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DCC 小型モバイルパックをつくる (3) 問題点報告

私のブログをみておなじようなDCC 小型モバイルパックをつくろうと思っておられる方もおられるようなので
先日日乃電さんにこのパックとDCCサウンド付きの9200を持ち込んで走らせてもらったのですが、その時にちょっと問題が起きましたので報告しておきます。
内蔵電池のみで10分ほど走らせていると急に機関車が止まってしまいました。12V1Aの電源アダプターを接続するとまた問題なく動き出しました。9200は普通の有鉄心モーターですがサウンド付きなので0.3Aぐらいは電流を喰います。DCDCコンバーターは電圧は上げますが、電力を増やす魔法の機械ではない(効率は80%程度らしい)ので、4.5Vを12Vに昇圧すれば1A程度の電流が電池から流れていると思われます。しばらくして電池に切り替えるとまた走り出したのですが数分で同様な現象が制限しました。今回単3アルカリ乾電池を3本直列にして使っていますが、それでも消費電力が大きい車両には向かないようです。電池駆動である程度消費電力が大きい車両を動かしたければ、単3の4本直列か単2以上の電池を使った方がよさそうです。あるいは乾電池駆動より、最近安くなった5VUSB出力のスマホ用バッテリーパックを使われた方がよいと思います。
以前DCDCコンバーターを使った直流パルスのモバイルパックを作ったとき、事前の実験では単3電池2本ではすぐ電池がなくなって動かなくなるので、3本にしたのですが、サウンドなしのDC車両では30分程度運転してもこういった現象はおきませんでした。
電気関係に詳しい方のアドバイスをお待ちしています。

追記(4/30)
私と同様な回路を006電池(9V)で組まれた方がおられるのですが、数十秒程度で動かなくなる同様な症状が出たそうです。Yaasanにもコメントいただいておりますが、乾電池では内部抵抗がけっこう大きいので大電流を流すと発熱して出力低下をきたすという問題があるようです。というわけでこのような乾電池電源でDCDCコンバーターを使ったモバイルパックは連続運転なら0.1A程度の小電流運転専用、あるいはごく短時間のデモ運転用と考えていただいた方がよいと思います。
一旦スイッチを切って数分すると回復するようなので、LT3118の両方の入力に乾電池つないで、交互に切り替えて使うというアイデアもないことはないですが、そうすると電池で重くなってしまうので、モバイルパックの意味がなくなりそうです。

ある程度以上の消費電力の車両を走らせたければ、やはり携帯・タブレット用のバッテリーなどつかうべきでしょう。
自分の持っている携帯電話用のリチウムバッテリーは、5V2A出るようですので、これを継げばもう少し持ちはよいと思います。とはいってもバッテリー容量が6000mAh/3.7Vなので、消費電力が0.5A程度の車両走らせてもモバイルバッテリー内とパワーパックの二段階で昇圧して効率が下がること考えると2時間は持たないかもしれないです。

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Comments

乾電池の特性が影響していると思いますよ。
大電流(1Aは十分、大きい電流です)を流し続けるのは、普通のアルカリ電池には辛いはずです。パナソニックのエボルタのような強力な電池だとこの現象は低減されるはずです。または、充電池だとEneloop Proのような大電流対応型が必要です。

なんで普通のアルカリ電池だと電流を流し続けられないかというと、内部抵抗と発熱などによって化学エネルギーからの変換の効率に悪影響することに起因があります。

Posted by: Yaasan | April 28, 2017 at 08:25 PM

Yaasanさま コメントありがとうございました。

ストロベリーリナックスのLTC3118は入力電圧が2.5Vあればよいはずなので、乾電池で大電流が流れて内部抵抗による発熱もあり、出力電圧が下がって停止してしまったようですね。
乾電池とDCDCコンバーターを使った運転は、低消費電力の車両に限定した方がよさそうです。やはり消費電流が大きい車両を運転するならリチウムイオンバッテリーなどが必要かもしれないです。

Posted by: ゆうえん・こうじ | April 28, 2017 at 11:33 PM

昨日の浅草・鉄道模型市でミント缶DCCコントローラをゲットし、ゆうえんさんのようなモバイルコントローラをこさえようと思っていたところです。
電池駆動の情報はとてもためになりました。Yaasanの言われたEneloop Proがあるので実験してみようと思います。

Posted by: まるいち | April 30, 2017 at 09:33 PM

みなさん 電池で動くDCCコントローラーは欲しいと思います。
DCDCコンバーターは、電源電圧が低いほど電流を喰うので、単三
4本とかも検討されてもよいと思います。
また結果を教えてください。

Posted by: ゆうえん・こうじ | April 30, 2017 at 09:46 PM

ゆうえん・こうじ様、オンライン・オフラインともお世話になっております。
今回の様な体験事例は大変貴重で、情報提供はありがたく思います。
その昔、月刊誌・模型とラジオとか、模型と工作に、購入店、購入金額などの情報が掲載されており、有難かった事を思い出します。
さて、拙鉄もモバイルパワーパックを作成しました。
ゆうえん・こうじ様とは利用目的が違いますが、モバイルパックは重宝しています。
利用目的に因って、作成費用、結果サイズ、利用方法など、各自で異なります。
小生のモバイルパックは単三Eneloopを12本利用、出力は2ユニット、重量は電池含む合計1Kgもあります。
しかし、ストラクチャーのイルミネーションと車両の運転では少なくとも3時間はOKです。

Posted by: 地鉄@岡鉄局管内 | May 01, 2017 at 07:27 PM

地鉄さま コメントありがとうございます。
電源の乾電池・充電池の本数を増やした方が電流が安定するのはわかっているのですが、今度は重量が増えるので、そのバランスが難しいところだと思います。

Posted by: ゆうえん・こうじ | May 01, 2017 at 08:27 PM

ミント缶は持ち出しに便利で、私はモバイルバッテリー+USB12V変換ケーブルで運用していますが、大電流で使用したことがないのでトラブルはありません。
注意しなければならないのは、ミント缶に使われているモータードライバTB6643KQの電源電圧は10~45Vで低下電圧検出回路により電圧が8V以下になると出力をカットしてしまいます。(8.7Vで復帰します。)
ミント缶を電池で使用する際はこの点に注意する必要があります。

Posted by: Kanji | May 01, 2017 at 11:37 PM

Kanjiさま コメントありがとうございます。
乾電池が大電流出力で不安定になって電流が不足するとDCDCコンバーターの出力電圧が低下してミント缶のモータードライバーが出力停止してしまうということですね。
そう考えると、今回のしばらく走らせていると急に停止してしまうという現象がうまく説明できるような気がします。

Posted by: ゆうえん・こうじ | May 02, 2017 at 12:11 AM

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