トシちゃん先生の海釣り

  

　9月29日

　おもちゃの修理に行ってきました。
　今日はイベント広場で１ブースを設けての出張クリニック。

　人出は多いのですがおもちゃの持ち込み修理依頼はありません。

　暇をもてあましていましたが、思いがけず、私には大収穫がありました。

　目下、新幹線かがやき号のステッピングモータの修理ができないか
　検討中です。

　これに関する非常に重要な情報を得ることができたのです。

　たまたま『おもちゃ病院通信　Vol.69』(2018.7)を手渡されました。

　次ページを見たら、新幹線かがやき号(2017年4月発売)のステッピ
　ングモータの故障の原因と修理に関する記事が2件載っているでは
　ありませんか。
　
　１件目は、機関車駆動部の分解の仕方に関する情報。

　私は、この記事を見る前に、すでにモーターを分解していたので新
　しい情報ではなかったのですが、モーターのコイルの接着剥離、コ
　イルの断線に関する記事であり、しかも写真入りなのでまだ実物の
　おもちゃを手に取ったことがないおもちゃドクターさんには参考にな
　るはずです。
　この記事を読むことを勧めたいですね。

　2件目は、ステッピングモータの駆動回路に関する情報。

　私はまだモーターを最後まで分解しないでいます。
　基板を裏返しにするのが怖いのが原因です。
　駆動回路を知らないままであちこちいじり回すのは却って危険だか
　らです。

　この記事はモーター駆動回路そのものを解析し説明した記事であり、
　私が求めていた情報そのものなのです。

　回路と使われている部品がわかれば故障原因の診断も修理もずっと
　やり易くなります。

　最もほしい情報を得ることができて大収穫です。
　会員諸氏のために情報を提供された会員番号TH18-1138さんに深
　謝です。

　ところで私の前回のブログには誤りがありました。
　パルスを発生するのにICが使われていると思ったのですが、写真に
　写っている回路を見るとそうではないようです。
　
　写真の回路をみるとQ1とQ2がPNPの8550、Q3とQ4がNPNの
　8050のようです。

　回路を解析するにはおもちゃを完全に分解しなければならない。
　しかも、完全に解析するには、本来動いているおもちゃでないと
　いけない。
　故障したおもちゃの回路を解析するのは至難の技です。

　誰かが解析すれば、後の人は、回路をみればパルスの発生の仕
　方もわかりますから大助かりです。

　また、モータの構造を見ていて「モータの逆回転」が気になってい
　たのですが、記事によれば逆回転防止機構が組み込まれていま
　す。

　理論と実際はやはり大違いです。
　理論の勉強だけだと実際には使えませんね。

　それにしてもこのおもちゃ、故障件数が多いようですね。
　私の所属するおもちゃ病院でも最近の1ヶ月で3件の修理依頼があり
　ました。
　たまたまそのうち2件を私が担当。
　記事を投稿した会員の周辺でも今年の7月時点で数台ということです。
　全国では相当数の故障件数があるものと推察されます。　　
  

　新幹線かがやき号のステッピングモーター故障原因　

　9月22日に家に持ち帰った新幹線かがやき号


　回路全容。


　前回のおもちゃ修理のブログの後からも回路の点検を続けてきた。

　しかし、ステッピングモーターが動かない根本問題がどこにあるの
　かなかなか突き止められない。
　
　そこで、実物のおもちゃの回路点検より、ステッピングモーターの構
　造と制御の勉強をしなくては、ということになった。

　ネットで検索して資料を入手し勉強。

　そこで知ったことは以下。

　ステッピングモーターは、パルスの数とパルスの速さで、回転角度と
　回転速度をコントロールする。

　このおもちゃのステッピングモーターは、コイルが２個と永久磁石４
　個で構成されており、これより単純なモーターはないという最も単
　純なもの。

　したがって駆動回路はコイル２つにパルスを送るだけの回路であろ
　うから、ICを使っているとしてもごく簡素なものであるはずだ。

　ということで、以下は実物の回路上で、モーター駆動回路がどこに
　あり、どのような部品を使っているのかを探索することになった。

　そしてようやく気づいたのが２個の黒い小さな四角形の部品。

　この2個の部品が基板にあることは最初から認識していたが、その
　役割については全く考えたことはなく、調べる気にもならなかった。

　ステッピングモーターの勉強をした後で、昨日になってようやくこれ
　に気づいた。
　Q２、Q４となっていることに。

　基板上ではQはトランジスタに付ける記号である。
　簡単なことではないか。
　こんなことを見落としているなんて、最近理論ばかりやっているか
　らだよ、と反省。
　基板上の記号を見ていたのだが、全く気付かなかった。

　前回の新幹線おもちゃのことがあり、コイルの導通やリード線の導通　
　ばかりに注意が行って、肝心のモーター駆動回路のことが脳裏にな
　かったのである。

　トランジスタだとしても、マーキングが読み取れない。
　字が小さいのと傷や汚れなどで字の刻印がはっきりしないのである。
　
　苦労の末、今日になってようやく解読できた。
　解読したというか、これだろうという文字をインターネットで検索してい
　たらたまたま当たったのだ。
　当たったのは「D9_DG」としたとき。　

　そして、わかって見ると「なーんだ、これだったのか」であった。

　以前によくお目に掛かっているマーキングだったのだ。
　パッケージSOT-23、マーキングD9_DG、NPN形トランジスタ
　2SC8050である。
　このトランジスタは誰でも知っている超スタンダードのトランジスタ
　に他ならないのです。

　おそらくこれが破壊されているのではないかな、ということで、テス
　タでチェック。
　2個ともショートしてしまっています。

　ところで、考えてみると、2SC8050自体ではパルスは発生できませ
　ん。
このトランジスタは コイルを励磁しモーターを駆動するためにある
　といえます。

　パルスを発生させる部品が別に有るはずです。
　また考えてみるとQ2、Q4があるんだから、少なくともQ1、Q3があ
　るはずなのである。

　ではQ1とQ3はどこにあるんだ。
　ということで基板の表をくまなく探ししますが見当たりません。

　さては基板の裏ではないかと隙間からのぞきます。
　よくみると、四角い部品が少なくとも2個あります。

　2個の部品名を知りそれらをチェックしないといけませんが、基板を
　裏返しするときにコイルのエナメル線を傷つける恐れがあります。

　裏返しはしたくありません。
　後はこの道の専門ドクターさんにお願いするしかないようですな。


　  

9月22日

　おもちゃの修理に行ってきた。
　家の近所の一人はゴルフに出かける様子。
　道具を車のトランクにいそしそとクラブケース類を積み込んでいらっしゃる。
　雨模様でゴルフができるのかと心配したら、家人曰く、すぐに晴れてくるらしい。
　うらやましいなあ。

　思わずアオリイカの調査にでも行くかなと思ったが、待てよ、自分にはおもちゃ修
　理の仕事があるではないかと、思いとどまった。

　市の施設の事務所では、今日は、私にはプラレールのおもちゃが数多くやってき
　た。
　数にして30両ほど。
　どの車両も一つずつ問題があるらしい。
　機関車以外は主に連結器に問題がある。
　横の椅子に陣取ったドクターさんと手分けして片付け始める。

　まず１台目。
　機関車。

　写真下のプラレールの列車は連結器の形がくずれすぐに外れるらしい。
　
　機関車は車両周りを点検した上で、電池をモーターに直接つないでみると
　モーターはしっかり動く。

　おそらく電池ボックスとモーター部を結ぶ接点の接触不良だろう。
　
　ということで接点を磨き接点復活スプレーを吹きかけ。
　後はギアの汚れなどを掃除。
　これで修理完了。

　列車の車両は、連結器をラジオペンチで連結器の輪っかを調整。
　これで修理完了。

　次は、貨物車両の片方の連結器が外れてなくなってしまったというもの。

　プラレールのジャンク部品が入っている部品ボックスから使えそうなもの探
　して取り出してきた。
　右のジャンクのシャーシから連結器を取り外しそれを当該の車両に取り付け。
　修理完了。
　
　次はトーマス号。

　早速修理に入る。

　電池ボックスを点検すると端子が緑青で青く錆び付いてしまっている。

　おそらく錆び付きによる導通不良でモーターが動かないのだろうと、モーターに
　直接電圧を印可しテスト。
　モーターはちゃんと動く。
　端子をきれいに磨き接点復活スプレーを吹き付けて修理完了。

　トーマス号修理完了。


　この後もかなりの数の車両を点検修理。
　今日の修理時間はプラレールで始まってプラレールで終了した。

　さらに、修理時間が終わる直前になって駆け込みでプラレールの
　修理依頼がきた。
　そして私に担当しなさいときた。　

　前回も同じような機関車を分解して点検したということで、今回再度
　指名されてしまった。

　自宅に持ち帰って修理することにした。

　カバーを取り外す。


　駆動部


　回路全容。
　２つのコイルL１、Ｌ２のの導通は問題なし。

　前回の新幹線機関車はコイルが断線していて修理不可能であった。

　リード線はすべて導通テストで問題なし。
　スピーカー部は問題ない。


　さらに詳しく回路を点検中。
　自分が使っていたおもちゃでないから、故障の原因を見つけるのが難しい。


　ネットでいろいろ検索していると、前回の新幹線かがやき号の機関車のモー
　ターはごく単純ではあるが「ステッピングモータ－」であることを思い出した。

　ステッピングモーターについては知識があったのだが。
　知識があったステッピングモーターはローター（回転子）とステーター（固定子）
　の数がかなり多く、回転子の回転角度を微細に、精密にコントロールできる精
　巧な工業用モーターだった。

　前回分解した新幹線かがやき号のモーターは、ステーター（コイル）が２つ、ローター
　（円盤上に円形の永久磁石が４個）からなるものだった。
　１組のステーター（コイル）は下の写真。

　回転子（ローター）が下の写真。

　円盤に、90度ごとに４個の円形の永久磁石が取り付けられている。

　さて、ここで問題です。

　写真に小さなスプリングが写っています。
　一つの軸に刺さっています。
　しかし、刺さっている軸が間違っています。
　このスプリングは正しくはどの軸に差し込むべきでしょうか。

　スプリング一つでも差し込み方が誤っているとおもちゃは動きません。

　あまりにも単純な構造だったので、このモーターが「ステッピングモーター」とい
　う名であることが思い浮かばなかったのである。

　この機会に、ステッピングモーターのことを再履修しなくては。

  

　第1・2級陸上無線技術士国家試験問題演習

　暇なときに、頭の訓練に、ぼちぼち問題を解いています。
　２級「無線工学の基礎」、「無線工学B」は過去５年分の試験問題はほぼ終わり、
　１級「無線工学Ｂ」の過去５年分もほぼ終わりです。


　Ａ４判用紙に試験問題のＰＤＦファイルを片面印刷し、問題の裏ページに解答を
　書いています。


　これだと、フィルを持ち歩けば５年分通しで見直しができますし、各試験ごとに
　問題を解き直すこともできます。

　１回目は、基本から、できるだけ丁寧に解答するようにしています。

　ただし、本番の試験では、電卓は持ち込禁止で使えません。
　計算問題は筆算で解くので、できるだけ少ない計算回数で正解にたどり着く
　必要があります。

　そうなると、公式の有効利用（公式の記憶と活用）が鍵ということですかね。

　自分の専門分野では、大学学部レベルの問題なら、問題を見ただけで、ど
　ういう問題であるか、どういう道筋を辿れば、短時間で正確に、正解に達す
　るがかわかります。

　しかし、専門外の分野となると、問題を見ただけでは、解答に至る最短の道
　筋はすぐには見えてきません。

　法規については、アマ１級とは出題範囲がかなり違います。
　しかし、アマ１級の問題で150点満点中の148点くらい取れていましたので、
　特に勉強しなくても陸技１・２級の合格点（60%）以上は確実に取れます。
　ただし、これだと満点からかなり遠いので、確実に満点近く取るには、アマ以
　外の試験範囲の条文を参照し、電波法令を広い範囲で理解しておくことが必
　要でしょう。

　無線工学は私にとって専門外の分野ですので、アンテナや信号の送受信技
　術など知らないことの多さを実感しています。

　工学部電気電子工学科で授業を受けると、履修と単位認定で一定の条件を
　満たせば第一級陸上無線技術士国家試験の「無線工学の基礎」が免除にな
　るようです。
　免除が認められるには教育水準が当然のことながら国立大学レベルでない
　といけませんから、どの大学の工学部の電気電子工学科でも認められるわ
　けではありません。
　
　点数に関係なく、学部で単位さえ取ればいいのですから、一定レベル以上の
　大学ないし学生さんは恵まれていますね。
　免除になるには、60点とればいいので、80点以上の「Aないし優」なんていら
　ないのですから。
　ただし60点ばかりとる学生には就職口はないでしょうが。
　
　第２級アマチュア無線の試験も同じでしょう。
　講習会（学校）に通って一定の条件を満たせば合格できるそうです。
　しかし、もし当の合格者が国家試験を受けるとなるとはたして何割
　の人が合格するでしょうか。
　２割にも満たないでしょう。
　とにかく、学校（受講者）は恵まれています。

　「もともとアマ２級の国家試験に受からないから、高いお金を払って
　講習会に通うのだよ」と辛辣な皮肉を言う人が私の周りにはいます。

　そうした皮肉は、私も教員の一人ですから、私に対する皮肉に聞こえ
　ることもあります。
　
　私はアマ1級に合格しましたので「学校に通って合格したのではない」と
　いうことの証明になっています。
　しかし、もし私が２級合格でやめていたら、「先生、もしかして、どこかの
　講習会にこっそり通って２級に合格したのではないでしょうね」と変に勘
　繰られ、皮肉を言われそうに感じます。
  

　４月にアマチュア１級無線技士の国家試験に合格した。

　８月に行われた１級アマ無線国家試験の問題と解答が日本無線協会から公開
　されたので、問題と解答をダウンロードして印刷し、解答してみました。

　４月に受けた試験よりは全体として点数が取りやすいように感じた。

　さて何点取れたでしょうか。
　合格の最低点は150点満点の105点。
　
　受験した日から４ヶ月以上経っています。
　忘れていることが多いですね。
　専門外のことだとどうしても真剣さに欠けますね。

　  

　9月8日 おもちゃの修理

　おもちゃ病院の日、久しぶりに修理に行ってきました。
　
　先回修理途中のプラレールがまだありました。
　早く直しておげねば。

　２台の内の１台は修理が完了しています。

　残りの「１台を修理。

　歯車のかみ合わせの調整
　動きが多少ぎこちないですが動くようになりました。
　プラスティック製ギアシステムは経年劣化していますので、完全に元通りになるという
　ような贅沢は望むべくも有りません。

　おもちゃドクターがそんなことを言ってはいけませんが。
　でも、そういうことで「修理完了」にしました。

　このおもちゃに合う新品のギアの予備が事務所にはありません。　
　新たに新品のギアを用意して修理する方法もありますが、多少動きがぎこちなくてもま
　だ十分遊べますので、修理完了にして返却することにしました。

　さて次はどんなおもちゃを直しましょうか。

　やってきたのは”わくわくコンビニあそびレジスター”なるおもちゃ。

　2014年1月10日発売らしい。

　全く作動しないというｋとで持ち込まれました。
　電池Boxをみると酷く錆び付いています。
　故障の原因は、電池を放置したため液漏れで電池ボックスの端子が錆び
　付いたことにあるようです。
　そのほかあちこち故障の原因の可能性のある箇所を調べている内に修
　理時間が少なくなってきました。
　そこでおもちゃを家に帰って修理することにしました。

　修理時間が終わり近くになった頃、道具の後片付けをしているところに、
　続々と修理依頼のおもちゃがやってきました。

　その内の依頼者の一人はかわいいよちよち歩き程度の小さな男の子。
　お父さんにだっこされておもちゃを持ってきました。
　持ち込んだのは新幹線のプラレールです。

　こういう小さい子のおもちゃは優先して修理しなくてはということで、これも
　家に持ち帰ることにしました。

　おもちゃはこれです。


　カバーをはずすとこうなっています。

　車輪も外します。

　基板の回路です。


　回路を点検していると、あちこちで断線し始めた。
　リード線が劣化していてボロボロなのだ。
　少し捻ると切れてしまう。
　ハンダ付けした後からポロリととれてしまいます。
　実にやっかい。

　ハンダ付けする。
　他の箇所を直す。
　その間に、また他のリード線のハンダ付け箇所が外れる。
　延々とこうしたことの繰り返し。

　おもちゃはMaid in Thailand。
　リード線の素材としての銅線が細い、銅の質が悪い、製造段階で使われたハンダ
　の質が悪い、等で修理する側の人間からするとするとこれほどやっかいなことは
　ありません。
　
　メーカーさんは、ちゃんとっした素材を使ってほしいですな。
　Maid in C.でも、Maid in B.でも、Maid in T.でも構いませんが、日本で売るなら
　見えないところで使われている素材の品質のチェックを厳正にやるべきでしょう。

　モーターが動かないということなので駆動部を分解。

　回転子を回すためのコイル(固定子)が破損しているようです。

　コイルは回転子を回転させるための重要な部品。

　回転子は、以下のように、円盤上に90度間隔で４つの永久磁石が取り付けら
　れているもの。

　回転子が滑らかに高速で回転するには２つのコイルが交互に同じ大きさの磁束を
　発生させねばならなりません。
　したがって、一つのコイルが破損したとすると、２個組のコイルと交換する以外は修
　理不可能といえる。

　修理不可能と判断し、組み立て直し。
,
　組み立て直しが終わるまでかなりの時間を要した。
　分解したと時に飛び出した小さなスプリングがどのギアのどの軸に収まらないといけ
　ないのか試行錯誤が必要だった。

　今度修理するおもちゃ。

　カバーをめくるとこういうふうになっている。

　電池Box。
　端子が錆び付いてしまっていではないか。

　フィルムに印刷された回路。
　導通があちこち断続している。

　さて、直るものやらか直らぬものやら。
　  

9月4日
　台風21号が最近の最大規模ということで備えた作業に追われた。

　といっても、家庭菜園の棚が隣家に被害をもたらさないように備えて部分的に
　取り払う作業。
　具体的にはトマトの棚と出窓前のゴーヤのネットの撤去、ピーマンの棚やや他
　のゴーヤのネットの補強作業といったところ、。

　そうした作業から迷惑を被った小動物たちがいる。

　カマキリ
　ゴーヤをネットから取り除く作業をしていたら２匹のカマキリが家の外壁に避難
した。　

　そのうちの大きい方を追跡

　怒り出した。

　カマキリは猛暑を乗り越えて大きく成長している。

　カナヘビも迷惑そうに避難。


　家に被害と言えるほどの被害がなくてよかったです。
　庭の虫たちにも被害がないようでよかったです。