くし直してみました。
結果、基板をケースに固定する事を諦めました。
見た目には、配線ミスは見つからなかったのですが・・・。
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- 動作確認
-
配線が終了し、電源を投入してみました。
このコントローラーに改修の時間を掛けるよりも、シンプルなものを先に組み立てる方が早いと判断し、
電源投入し、LEDの点灯が予定と違うし。
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。
かと言って、この改修に時間を掛けても・・・。
本当に試作に成ってしまった。
問題点の洗い出しが出来ただけ、今回の成果とします。
試作第2弾の設計に取掛りたいと思います。
次回作以降は、モジュール別に回路を作り試作を続けたいと思います。
今回のコントローラーは、試作の要素を重点的に担ってもらったので、記念に残しておいて、もう少し
腕が上がってから、改修に取掛りたいと思います。
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