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どうも!英語のテスト結果が学年1位でびっくりしているトマト大佐です。
はい。まさかの一位でした。ガチのやつです。英検の勉強したかいがありました。数学は爆死すること間違いなしですがw
まあこれにうぬぼれて順位はウナギ下がりっていうオチが見えていますが、どうせ数学で爆死して嘲笑をかうので勉強しないなんてことはないと思います。はい。

ところで、今回は誰得ですが現在の進捗の報告をしていきますね。

まずはコイル。Φ0.5mm、10mのUEWをまきまきすること40~50minで一段分は巻けました。




コイル長は30mm、アクリルパイプは外形12mm、外側の白い仕切りはアクリルです。そこにIRLEDとフォトトランジスタを設置してプロジェクタイルを検出します。これから実験と重ねるうちに巻き直すかもしれません。

ちなみにアクリルの仕切りですが、3×4mmの長方形の中心にΦ12mmの穴を開けて、そこにアクリルパイプを通しただけで、何の固定もしていません。中心にボール盤で小さい穴をあけた後、リューターで地道に調整しながら穴を広げていったので、摩擦のみでアクリルパイプに固定でき、接着材が不要です。我ながらよくできています。(自画自賛)

つぎ、充電制御基板。

今回は、今のところ電源にはは模型用の9.6Vバッテリー、コンデンサの充電には昇圧チョッパー回路を使用することを検討しています。出力足りなかったらどうしよう。。。
で、その充電のON-OFFを制御する基板を作りました。まずは回路図。

充電制御部

動作は未確認です。たぶん動きません。ヒステリシスあたりは抵抗値の変更が必要です。

で、今回から手書き配線図を卒業してPasSを導入してみました。使いやすくていい感じです。

充電制御基板

作りながら間違いを見つけて修正するのはいつものこと。最初、GNDとVCCつなぎ間違えてましたがそれ以外は問題はまだ見つからず。




基板はまあまあ綺麗かとおもいます。はい、そこ!手が汚いとか言わない。

ところでこの制御基板の動作ですが、配線図の右半分はコンパレーターとその周辺で、コンデンサ電圧が十分に上がったら、電圧レベルが変化します。picへの入力がHになったら充電を停止します。

左側のICは定電圧レギュレーターで電源電圧から5Vを作ってくれます。唯一動作確認済みです。
上二つのトランジスタはFETのゲートドライバの一部で、オープンコレクタ出力的な感じになっています。
左右のトランジスタは一定の周波数で交互にON-OFFを繰り返します。いわゆるデュアルチョッパー回路です。
トランジスタがOFFの時、ドライブされる側のFETがONになります。
充電が完了するとトランジスタはずっとONになり、発振が停止するため、充電は停止します。
ガワはできていますが、ソフトの方はまだプログラムのソースすら完成していません。現在picのデータシートをぼちぼち読んで頑張っています。

ところで一家に一台は必ずある昇圧チョッパー回路、ご存じのようにコイルに最大定格電流が流れるギリギリでコイル電流を切れば出力が最大になります。
そこで今回、LR過渡現象の勉強をして、昇圧チョッパー回路の最適なスイッチング周波数を求めることに成功しました!

主に参考にさせていただいたのはこちらのサイト様。
要は回路方程式たてて解いていけということらしいのでやってみました。
詳しい過程は割愛しますが、知りたいのは電流がiの時の経過時間。
i=コイルの最大定格電流、となるような時間tだけコイルに電流を流せば最大出力となるはずです。つまり、、、

インダクタンスL、抵抗Rのコイルに、電圧Eを印加したとき、コイル電流がiの時の経過時間tを求めよ。

解:t={-0.000001( L/R)}Ln{1-(Ri/E)}[μsec]

で、多分あってます。いずれ詳しく記事にしてHPにでもUPするつもりです。

2015/6/23追記:こちらに詳しい説明をUPしました!→http://tomato.wakatono.jp/chfrequency.html

解けたのはいいですが、いちいち手で計算していては日が暮れてしまいそうなので素直にExcelに任せます。

昇圧チョッパ設計

非常に便利です。ほしい人はあげますが、正確性は保証しませんし、第一渡し方とか正直わからないので要望されてから時間がかかるかもしれません。自分で作った方が100倍以上早いかも。

で、最後になりましたが、先日の2段式回生あわよくば連射コイルガンの構想記事の、

”で、コンデンサを260Vにして撃ってみたりしました。(トライアックで電流の遮断はなし)

結果は、、、飛距離0mm

大成功です!
決して自虐ネタではなく、本当に成功です。
今回は連射するため、1回の発射ですべての電荷を使い切ってはいけません。
つまり、電流を遮断することなく撃った場合、弾は引き戻され、コイルの中心で止まる状態に成らなければならないというわけです。つまり成功。しかも今回は260Vでの実験でしたが、実際は300V以上で撃つのでコイルはひとまず、電流が流れすぎないということは確認できました。”

最後のこの部分の意味が分からない!というご意見をいただきましたので一応説明しておきます。
文才がないからこの説明も伝わらないとかなったらいよいよですw

まず、今回のコイルガン、連射もできるものを目指しています。
連射をするということは、一発撃ってからもう一発撃つまでの時間間隔が短いということ。
つまり、連射中はコンデンサに充電できる時間が短いというわけです。
そこで、一発ごとの消費エネルギーを最小限にとどめ、エネルギーを次弾の分余らせることによって充電が追いつきます。
イメージとしてはこんな感じ。

充電説明

横軸が時間で縦軸がコンデンサ電圧。
赤の方は一発撃つのにエネルギーを使いすぎて充電が追いつかず、2発目以降が雑魚くなります。
一方エネルギーの消費を抑えた青は、安定した威力で弾を発射できます。
1発目から雑魚いんだけどね。結局連射コイルガンの威力は充電器の能力に比例するのか
これが先日の記事の”今回は連射するため、1回の発射ですべての電荷を使い切ってはいけません。”
の意味。
で、前回の実験では、電流を途中で止めて充電することなく、電荷をすべて使って発射しました。
ちゃんと電圧の減り方が青のようだったら、弾がコイルの中心に到達した後も存分にエネルギーが残っているので引き戻しが発生し、飛距離が0mmとなるわけです。
よって実験は成功です!
これが前回の記事の最後部分の意味です。文才がないせいで難解な文章に、わかりにくい変な図まで付けてしましたが、理解していただけたでしょうが?

じゃあ中間が始まるのでそろそろ勉強します。だれかバッテリー買ってくれないかな?
では。

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Mon 05 18 2015 | コイルガン | comments (1)
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どうもどうも。アシダカを目撃したトマト大佐です。
はい。部室に出没したんです。思ってたよりデカいんですね。そしてすばしっこい。
あんなに大きなクモが学校にいると思うと・・・別にいいんですが。それより女の子がいない方が問題ですw

さて、今回は予告通り新作コイルガンの構想記事です。

コイルガンを新たに作ろうと思い始めたきっかけは部活の先輩です。先輩がコイルガンを作っていてそれが強いんですよ。
それに触発されてしまったっていうわけです。やっぱりコイルガンは魅力的ですよねw
自分はそこらへんの美人よりコイルガンをとります。

前置きはこのくらいにして、今回のコイルガン、簡単に言うと

2段式回生あわよくば連射コイルガンです。名前はまだ決まっていません。

ここで最近の日本のコイルガン事情についてですが、ご存じのとおりフルオートのものが持ち運びできるようになったり、高効率のものが出回っていたりします。
そして偉そうなこと言ってひじょょょょょょょょょょーーーに恐縮なのですが、カッコ悪いよね
いや一部神的な性能とフォルムをもったものも存在しますが、カクカウしてたり。。。
コイルガンの中身(性能)ばかりを追求して外側はカバーを付けただけみたいな感じになってます。
それじゃせっかくの性能が相殺させてしまう!

そこで、今回のコイルガンのコンセプトは、
それなりに高効率で、あわよくば連射でき、何よりかっこいい。
特徴は以下の通り。

デザイン


今回のコイルガン、M16シリーズをベースにコイルガン向きにちょっと変えた感じのかっこいいデザインにしようと思っています。前述したとおり、最近のコイルガンはあまりカッコよくないとかってに思っているので今回はちょっと凝ってみようと思っています。

高効率


電流を遮断するために、スイッチングにはIGBTを使用し、かつサージを回収します。
さらには2段式加速で高効率化を狙います。弾の検出は赤外線で行い、検出したら弾がコイルに吸い込まれている間だけコイルに電流を流します。こうすることによって電荷を効率的に使用し、あわよくば連射できるのではないか?というわけです。

連射


M16の形しててセミオートonlyとかダサすぎです。スコープつければいいんでしょうが
発射モードは、
・セミオート
・フルオート
・3点バースト
の3つを考えています。

マイコン制御


今回からpicを導入して、発射モードや充電等の制御を行います。
回路が少し単純になりますが、複雑さは変わりません。
じゃあなんでマイコンを使うのかというと、プログラムをかえるだけで色々と機能を変更できるから。
連射速度を変えれたり、3点バーストを気まぐれで10点バーストにできたりします。

妄想は膨らむばかりですが、課題も次々見えてきます。

①充電能力


連射するにあたり、当然ある程度の充電能力が必要となってきます。
電源はニッカドかニッスイの9.6Vバッテリーにしようと思ってますが、ここら辺は実験してみないとわかりません。

②プログラミングスキル


はい。C言語で行おうと思っているのですが、よくわかりません。
本を買おうか悩んでいますが、ネットの情報でどうにかしたい・・・
たぶんこの問題は時機に解決するでしょう。

③工作スキル


おそらく最大の問題だと思います。
しかし、この点家は大工家系で、色々と教えてくれる人がいますし、工具もあるので大丈夫かと。
経験ないわけじゃないし、どこで妥協するかが重要になってくるかと。大丈夫だ、問題ない。

④データが足りない


サージのエネルギーはどのくらいなのか。バッテリーはどのくらい持つのか。
電流はどの程度流れるのか等々。
実験あるのみです。

ほかにも色々と細かい課題はあるのですが、どうにかなるでしょう。既にどうにかなったものもあります。

で、現在の進捗ですが、充電の制御部の基板が完成したり、


コイルを一段分だけ巻いたりしました。


で、コンデンサを260Vにして撃ってみたりしました。(トライアックで電流の遮断はなし)

結果は、、、飛距離0mm

大成功です!
決して自虐ネタではなく、本当に成功です。
今回は連射するため、1回の発射ですべての電荷を使い切ってはいけません。
つまり、電流を遮断することなく撃った場合、弾は引き戻され、コイルの中心で止まる状態に成らなければならないというわけです。つまり成功。しかも今回は260Vでの実験でしたが、実際は300V以上で撃つのでコイルはひとまず、電流が流れすぎないということは確認できました。

それと赤外線による、弾丸検出にも成功しました。
最初は紙で遮っても、なぜか検出してくれなかったりしましたが、結局は赤外線が強すぎただけという()
進捗の方は、詳しくは別記事を書いていきます。原理とかといっしょにね。

では今回はこれで終わりです。結論:コイルガンは俺の彼女
俺の彼女に手出したら俺の彼女で殺りまくりますよ?

Sat 05 16 2015 | コイルガン | comments (0)
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どうもどうも。皮下脂肪をつまめるようになった非リアのトマト大佐です。
そうなんですよ。最近おなかのお肉がつまめるようになっちゃいました。
GWでおさらばすると決めていましたが結局何もやらずに3日終わりました。
完全に時間を無駄にしてます。いや無駄にしてる気がするだけなのか?
やりたいことが多すぎるけど当然やりきれないから無駄にしてると錯覚してるだけかも。結構色々やったもんGTAⅤとか。課題は?。まあいいや。

さて、今回は散々書く書く言ってきたFBTドライバーの記事です。
今回は家にある部品だけでの製作を目指します。要は新規に部品は買いませんよということです。

先に言っておきますが、まだ完成してません()色々忙しくて充実した非リア生活を送ってるもので・・・

進捗状況:とりあえず70%位は終わっています。

FBTドライバメイン基板

はい。すかすけですね。PCのカメラ機能のチェックもかねてます。
。。。そろそろちゃんと書いていきますね。

おっと、そのまえに、まずは定番のあれからです。

本記事ではとても危険なこと、下手したら他人の命に関わることを取り上げて紹介します。もし本記事を参考にされる方がおられましたら、そのことやものについて詳しく調べ、十分な知識、技能を身につけてから行うようにしてください。本記事の記事を真似、又は参考にし、それを行動に移し、いかなる損害、トラブルが発生しようが当方は一切責任を負いません。全て自己責任にて行って下さい。悪用は厳禁です。


FBTドライバーとは


FBTドライバーとはその名の通り、FBTを駆動するための装置ないし回路のことです。
詳しくはこちらの記事を読んでください。


コンセント全波整流FBTドライバー


さて、今回制作しているのはコンセントから電源をとってFBTを駆動する回路です。
原理というか仕組みというかあれは、
AC100V→ブリッジ整流→平滑→スイッチング
という流れになっています。
至ってシンプルなのですが、今回は最強のシンプルさを追求します。
スイッチング信号を作るのには定番のNE555を使用。
ここで鋭い人ならお気づきでしょうが、NE555に141Vを入力したら一瞬で逝きます。そこで最高でもDC12Vが必要になってくるわけです。
普通ならトランスで必要な電圧を作るのですが、今回は家にないシンプルさを追求するのでそれはしません。
それではどうするか。考えられる方法としては

・別電源を用意する
・抵抗で分圧する
・非絶縁式降圧回路(チョッパーとか)を使う。
・コンデンサparty!

があります。最後のは、コンデンサを10個以上直列につないで、そのうち一つを使うという方法。
コンデンサ分圧

抵抗みたいにいつまでも電流が無駄に流れないのでいいかなと。ただコンデンサがもったいないので却下。
抵抗で分圧するのも電流がもったいないしセメント抵抗とか必要になってくるので却下。
で、結局今回はどうするのかまだ決めていませんが、今のところ別電源を用意する方向で進めています。
なんかコンセントにつないでるのにさらに別電源使うとかあほらしいですけど、その別電源を組み込みます。
ようは
・非絶縁式降圧回路(チョッパーとか)を使う。
ということです。別基板で分離可能な形で作ります。というのも降圧チョッパーは製作経験がないので同一基板よりはハードルが低いかなと。シンプルさを追求するんじゃ、、、

さて、詳しい説明等は完成の時にするとして、現在の進捗状況を。

いま完成しているのはFBTドライバーの土台とかケースとか以外には、AC入力の平滑部分とスイッチング回路。
あとは別電源を残すのみ。という状態です。

写真とったのですがあやまって消しちゃいましたのでいつか取り直して上げます。
現在部屋が物を作っている時期特有の汚い状態でして部品等が散乱しています。
足の踏み場<<<<<作業の利便性の優先度でやっているので。
ただいたづらに汚いというわけではありませんがとても写真なんか取れませんし、第一FBTドライバの土台は部品置きとして盛大に活躍していますので。。。

まあそういう感じです。
次はコイルガンの構想記事かpic導入奮闘記、もしくはただの日記記事になると思います。

あ、回路図はまだ作ってないのですが、リクエストがあったら公開します。完成はしてませんので動くかどうかは知りませんしまねするなら自己責任で。

では。

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