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鉄道模型実験室 No.235 新しいテープ式室内灯 パルスを観察する
チラツキに関するパルス実験の準備ができたので、まずは、様子を観察することにした。遮断時間の変化や抵抗とCRDの違いなどを確かめてみた。
■ 実験方法
実験用回路は先回の報告した回路を使用しました。
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供給電源としては、電圧が調整できる安定化電源を使っており、テープLEDは新しいFCOBテープLEDを２本使いました。
左側の回路の電流制限部品として 510Ωの抵抗を使用し、右側の回路では18mAのCRDを使用しています。オシロの端子は、これらの部品の上流側の電圧を測定します。左側の回路を CH１に、右側の回路をCH２とし、オシロのGNDを電源のGNDに接続しています。
電源遮断時間は、オシロ画面よりパルス幅を測定しながら設定しました。コンデンサは100μFの電解コンデンサを使い、電流制限部品の上流側電圧の落ち込み具合を観察しました。その時のオシロ波形を保存し、落ち込んだミニマム電圧も観察しました。そいて、この時のLEDのチラツキ具合を動画でも撮影しています。
■ チラツキパルスを観察する
観察は、コンデンサ部、即ち電流制限部品の上流側の電圧を観察しています。左側のLED（チャネル１：黄色）には510Ωの抵抗を、右側のLED（チャネル２：青色）には18mAのCRDを用いていますので、比較しながら観察しました。
最初は、抵抗とCRDの効果の違いを見ました。テスト１〜３です。テスト４と５はコンデンサをはずした場合です。そして、供給電圧を下げた場合の様子をテスト６と７で観察しました。また、表に記した落ち込んだ最低電圧は、オシロ画面が読み取った値である。
| No | 状態 | オシロ画面 | 落込んだ最低電圧 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| No.１ | Time：100 ms 左：100μF 右：100μF 左：チラツキ有り 右：チラツキ有り |
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CH１： 4.0 volt CH２： 2.5 volt |
チラツキ状態の現状を確認する。CRD(CH2)の方が電圧の落込みが早いが、この現象は先回までの観察結果と同じである。（電流値でなくて電圧値であるのだ） |
| No.２ | Time：40 ms 左：100μF 右：100μF 左：チラツキ有り 右：チラツキほとんど無し |
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CH１： 7.0 volt CH２： 6.5 volt |
電圧変化は同じようであるが、チラツキに対しては、抵抗よりもCRDの方が効果がある。 |
| No.３ | Time：17.0 ms 左：100μF 右：100μF 左：チラツキ無し 右：チラツキ無し |
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CH１： 11.0 volt CH２： 11.0 volt |
パルス幅を小さくすると、抵抗使用の場合でも効果あり。 |
| No.４ | Time：7.6 ms （時間スケール 5ms） 左：コンデンサ無し 右：コンデンサ無し 左：わずかにチラツく 右：わずかにチラツく |
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CH１： 8.0 volt CH２： 8.0 volt |
コンデンサ無しの場合、チラツキが感じられる限界を探ってみた。 思っていたよりも、限界時間は短いのだ。 でも何だか変な波形なり。オシロの精度の問題なのか、実験方法の問題なのかは不明なり。 |
| No.５ | Time：41 ms 左：コンデンサ無し 右：コンデンサ無し 左：バッチリとチラツく 右：バッチリとチラツく |
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CH１： 0.0 volt CH２： 0.0 volt |
No.2 の場合から、コンデンサを取り外す。 コンデンサが無いとバッチリとチラツキます。コンデンサの効果を改めて確認する。 |
| No.６ | 供給電圧を 8.0 volt に下げる Time：41 ms 左：100μF 右：100μF 左：チラツキ有り 右：チラツキ有り |
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CH１： 5.0 volt CH２： 3.5 volt |
No２ の場合から、供給電圧を下げると、チラツキが見えるようになった。 コンデンサに溜める電気量が少なくなったためと考える。 |
| No.７ | 供給電圧を 6.0 volt に下げる Time：41 ms 左：100μF 右：100μF 左：チラツキ有り 右：チラツキ有り |
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CH１： 4.5 volt CH２： 3.0 volt |
No.６ の場合から、さらに供給電圧を下げる。チラツキがしっかりと見えるようになった。 |
テスト１〜５までの様子を動画で紹介します。また、左右のLEDの間に壁を設けて、光り具合が干渉しないよう工夫しています。
■ まとめ
観測結果より得られた知見として、
- 100μFの電解コンデンサを使用すると、40ms程度の遮断に対して効果がある。
- さらに、CRDを使用すると、抵抗を使用する場合よりも効果がある。
- 同じ回路でも、供給電圧が低くなると、チラツキ防止効果が小さくなる。これはコンデンサに溜める電気量が少なくなるためと考えている。
などである。
今回は、光り具合の観察がメインであり、電圧測定はおろそかであった。この電圧とＬＥＤの光り具合は、直接的には関係しない。このため、電圧では無くて電流を測定すべきであった。
そこで、次回は電流値に注目して実験を実施した様子を紹介しよう。
2024/3/9