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。

テスラコイル_Ver.3

トリオMIDIテスラコイルの製作Ⅰ

こんにちは。夜更かしし過ぎて月曜日から辛いHaidoです。

今回はトリオテスラの1本目の2次コイルを製作したので、それらの詳細を書いていきます。

え?トリオテスラってなんぞ??
そうですね。簡単に言うとテスラコイルを3台並べてMIDI演奏します。動画サイトではツインテスラなら直ぐ見つかるかと思います。テスラコイル1本よりも複数台の方が迫力を感じられますし、Dominoを弄る楽しさがあります。この場所はソロにさせたいなとか、この場所は全部のテスラで同じ音を鳴らそうとか。。。楽しみがソフト側にまでいくというのが今回トリオテスラを作ろうと思ったきっかけです。

DSCN8856
まずは塩ビパイプです。今回使用したのはVU100の700mm。画像で言うと一番奥にあるやつです。元々は手前の2本でデュアルテスラやるつもりだったのでこんな画像ですが。

DSCN8872
まずはニス塗りです。油性の速乾ニスを使用しています。300ml800円くらいだったと思います。全然減りません。前使った100ml入りのニスも残ってたのですが、トリプルテスラ作るにあたってニスはケチケチしたくないので新しく買いました。


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こんな感じになる予定です。今回は真ん中の奴ですね。

DSCN8881
UEWは前回ヤフオクで落としたと言っていた物を使用しました。0.3mmはなんと4.2kgもあったので、トリプルテスラには全て0.3mmで巻きたいと思います。なのですが、最初の方汚かったみたいで、画像のようにくすんでます。ちょっと巻いた方に白い線が入ってるように見えますが、これは汚れで巻くのを失敗したとかではありません。

DSCN8882
仕方がないので汚い部分を思いっきり巻取り、2次コイルも巻き直しました。これ意外と重量あります。

DSCN8883
作業風景はこんな感じ。

DSCN8885
これ便利ですよw

DSCN8889
作業すること4時間。これ全部手で巻きました。単純計算で2200回巻きです。

DSCN8887
前回のテスラはVU65で、今回のはVU100とそこまで変わらないように思うかもしれませんが、実際は全然違います。今度比較画像撮ったら載せますね。

取り敢えず巻いただけのコイルの特性を測定してみようと思います。
DSCN8897
まずはインダクタンス。133.88mHです。この値は人が近づいただけでも変わるくらい不安定です。それと、アースは大切です。実際測る方はアースを繋いでから測定してください。(私は今回忘れてました)

DSCN8899
次に浮遊容量を測定してみましょう。18.90pFです。この値も不安定ですが取り敢えずということで。

この2つが分かれば共振周波数が求められます。
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この式に今の数値をあてはめましょう。勿論ですが単位には気を付けてください。
bandicam 2014-06-09 01-35-48-742
googleの関数電卓初めて使いました。今回は関数使うまでもない計算ですが。
計算結果は100.383kHzです。まあそんな感じなんじゃないですかね。これは2次コイル単体での共振周波数であって、トロイド乗せたり1次コイルを置いたりしても変化します。あとアースが・・・

DSCN8900
これは直流抵抗です。220.5Ωありました。巻きすぎた感ありますが、私は効率より見た目や迫力、カッコよさを優先して製作していくのでその辺よろしく。

さて、早速動作テスト入っていきましょうか。ニス塗りとかはまた今度時間のある時に。

DSCN8911
1次コイルは適当に8sqのIV線を台に置いただけという手抜き構成。まずはこの2次コイルの試験動作です。制御回路やハーフブリッジも前使っていた物を流用しています。1次コイルに流れる大電流の部分もミノムシクリップで配線しています。本番ではもっと抵抗減らせるので放電が伸びると思われます。それに1次コイルも作り直して巻き数の調整するので、これだけでも2倍くらい放電距離違うと思います。

DSCN8912
試験動作と言うことで置いただけです。

DSCN8915
こちら試行錯誤に使う共振コンデンサとMOS-FETです。ある程度計算して求めますが、計算ではちょっと値がずれると思うので、その計算を基にちょっとずつずらした値で試行錯誤していきます。

DSCN8904
取り敢えず形にはなりましたね。トリオテスラの一番デカいメインテスラです。想像していたよりも大きくなりました。本番ではトロイドは1つにして、その一つのトロイドでバランスのいいテスラにしようと思ってました。(この時は)

DSCN8906
早速電源入れてインタラプタつけると放電してくれました。電源は倍圧整流のハーフブリッジで、素子はIRFP260を使用。画像では2次コイルのサイズ比にして小さく思えますが、私の今までのテスラと比べたらこの時点で勝ってます。トロイドが一つ少ないのは、こちらの方が放電大きくなったからです。とてもダサいトロイド比ですね。本番ではリングトロイドなんかも考えています。

こちら動画です。

動作させたのが夜の11時ごろだったのであんまり長時間の放電は出来ませんでした。放電距離は35cm越え位な感じです。調整等まだなので、早く調整して豪快な放電決めたいですね。目標は地面に落雷させるレベルです。お楽しみに。

半導体式テスラコイル(SSTC)製作記Ⅲ

こんにちは。最近部活で忙しくなってきたHaidoです。

今回はSSTCのトロイド容量を増やしてみました。増やせば確実に放電が伸びるというわけではありませんが、もしかしたら伸びるのでやってみて損はないと思います。トロイド容量を増して放電が短くなるようなら共振コンデンサの静電容量を増やしたりするといいそうですが、やったことがないのであまり大きな声では言えません。

前に書いたホームセンターの記事に、特別安いアルミダクトがあったことを覚えてますか。

DSCN8695
これですが、

DSCN8123
 なんと498円。今は消費税どうなったか見てませんが。。。

そんな安いアルミダクトがあることは前から知っていたのですが、自転車で持って帰れるものではないので親にお願いして車を使わないといけないためにこんなに遅くなりました。

早速家に帰って伸ばしてみました。 
DSCN8699
流石3mあるだけあってどんどん伸びますね。今回は縦20cmのミニテスラなので1m分しか使いませんでした。翌々考えてみると、1mなら500/3=166円なので100均のアルミボウル2つ買うよりも安上がりでした。

DSCN8701
なんとなくそれっぽくなりました。他者の製作例を見ると、このアルミダクト全体にアルミテープで凸凹を軽減させている人が多いですが、そこまで本気じゃないので今回はやめておきます。

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前のミニトロイドの上に今回製作したトロイドを乗っけてみました。

1次コイルあたりは試作品なので突っ込まないでくなさい。巻き数は1.5回巻きに設定されてます。共振コンデンサは0.22uF1個が一番放電が伸びました。白コン0.49uFの2個直列も試してみましたが、緑コンの0.22uFにはかないませんでした。

早速放電です。
DSCN8787
大分豪快になりました。
これはインタラプタにバーストモードがないと取りづらい放電です。

DSCN8786
周波数を上げてバーストモードを切ってみたところです。実物は炎の様な放電だったりします。

DSCN8784
放電も1本にできないことはないです。インタラプタ弄ってると出来るようになります。

bandicam 2014-04-23 18-46-01-302
動画のスクリーンショットです。中々いいですね。

この放電は2次コイルの長さを越える放電が出せてるのですが、トロイドがデカいせいで台無しなんですよね。この経験(データ)は次回テスラコイルを作るときにとても参考になります。次はトロイドがデカくならないように2次コイルを巻こうと思います。

今学校行く前の15分でここまで記事を書いてきましたが、動画のアップロードまではちょっと無理っぽいのでまた帰ってからにしようと思います。

--------4/25---追記 -----------

動画のアップロードが完了したみたいなので幾つか貼り付けておきます。

まずはこの動画から見ていただきたいです。
この動画からインタラプタの大体の動作が分かると思います。


そしてこちらの動画は放電のみです。


最後の方は周波数もデューティー比も高めてあって放電距離も長くなってます。
実はこれでもフルパワーではないんです。インタラプタのつまみを回せばもっと伸びますが、放熱処理が秋月の100円の放熱板1枚なので触れないくらい熱くなってます。学校からファン付きのCPU用放熱器を4台貰ってきたのでそれに穴開けてネジ穴切ったら取り替えてやってみます。

もう少しテスラ自体のバージョンを上げてから本格的に研究課題に打ち込みます。 
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