A's LabⅡ

アスラボと読みます。ロボトレースやマイクロマウスの大会に向けて、機体の構造設計・回路設計・基板設計・プログラミングを中心に行っています。趣味のパワーエレクトロニクス系では、テスラコイルやコイルガンなどを製作・評価・改善を繰り返しています。興味を持って頂ければ幸いです。アドバイスや感想などございましたらコメント欄にお願いします。

!!DANGER HIGH VOLTAGE!!
このブログには生命に関わる危険な記事が含まれています。
強電系の工作にはある程度の知識をつけてから全て自己責任でお願いします。
この記事を参考にして事故が起きましても、当方は一切責任を負いませんので予めご理解ください。

半導体式テスラコイル(SSTC)製作記Ⅰ

こんばんは。Haidoです。
今回は自分のテスラコイルの現状について適当にまとめたいと思います。前回チラッと書いた、回路を公開すると言っていたのは次回詳しく書きます。

過去のブログの方では中々放電しないと言っていましたが、FB(Feed Back)を1次コイルFBからアンテナFBに変えてICも変更したところ、いい感じに動作するようになりました。しかし、制御回路のインタラプタ信号の入力部がうまく動作しないという不都合が起きてます。その端子をGNDにつなげた時に放電が止むのは正常ですが、Hiに繋げても放電しません。放電するのは解放状態の時のみ。一体どういうことなんでしょうね。まだ試行錯誤は続きそうです。

テスラコイルのパワー部にミノムシクリップを使った結果ですが、こんな感じに溶断しました。
IMG_20140127_215619
怖いですね。と言うか定格1A程度のミノムシクリップに平均8A以上流したんだからこうなるのは当然ですが。これは溶断した部分をはんだ付けして弱電の工作にリユースします。

 これを機に配線を丈夫にしました。

1.25mm^2の導線です。高校から頂いてきました。(勿論先生の許可を得て)

 暫くSSTCの放電が2cm程度から伸びず悩んでいましたが、トロイド容量を増やすことによって5cm位に伸びました。

放電と言っても、空気中に火花放電するのではなく、アースをトロイドに近づけるとプラズマの様な光を発します。アーク放電とはまた違った感覚です。放電に夢中で写真撮り忘れてます。1次コイルの巻き数を、タップを取って調整すると、結構放電の様子も変わるものです。そして巻き数を少なくしすぎたら素子が死にました。
この4Aヒューズの飛び方を見ていただければ、どれだけ悲惨な死に方をしたのか察せますね。
IMG_20140130_220339
黒焦げです。このヒューズは福井県のマルツにて10個50円で購入したものなので、飛ばしても痛くも痒くもありません。
FETの外見からは内部が飛んでいることが確認できませんね。GDT(Gate Driver Transformer)の接続をミスるとFETが爆発するように端子やボディーが破裂するそうですが。

それでは今日はこんなもんで。では。

テスラコイルの種類について

このブログでテスラコイルについて書くのは初めてなので、簡単に説明しておきます。
【SGTC(Spark Gap Tesla Coil)とは】
これは二コラ・テスラ氏が発明した初代のテスラコイルで、電子工作を始めたばかりの人でも作れるんじゃないかな?と錯覚させるような簡単な回路図です。実際の製作は危険極まりなく、あまり簡単ではありません。ある程度の知識をつけてから制作に着手してください。

【SSTC(Solid State Tesla Coil)とは】
半導体制御のテスラコイルがこれに当たります。適当な発振回路でFETなどのスイッチング素子をスイッチングし、1次コイルに断続的な直流(矩形波)を入力することによって放電するものや、1次コイルや2次コイルからの発振信号を制御基板にフィードバックさせて、最適な周波数にオートチューニングするものもあります。

【DRSSTC(Dual Resonant Solid State Tesla Coil)とは】
前述したSSTCを1次コイルでLC共振させればDRSSTCになります。訳すと2重共振テスラコイルで、2次コイルと1次コイルの共振と、1次コイルのLC共振の2つが重なって2重共振と言う意味になります。SSTCの動作周波数と1次コイルのインダクタンスから、最適なキャパシタンスが求められます。微調整にはコツが必要で、いくつかつくらないと感覚が掴めないかと思います。

【QCWDRSSTC(Quasi-Continuous Wave Dual Resonant Solid State Tesla Coil)とは】
前述したDRSSTCはインタラプタの信号を受け取り、ON/OFFを断続的に繰り返してLC共振で電圧を一気に高めていました。しかしQCWでは電圧を一気に急上昇させるのではなく、大電力アンプなどを使用して徐々にゆっくりと電圧を高めていきます。それにより2次コイル長の何倍もの大きさの放電を作ることができます。その放電も上記のテスラコイルの放電とは全く異なり、針のような放電が生成されます。このQCWは回路面を工夫するか、お金を掛けてゴリ押ししなくてはいけないので、やっている人は少なく感じます。記事を書いている現在はロシアの記事がよく見当たるので、その辺を探ればヒントが見つかるかもしれません。

【VTTC(Vacuum Tube Tesla Coil)とは】
 
真空管を用いたテスラコイルのことで、FETやIGBTと違って高周波動作が可能です。要するに、とても小さなテスラコイルを駆動することが可能です。私が知っている限り、日本では4人くらいの人しかやっていないように思えます。ある程度真空管に詳しくなれば制作できます。

【OLTC(Off Line Tesla Coil)とは】 
アメリカのCoiler Terry Fritz氏によって発明されたテスラコイルで、Fritz Generatorと呼ばれることもあります。原理としてはSGTCと変わりませんが、SGTCには必項のHV(High Voltage)トランスが不要で、スパークギャップ部をそのまま半導体に置き換えた回路になります。説明が難しいので
ここのサイトでもご覧下さい。
さて、さまざまな種類のテスラについて触れたところで、今回製作するのは上から2番目のSSTCです。実は今までに4種類の制御基板を作ってきました。ハーフブリッジICが使いにくいやらシュミットトリガICの方がいい等色々試行錯誤をしてきました。それら全ていい勉強になりました。一発で成功させるよりも、やっぱり沢山失敗して寄り道して成功させた方が、知識的には多く身につくと思います。勿論時間やお金は掛かりますが。
実際、現在はネットを漁れば簡単にFB機能付きテスラコイルの回路が出てきます。このブログでも私が現在使用している回路を載せようと思っていますが、どれだけ頑張っても動作しない回路に出くわしたとき、それが1番勉強になると思います。動作しないからと言って諦めないで是非放電させてください。それでは。

第二のブログ設立

こんにちは。Haidoです。
田舎のST高校2年(2014,2,1現在)電子電気科です。超電同好会の元管理人でもあります。

今までFC2ブログを使ってきましたが、テンプレートが狭いということと、それを変更しても今までの記事の書き方ではしっくりこないということでlivedoorブログに乗り換えました。
過去記事と一回切り離したいということもありますが。

これからはこちらに書いていきます。よろしくお願いします。 
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