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。
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No title

「インダクタンスによってゲートに過電圧がかかって」そんな微小インダクタンスで、過電圧が掛かるほど厳しくないでしょ。RFアンプじゃあるまいし

Re: No title

> 「インダクタンスによってゲートに過電圧がかかって」そんな微小インダクタンスで、過電圧が掛かるほど厳しくないでしょ。RFアンプじゃあるまいし

そうですね、実際のところはたかだか配線中のインダクタンスやキャパシタンスで動作に対してそれほどの影響が出るとは思いません。一応の対策程度かと思います。
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
最近はエンジン回して遊んでいます。

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