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。

May 2014

【テスラコイル】人が近づくと放電が弱まる現象についての考察

こんにちは。今日で中間テストが終わって楽になったHaidoです。テスト返しが残ってるから楽にはなってないか。。。

今回は二重共振テスラコイル(DRSSTC)に近づくと放電が短くなってしまう原因・対処法について考えていきたいと思います。あまり深くは解説してないので、感覚的な理解が出来る程度に解説してあります。因みにSGTCについてはまた別なので予めご了承ください。また、今回は考察のみで次回の更新で自分の考えと合っていたか間違っていたかを報告したりしなかったりします。

【はじめに】
〇そもそも人が近づくとどのような現象が起きているのか。
人や物が近づくと2次コイルの浮遊容量が増加します。浮遊容量が増加すると、下の式で2次コイルの共振周波数が下がります。
7dda51722e1a42c15df8f8efa47697e65
テスラコイルは共振から外れると一気に放電が弱くなると言うのが元の原因です。

しかし、私のSSTC制御基板はアンテナフィードバック式で、テスラコイルに合わせて周波数がオートチューニングされます。なので人が近づくと共振周波数の増加→フィードバック制御で最適周波数にオートチューニングという流れです。

〇ならばどうして放電が弱くなるのか。
現在の個人的な考えでは、周波数の変化により共振コンデンサが共振できる範囲ではなくなり放電距離が短くなるという事だと思うんです。ならばSSTCの場合は柔軟に対応できるのか。まずはそれを調べてみます。SSTCで放電距離が変わらなかった場合、原因は共振コンデンサにあると断定できます。今調べられればいいのですが、生憎部屋にテスラがないのですいません。(ちょっとしたお披露目のようなもので)

ここまで放電が弱まることを前提に考えてきましたが、人が近づいた状態で共振が合っていれば、人が離れたときに放電が弱くなります。ここで言う共振合わせは周波数を弄るということではなく、1次コイルのインダクタンス調整やトロイドの静電容量の調整のことです。それらを人が近づいた時に可変するのは中々難しい。

〇どのように対策を取っていくか
マイコンに共振コンデンサで共振させられる周波数を覚えさせ、リレー等によって共振から外れたら切り替えるというくらいの方式を現在検討中。何を切り替えるか。共振コンデンサの静電容量をリレーによって並列にしたり切り離したりをやってみようかと考えてます。その前にマイコンが壊れる可能性がものすごく高いです。別にマイコンを使わなくても放電(ノイズ)の強さを比較したりしてロジックICでもできないことはなさそうな気がします。色々とやってみないと分かりません。

あんまり細かいことを書いても需要がなさそうだし第一自分の偏見たっぷりな文章をネットに投下していいのかということも不安なので、取り敢えず今回はここまで。最終的には対処法を見つけるところまで持っていきたいと思ってます。それにしても共振コンデンサが共振できていないという仮定が正しかったらどうやって対処しようか・・・

今のところ自分ではこんな考えです。コメント欄にでもアドバイスや気づいたことなどがあれば指摘いただけるとありがたいです。 

-----------追記------------
御二方コメントありがとうございました。色々考えてみます。


【おまけ】 
先日ヤフオクでUEWの5.7kgが1k円で出品されていたので4k円までなら出していいかなと入札しておいたところ、なんと落札出来てました。画像を見る限り、φ0.3mmがメインのようです。これがあれば更なるテスラコイルやコイルガンなどの発展的研究が出来るかと思います。
 BnhZr4pCYAET4CB

それではこの辺で。

多段式2次コイルのテスラコイル??

どうも。昨日アメージングスパイダーマンの映画を見て人体テスラがやりたくなってきたHaidoです。いやー最近のCGってヤバいですね。テスラコイル作るよりCGを本気で勉強した方がいいんじゃないの??(

今回は多段式2次コイルなんてものを試してみました。多段式2次コイル?なにそれ

太さの異なる直径のパイプを使用し、直流抵抗の低下により2次コイルのQ値を大きくできないかと考えました。 

※ No image

それで試作。 
 DSCN8812
お次はVU100の2mの塩ビパイプです。手前にある細いのはVU65。これも2m買ったんですがミニテスラの試作を繰り返してるうちにこんなに小さくなってしまいました。

因みに激安ホームセンターなので800円でした。

DSCN8815
VU100の外径114mmです。

DSCN8814
それを何も考えずにカット。(ちゃんと計算してます)

BmXr0g5CMAAqqzk
あとは巻けるだけ適当な回数素早く巻きつけるだけ。(こちらも計算通りに正確に)
追記
(あ、、これVU65に巻いた時の写真だった・・・)←w

BmZLXJ-CEAA1tPT
まだやってませんが、2次コイルの中に1次コイルを入れるなんてこともやってみようと思います。某氏は何の絶縁対策もなしにやってコイルを燃やしたみたいですが。
絶縁処理については1次コイルを2次コイルの中に入れるという記事に書こうと思います。今考えている方法が駄目なら原始的な方法にするので、そうなると恥ずかしいので書かないかもですw

肝心の多段式2次コイルの完成写真は取り損ねました。一番下に動画を貼っておくのでそちらでご確認ください。。。


そんなこんなで適当に多段式2次コイルテスラ作ってみたんで早速動作確認。
Bm2-FuwCcAA33Eq
うーん いいね!

調整次第でまだまだ伸びそうです。
発熱の関係でインタラプタの低周波側のD比が伸ばせないからこの程度ですが、CPUファンにでも変えればもっとD比上げられるかなと思います。 

最後に動画貼っておきます。

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