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どうも。自転車がパンクして、自分で修理したら余計悪化したトマト大佐です。
うん。慣れないことはある程度知識がないとやらない方がいいみたいですね。まあ失敗から学ぶって意味ではやってみた方がいいのかもしれませんが。
とりあえず確実性が重視されるものはプロにお願いした方がいいようですw

さて、前回の記事でこんなこと言ってましたよね。

さて、これで今回の2段式回生あわよくば連射コイルガンの開発もやっと先に進めます。次は充電停止回路の抵抗値(ヒステリシス)の調整ですね。
それが終わったらいよいよ回生実験です。データを基に充電停止電圧を決定して、、、先は長いですね。



ということで充電停止回路の調整に取っかります。
今回のコイルガンでは、先日上げた回路図の通り、自動充電停止回路にはコンパレーターを使用します。

充電制御部
※この回路図では動きません。プロトタイプみたいなもんです。

コンパレーターの反転入力に基準電圧をかけておいて、コンデンサの分圧(非反転入力)がその値よりも大きくなったら出力をハイにしてpicに入力する仕様になっています。

コンパレーターによって充電停止回路を構成する際のカギはヒステリシスです。ヒステリシスがないと充電が終了したらコンデンサの電圧が下がって、また充電が再開して、充電が終了したらコンデンサの電圧が下がって・・・と発振してしまいます。(これを利用した矩形波発振回路もあります)
そうならない為にも充電完了後に、ある程度電圧が下がってから再び充電を始めるようにヒステリシスを設けます。

さて、コンパレーターのヒステリシスを与えるためには、、、そうですね。抵抗を接続します。
接続された抵抗値の値でヒステリシスが決まるのですが、この抵抗値を適当に決めると充電が一生再開しなくなったり、コンデンサがあぼーんしたり、発振したりします。
そこできちんと抵抗値を計算してやる必要があるわけです。
めんどくさいので、ヒステリシスを計算してくれるサイトを探してみたらありました。
だたみていただければわかりますが、そのサイトでは基準電圧を非反転入力にかけてるおり、仕様が異なります。

。。。というわけで自力で最適な抵抗値を求めます。

充電停止回路mid


今回使用するコンパレーターはオープンコレクタ接続型のものです。基準電圧は常に一定です。
出力がハイの時、ローの時のそれぞれの非反転入力電圧を調べれば、ヒステリシスは計算できそうです。

出力がローの時、内部のトランジスタがオンとなり、出力がGNDに接続されます。
するとR5がR2と並列になります。
充電停止回路L

R2の電圧降下が非反転入力にかかる電圧です。

次に、充電が完了し、出力がハイになると内部のトランジスタがOFFとなり、出力はGNDと切り離されます。
するとR5がR2と並列ではなくなり、非反転入力にかかる電圧が大きくなります。

充電停止回路H


グラフにしてみました(ペイントクオリティー)
ヒステリシスと波形

非反転入力のグラフに書いてる青線が基準電圧です。急に上がったり下がったりしてる幅がヒステリシスです。

さて、計算していきましょう。。。
とはいってもそれぞれの出力の時のR2の電圧降下を求めるだけです。
Vc=コンデンサ電圧

High:R2*Vc/(R1+R2)
Low:(R2*R5*Vc)/(R1*R2+R1*R5+R2*R5)

抵抗値から非反転入力を求めることができたのであとはR5を求めるだけです。

反転入力=非反転入力
とHigh,Lowそれぞれで方程式を立て、、、

ここから先は面倒なので各自やってくださいw
R1は十分に大きな値、たとえば1MΩ位として、基準電圧(反転入力)を決めて、R2もいい感じ(10kとか)にすればあとは連立方程式といてR5の最適解を得ればよろしい。

チョッパー回路の計算同様、Excel様に手伝ってもらいましょう。
ヒステリシスの計算

これは需要ありそうなんで近いうちにJavaScriptかなんかで計算できるようにします。(うん近いうちにね。。。)

計算式とかほしい人いたら言ってください。解説記事うpします。多分。。。

というわけで制御回路を少々変更。トランジスタが消えたのはTLP250を導入したため。

制御部ver2-1

バージョン2.1ですかねw
あと今気づいたんですけどプロトタイプとか言ってる一番上のver1.0のプルアップ抵抗の値が片方だけ1Mになってますね。正しくは10kです。

そんな感じです。調整は反転入力が決めた値になるように可変抵抗を回すだけです。簡単。

さて、ヒステリシスの計算ができて、実装まで終わりましたが、実はまだ実験していません。
忙しくてね。部活の進捗と課題の進捗がちょっとやばい感じです。
数学の課題難しすぎだしこんなんじゃ数検どころじゃないよ。。。

次回は今のところのまとめの記事か光学検出の記事になるかな。というかなればいいな。

では。(・ω・)ノシ

解説記事うpしました。よかったら覗いてみてね。
コンパレーターのヒステリシスの計算 - Colonel Tomato's Labolatory
Mon 08 10 2015 | コイルガン | comments (0)
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