ハムフェアに行ってまいりました

こんばんはOperaです。
夏休み入ってからモチベだだ下がりでだらだらする毎日です。何も作っていません。
最近よくビッグサイトに行ってるんですよね。コミケは行ってないんですけど、一週間前に国際鉄道模型コンベンションで、昨日は鉄道模型コンテストで、そして今日はハムフェアです。ビッグサイト7日目だし夏休みのうち一週間はビッグサイトにいたことになりますね。もう行きません疲れました。

いやあ、ハムフェアは今回そこまで掘り出し物などありませんでしたが、目当ての電源と高圧電解コンは手に入ったので満足です。また、まどさん、TNKSさんと回ってお話出来てうれしかったです。TNKSさんからIGBTもいただきました。ありがとうございます。
今回の戦利品は、
・直流安定化電源35V6A(電流制限つき)
・400V12000uF(960J)電界コンx3
・IS02
・220uH10Aインダクタ
・その他電源とかキットとかスペーサとかトーンジェネレータキットとか
です。
電源が10kgぐらいあって、運搬で死にました。おうちまで持って帰るのは困難だったので一度学校に置くことにしましたけどそこまでの道のりで腕が震えていました。
電解コンは塚口価格に近かったんじゃないですかね。1つ500円だったんですけど、2つで500円にしてくれました。日本工業大学無線部さんありがとうございます。ちなみに友人はそれを6つ買ってましたが彼はレールガンでも作る気ですかね。店の人に「コイルガンにでも使えますね」なんて言われたんで今度手元のコイルガンでやってみて写真をそちらのTwitterアカウントに送ろうかと。
IS02は単なるノリで買ってしまいました。1.5kだったし・・・どうせこんなもん誰かしらに売れるのでいらなくなったら手放せばいいんです。
インダクタは非常に安かったですね。5個入って100円です。まどさんは15個買ってましたね。自分もあと5個買っておけばよかったですけど既に売り切れていました。

電解コンが地味に夢を膨らましてくれるんですよね。まだまともに動いていないコイルガン連射参号機が動くようになったら、このコンデンサを使って3kJ入力三段コイルガンやってみてもいいかなって思います。コイルが溶けそうです。

イベントとしては、まだまだ終わらなくってハムフェア終わったと思ったら次は一週間後関東信越地区文化発表会ですね。他の高専生をビビらせるためにもコイルガン連射参号機なおさんと。遅刻多発、授業中パズドラ、実習中騒いて先生の話が聞こえない、窓の外に出る、挙句の果てには授業中に卓球を始めるといった底辺Fランっぷりを惜しげなく披露する産技ですが、僕みたいにちゃんと高専生してる人もいるんです。
まあ、とりあえずコイルガン動くようにします。動かなかったらごめんね。では、また今度。
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ZVSドライバーとマイコンのお話

こんばんは、Operaです。
やっと試験も終わり夏休みに入りました。
ちょっとブログを見てみたらマイコン関連、ZVSドライバー関連で調べてこちらのブログに飛んでいる方が多いようですね。マイコンはともかくZVSドライバーは情報が少ないですからね。ということで適当にそこら辺解説してみようと思います。

ええ、まずはZVSドライバーから。
真面目な動作理論の記事はリンクにもあるサノさんが書いていたのでそこら辺読んでください。
ぢみな実験

実は自分も高出力で且つ安定して動作するZVSドライバーは作っていないんですね。単純故に奥が深いもので。
まあなのであまり言えないのですが、作るときのコツでも。

・コンデンサ、素子、出力コイル回りは高周波大電流という厄介なものが流れるので発熱するため、ちゃんとした配線をしましょう。IV線とかいいんじゃないですかね。高周波になると電流が導体の表面を流れるようになるため、電流が流れる断面積が減り抵抗が大きくなり発熱が増えます
・当たり前ですがヒューズをつけましょう。友人が言ってましたけど「私が死んでも代わりはいるもの」ってやつです。素子飛ばすよりヒューズ飛ばしたほうがマシ
・素子のゲートまでの配線は極力まっすぐにしたほうがいいでしょう。配線の中のインダクタンスによってゲートに過電圧がかかって素子が死んじゃったりします追記 まっすぐというより短くです
・配線の間をあけましょう。ちょっとしたことでのショートの原因、さらには配線間のキャパシタンスなどあらぬ影響が出てしまったりするかも
・素子はうまく作れば熱くならないですけど、下手に作ると熱くなるので気をつけましょう。熱くなるならちゃんと冷やさないと死んじゃいます

まあこんくらいですかね。正直、ZVSドライバーは元々FBTの駆動用の回路ですしコンデンサの充電に使う場合はフルブリッジ回路を組んだほうが安定するしいい気がします。フルブリッジ回路の動作についてはSSTCの回路をそのまま流用できますしね。ZVSドライバーとは違いハードスイッチングになってしまい素子には負担がかかりますが、コンデンサの充電ごとき長くて10秒程度でしょうし大丈夫でしょう。
実はZVSドライバーの情報が少ないのには理由があり、それはこの回路が危険だからです。適当に少ない部品を組み合わせるだけで数百Wの出力が出るため感電などの危険があります。高エネMaker界隈ではこのような危険なもののノウハウはあまり誰にでも分かる形では公開しないほうがいいという流れになっています。

では次にマイコン。
マイコンにはいくつか種類がありますが、現状選ぶならPICマイコンかArduinoがおすすめです。Arduinoは手元にあるんですけど使ってなくてあまり詳しくないので参考程度に。
まずマイコンの特徴でも書き並べるとしますか。

・パソコンでプログラムを書き、それをマイコンに書き込むことで様々な動作が可能となり、とても高い汎用性を持っています。各ピンの電圧をHiorLoで読んだり、A/D変換をしてアナログの値をデジタルな値にしたり、それの情報を基に判断をして各ピンの出力を判断させることができます
・ロボットの制御、LED、液晶の制御など様々な制御回路を組むことができます。簡単な回路から複雑なものまで、制御はマイコンにおまかせです
・電子回路を組む楽しみ、プログラムを組む楽しみの両方を味わうことができます。どっちも楽しいですし、お勉強になります
・その簡単さから、今時の電子工作の入門としてマイコンがスタンダードなものになっています。本なども多く出版されていて、ネットの記事も多いため情報に困ることはないでしょう
・PIC、Arduinoの場合はC言語をベースに書きますが、マイコン特有の書式があるためCとは少し違ったものとなります。例えば変数の型の定義とか

PICマイコンの特徴

・趣味の世界でよく使われているマイコンで、マイコンのお勉強に最適です。自分の学校の部活でも入門は大抵がコレ
・マイコン1つの値段は高くて400円、一般的に使うものは200円程度と安いですが、プログラムのライターが4000円ほどします
・小型でライナップが多く、I/Oの数や機能などから自分にあったものを選ぶことができます。秋月で取り扱っているPIC

Arduinoの特徴

・組み込み型関数が充実しており、PICよりも楽に液晶などの周辺機器を扱うことができます
・種類にもよるがひとつ数千円ほどするため高価です。PICとは違い単体でPCと通信ができるためライターは不要です
・場所を取るため回路全体の大型化は避けられないです

Arduinoは使ったことがないのでちょっと厳しめですね。趣味で使うならArduinoでいい気がしますが、簡単が故に先輩曰く「Arduinoは甘え」だそうです。ただ、液晶などが簡単に使えるのはとてもいいですね。お金に余裕があるならこちらをおすすめします。
どちらのマイコンもPCで開発環境を整え、Arduinoは直接、PICはライターを通してPCと接続してプログラムを書き込むことで使うことができます。では、ちょっとマイコンを使った工作でのコツでも。

・まずはちゃんとプログラムをお勉強しましょう。マイコンからプログラミングを始めるのはあまりおすすめできません。C言語ならば情報はいくらでも調べりゃ出てくるので、基礎であるif文、for文、while文、関数の使い方ぐらいはマスターしましょう。まあ自分は学校の授業で習いましたがね。ネットの記事で分からなかった場合は入門本を買うといいと思います。自分は学校で教科書として買ったこちらの本を使っていますが、なかなかいいと思います。C言語によるプログラミング-基礎編-内田-智史 プログラムは難しいですが、使えると楽しいのでぜひぜひ使えるようになってください

・回路を組んでからプログラムを組んだほうがいいでしょう。回路上の都合でプログラムを後々修正することもあるので。また、まずはブレッドボード上で組んでからユニバーサル基板にはんだづけしたほうが失敗が少ないです。プログラムを書く際にPICの場合はピンを定数としておくと便利です。
#define LED1 RA1
~略~
LED1 = 1;
なんてやるとのちにピンを変えた時にも定数を変えれば一発で全てを変更できます

・うまく動かない時も多いですが、あきらめずに完成させましょう。配線などのハード側の理由、プログラムといったソフト側の理由など、動かない理由は多々ありますがそれを乗り越えた時に成長できるでしょう

まあこんなんですかね。マイコンは本当に調べればいくらでも出てくるのでなんとかなります。環境構築等面倒なので、それも考えて入門本を買うのもいいと思います。
なんか記事を振り返ってみると駄文ですね。まあきにしないきにしない。夏休み中はとりあえずコイルガン連射参号機をいい加減完成させて、長岡で行われる文化発表会に持っていきます。8/32だったっけな。
まあそれまでにはコイルガン連射参号機を動かす予定なので、また今度。

コイルガン小型改弐号機作った

おはようございます、Operaです。
最近はテストとかで忙しくって見事に一ヶ月更新の広告が出てしまいました。サボってすいません。
ええ、実はまだテスト期間で月曜に2科目試験があるのですが、気休めにブログでも更新しておこうかと。今回の試験は目指せクラストップってことで本気出してやってて、良い感じの手応えを感じてます。これでトップじゃなかったらもう僕トップ狙うのやめます。

おふざけはここまでとして、今後友人と共にテスラコイルを作ることになりました。二人で1つずつなんで共に作るっていうとなんか違いますけどね。学校からお金が降ってくる予定なのでそのお金を無駄n・・・有益に使わせて頂きます。折角お金をいただくんだし是非ともいいものを作りたいと思いますけどレポートとかレポートとかで忙しいのでちょくちょく時間を見つけての工作になっちゃいますね。一応、既に部室でコイル巻き機を作ってるとこなんですけどテスト期間で部室が開かなくって詰んでる感じです。まずはちっちゃいテスラを10月末の文化祭までには作りたいんですけどね。

では、本題のコイルガンに行きましょうか。
試験前になんかものつくりたいって思って、前々から作ろうとは思っていた小型コイルガンを作りました。回路とかは某Bebopさんのアレとほぼ一緒ですね。3週間前に作ったんですけどブログ更新サボってたので今頃記事を書いております。

20130803_092338.jpg

適当に作ったプロジェクタイル置きがダサいのは目をつぶりましょう。設計は相変わらずのメインフレームをプラスチック板で作ってそこからスペーサーで層を作って基盤等を配置していくスタイルです。右手持ち専用なので左手で持つことは難しいですね。どうせ他人には触らせないし自分専用なので問題ないですが。

20130803_092351.jpg

今回は小型化がメインってことでできるだけちっちゃく作ってみました。回路はお馴染み昇圧チョッパで入力エネルギーは30Jってとこですか。256Vまで充電されると自動的に充電が止まります。本当は330Vまで充電できるコンデンサですけど回路の性能がよろしくなかったのでその程度で抑えました。回路自体はコイルガン試作初号機とほぼ同じなのに出力は半分程度なのが気に喰わないのですが、もうなんか修正するのも面倒なので諦めました。所詮今回のは連休の暇つぶしだったので。
コイルはいつもより多めに巻いてみましたがもう少し巻き数が少なくてもよかったかなって思います。プロジェクタイルは五寸釘をカットして先端を削ったもの・・・のはずですがここにセットされてるのはただ切っただけの手抜きプロジェクタイルですね。
まあそれは置いといて昇圧チョッパ回路の部品配置は我ながら気に入っています。

20130803_092502.jpg

あと、照準用にレーザーがついてます。なんだかんだで自分のコイルガンはバッテリーが9V電池ボックスなのとレーザーがついてるってのが共通仕様なんですよね。この電池ボックス良い感じにホールドできるので気に入ってます。操作系はトリガーで充電、発射、レーザーSWでレーザーのON/OFF、周波数調整SWで動作周波数を遅くって感じですね。

20130803_092412.jpg

見づらいですけど黄色いトグルがトリガー、手前の銀のトグルがレーザーSW、奥にあるプッシュSWが周波数調整SW、2つのVRが周波数&デューティー比調整VRです。
回路図はこんな感じです。

コイルガン小型改弐号機

昇圧回路は一般的な昇圧チョッパ式のコンデンサ充電器ですね。特徴としては555TimerICを使ってバルスパルスを発生させているのですが、コンデンサの容量をSWで調整することにより数十kHzでの動作ができるようになっています。というかSWが通常OFFなのでどちらかというと通常は高周波での動作で、スイッチを押すと数kHzほどでの動作となります。何を思ったのか可聴域外で動作できたらかっこよくね???wwwwとかって思って作った結果がコレです。無駄機能。
充電停止機能ですが、コンデンサの充電電圧が256Vを超えるとツェナーダイオードが逆方向で導通し、トランジスタに電流が流れ、555の出力がGNDに落ちるようになってます。トランジスタのベースとGNDの間にLEDが入っていますが、これはLEDを点灯させるものではなく単に電位差を一定にするためのものです。まっさかー、最初はこれで一定電圧になったらLEDついて動作は停止するはずだったけどよくよくチョッパの動作を考えたらLEDつかなかっただなんてそんなわけないじゃないですか。

あと、ネーミングがなぜ”改”弐号機かと言うと、実は一年ほど前に小型のコイルガンを作ろうとしたことがあったんですね。それはうまくいかなくって失敗してしまったんですけど、それのリメイクということでそういった名前となっております。

まあそんなこんなで予定の性能は出ませんでしたけどちっちゃく作るっていう目的は達成できたので自分としては満足です。これから夏休みに入るのでそしたらまずいい加減コイルガン連射参号機を修復して動作できる状態にして、次にSSTCの製作にとりかかろうかと思います。
ではまた今度。次は一ヶ月サボらないように気をつけます。
プロフィール

おぺら

Author:おぺら
強電から弱電まで狭く浅くやっています。
強電:コイルガン(充電&発射部)、テスラコイル
弱電:コイルガン(制御)、鉄道模型版PRC&CTC、マルチコプター

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