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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。

t={-0.000001( L/R)}Ln{1-(Ri/E)}の単位はμsecです。訂正しました。
2016/4/1:リンクエラー修正しました。
Mon 05 18 2015 | コイルガン | comments (1)
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コメント

我那覇和馬原
ファーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー!!!!!!!!!!!!
Wed 06 10 2015 22:40:29 | Joker. URL | 編集

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