メーター
Apr 10, 2004.
「メーター」とは「回路計」の事です。当然乍ら雷のように火花放電しているものでもない限りは電気を目で見ることはできませんから、何らかの形で数字などに置き換えなければ観測することができません。そのための装置がメーター(回路計)です。理屈は兎も角も、自分で運転している車輛の電気的な状態を把握するためには、メーターを使用するのが最短、かつ、確実な方法ですし、そう言った理屈以上に電圧計は速度計の代用にもなりますから見ているだけでも楽しいです。
「見ているだけでも楽しい」なんて言い出すと子供だましみたいに思われかねませんが、自分自身の楽しみにために鉄道模型を趣味としているのですから、楽しくなければ意味がありません。楽しむためならば電圧計だろうがなんだろうが、なんでも使ってしまおうという考えがあっても良いと思うのですが如何でしょうか。
上の写真はパネル取り付け用の電流計(左側)と電圧計(中央)です。右端は電流計のメモリを書き換えて応用したもので、表示から判る通り回転計です。いずれも西沢電気計器と言う、この分野では著名な会社の製品です。日置(ヒオキ)、ヤマキ、横河などのメーカーも、この種の分野では一流メーカーとお考えいただいて宜しいでしょう。
電流計に「A(＝アンペアと言う意味)」、電圧計に「V(＝ボルトと言う意味)」と言う表示があることは容易に判りますが、それぞれの「A」「V」の文字の下に下線が引いてあるのは、この計器が直流用であることを示しています。交流用でしたら下線ではなくて「～(波線)」になります。
この種のメーター類は元来直流で動作しますので、そのまま交流の回路に使うと正常に動作しません。アナログ式(針付きメーター式)のテスターで電池の電圧を測るような場合にプラス・マイナスを間違えて接続するとメーターの針が逆側に振れてしまいますが、直流用のメーターを交流回路に使うと同じような現象がおきます。しかも、交流は頻繁に極性が変わります。普通の家庭用の電源は50Hzとか60Hzとかですから1秒間に50回も60回も正常接続と逆接続を繰り返すことになりますから、当然乍ら正常な測定値を示すことはできません。結局極性を間違えてしまえば直流の計器は正常に動作しませんから、パワーパックなどに使用する場合は逆転スイッチよりも整流器やトランスに近い場所に接続します。要は、極性が一定していて反転しない箇所に接続すると言う事です。
メーターの裏側。多少の違いはあっても、普通のメーターの裏側と言うのは概ねこのような形状をしています。メーターを取り付ける機器のパネルには、メーター本体を収納するための大きな穴を1箇所開けて、更にメーター自体を固定するための周囲の4箇所のネジ穴を開ける必要があります。
実はこの「メーター本体を収納するための大きな穴」が工作上は厄介な点なのですが、こればかりは避けることができません。大きな穴をあけずに済ますためにはメーター本体がパネルの内側ではなくて、丸ごとパネルの外側に飛び出させるようにするしか対処方法がありませんので、出来上がりは出目金のような奇抜な形状になってしまうからです。
仕方が無いですから、一旦メーターを使うと決めたからには外観は無視してメーター自体は剥き出しのままでそこいらに転がしておくか、諦めてメーターの大穴あけ用の大口径のホールソーを1本買ってくるか、どちらかに割り切るしかありません。テーパーリーマで根気良く穴を広げて行くことも理屈としては不可能ではありませんが、大抵のパネル取り付け用メーターは「メーター本体を収納するための大きな穴」に対して、余り余裕の無い位置にパネル取り付け用のネジ穴が来るような構造になっています。ある程度まではテーパーリーマだけで作業しても大丈夫ですが、最終的な仕上げは甲丸ヤスリなどで頑張らざるを得なくなります。諦めてホールソーを買った方が良いと思います。言い方を換えれば、ホールソーを揃える良い機会かもしれません。
メーターの接続方法
May 1, 2017.
電流計・電圧計は下の回路図のように配線します。電流計は回路に対して直列に接続し、電圧計は回路に対して並列に接続します。電流計と電圧計のどちらが先にくるのか(どちらが電源に近い位置に接続するか)は、特に気にする必要はありません。
電流計は回路に流れる最大電流がそのまま流れますから、接続に使用する電線は「回路に流れる最大電流」がそのまま流せるような、十分な太さのある電線を使う必要があります。電圧計は電圧を信号として読むだけなので大した電流は流れません。余り細い電線を使ったのでは物理的な強度が下がるだけなので感心できませんが、軽く引っ張って切れない程度の強度があれば十分です。
現実的には電流計と電流計と電圧計で使用する電線を使い分けても面倒臭いだけなので、同じ種類の電線を使いまわせば良いと思います。我等はあくまでもアマチュアの工作なので採算面をそれ程考える必要が無いし、そこまで製造コスト(工作コスト？)を意識しなければならないほどの物量を要する訳でもないので、この辺りは大雑把にやってしまえば十分です。
電圧計・電流計の配線方法を示した回路図です。「A」が電流計、「V」が電圧計です。模型では余り使いませんが「W」ならば電力計です。「A」「V」の文字の下に横線が引いてあるのは、このメーターが直流用のメーターである事を示しています。交流用のメーターであれば波線が引かれています。この「横線」「波線」の一件は、回路図上の問題だけではなくて、実際の計器にも表示されています。
重要なことは電流計も電圧計もプラス・マイナスの極性がありますから、極性が変化するような箇所に配線しては拙い、と言うことです。つまり、普通のパワーパックなどに接続するのであれば「レオスタットの後・逆転スイッチよりも手前」に接続しなければなりません。この関係さえ守っていれば、電流計が先でも電圧計が先でも、どちらでも構いません。
この極性云々の話は直流回路の場合でして、メルクリン製品や、ライオネルなどのティンプレートのOゲージなどのように交流を使って運転する場合は逆転スイッチの位置などを気にする必要はありません。大体、メルクリンやライオネルなどのティンプレートの場合はトランス側に逆転スイッチのような装置はありますが、あれは逆転スイッチではなくて動力車に載せた電動逆転機を動作させるためのスイッチに過ぎません。
当然ですが、交流回路に使うメーター類には交流用を使う必要があります。但し、直流用のメーターの方がなんとなく入手し易いような気もするので、直流用しか入手できなければメーターの回路に小さなブリッジダイオードでも入れてしまった方が探し回る手間を考えれば楽かもしれません。
メーターの応用
Nov 1, 2024.
純粋に物理量を知るための計器として使用できることは言うまでもありません。目の前を走っている車輛は何ボルトで走っているのか、この車輛の最低始動電圧は何ボルトか、最高速度で走らせると何アンペア流れるか、車輛の連結器を捕まえてスリップさせたら何アンペア流れるか、目一杯重い列車を牽引させて機関車がスリップ状態になると、、、最後の例はほぼ例外無く電流計の針が途方も無く跳ね上がりますから「機関車が可哀相だからもう止めよう」と思う筈です。
この辺りまでは当然過ぎて面白くありませんが、電圧計は速度計の代用に使うことができます。鉄道模型に使うモーターは電圧を上げると回転数がほぼ比例して増えますから、電圧計の読みを速度計の読みに置き換えることは荒唐無稽なことではありません。大体、普通の速度計と言う代物自体が、速度信号を何等かの電圧信号に置き換えてメーターで読み取ることができるようにしたものに過ぎないからです。必ずしもモーターの回転数がモーターに掛かる電源電圧に正比例する訳でもないので少々微妙ですが、回転計に近いような使い方が出来ない訳ではありません。
電圧計をそのまま速度計に使ったのでは「今の速度は8.5V相当？」と言うような事になって興醒めですが、普通はメーターの文字盤と言うのは小細工するために比較的簡単に取り外せるようになっています。上述の西沢電気計器のメーターにしても、カバーを外して適当な文字盤を作って入れ換えてしまえば速度計にでも、温度計にでも、放射線量計にでも、メーター自体は何にでも換えることはごく簡単です。
それでは電流計はなにの目的に使うのかと言うと、概ねモーターの状況観察のために使うと考えれば宜しいでしょう。冒頭に書いたように「スリップさせたら何アンペア流れるか」などと言う事は、正しく電流計ならではの観測結果と言えます。普通には、電流計と電圧計は組み合わせとして一緒に使うものだとお考えになれば宜しいでしょう。車輛の速度を上げて行けば、、、と言うのは車輛に印加(いんか)する電圧を上げて行く事なので、電圧計の針は高い方に振れて行きます。この時、電流計の針も高い方に振れて行きますが概ね電圧計の針の振れ方に応じた振れ方をする筈です。やたらに電流計の針だけが勝手に振れるようであれば、なにかが可笑しい事が判ります。なにが可笑しいのかは、調べてみなければわからないですけど。