A's LabⅡ

アスラボと読みます。マイクロマウスやロボトレースの大会に向けて、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。アドバイスや質問、感想などございましたらコメント欄にお願いします。 また、私のブログは背景が暗めの設定を想定しているため、白背景では文字が読みづらい点があります。

テスラコイル_All

【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。

歌うテスラコイル 【MIDI Interrupting of Tesla Coil】

こんにちは。テスラの爆音のせいで頭痛が続く日々を送るHaidoです。

今回は前回紹介したMIDIインタラプタでDRSSTCに演奏させてみました。

とその前に、トロイドをアルミダクトで作りトロイド容量を増やしました。

すると放電は20cmくらいに伸びました。やっと2次コイル長と同じ放電距離です。

更にアルミボールを載せると気持ち大きくなったので、もう少し増やせばもっと伸びるかもしれませんね。

それとインタラプタもTL494のIC1つで作っていた物から、 NE555が2つとTL494を使用したバーストモード付きインタラプタに交換しています。こちらは中々使い勝手のいいインタラプタなんで、気が向いたら回路図を公開しようかと思います。言葉で言っても伝わらないので動画を見てください。

※後ほど投稿

続いてMIDIインタラプタです。こちらはデューティー比が上で紹介したインタラプタよりも高いことから放電が更に伸びています。30cmくらいでしょうか。(2次コイルの1.5倍の放電)しかし、ノイズ対策をまだ何もやっていないせいでパソコン側のMIDI再生ソフトであるDominoがフリーズしてしまいます。テスラコイルとMIDIインタラプタは1.2mくらい、パソコンまでは2m程離してあるのですがダメですね。実際これだけの距離を取っても発光ダイオードが光ってしまうくらいの電磁場です。蛍光灯は1m位離しても余裕で光ります。電球なんかは無線プラズマボールが楽しめるくらいです。もっと距離を取るか、金網を張ってノイズ対策をするか。。。この部屋では距離を取ることは難しいし、金網も晴れそうにないので学校でということになりそうですね。それかテスラを小型化するか。どっちにしろこれからやる研究は場所が必要なので学校でやりたいところですが、部活が忙しいのでちょっと難しいです。やっぱり家でやるしかなさそうですね・・・。車庫でやるという手はありますが。

詳しい説明等は写真と一緒に解説しますので暫くお待ちください。

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。

BllWPzrCcAEPtpc
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。 

テスラコイルの土台を製作(ペンキ塗り編)

毎度こんにちは。39.1℃の熱でも消防設備士乙7類を合格してまったHaidoです。

さて今回はテスラコイルの土台のペンキ塗りについてまとめてみました。
DSCN8150

前々からテスラコイルの土台を作ろうかと木材とペンキは買ってはあったんですが、慣れないことをするということでやる気が出ずに放置してました。しかし、それではテスラの新基板を作って放電しても完成度が悪いので、ちゃんと作ることにしました。
DSCN8099


まず、白色のラッカースプレーを買ってきました。いい音たてながらよく振って、シューーーーーーーーーーーって スプレーを押し続けたわけですよ。
DSCN8100


・・・・・・・

は?!
1枚の板塗って切れた???
DSCN8101

ガッカリですわ。
コスパ悪すぎですね。 
確かにラッカースプレーの表面には「ちょっと補修用」って怪しい文字が書いてあったんです。下地に使おうとしてたほうがバカだったのかもしれませんね。


ということで暫く放置してたんです。


次に買ってきたのはペンキ。
DSCN8151

こっちは無駄に大量にありました。2缶買ってありましたが、1缶で十分でした。最初から素直にペンキ買っとけばよかったんですね。でも、写真見てわかると思いますが、スプレーではなかったムラが出来ちゃってますね。その点ラッカースプレーは優秀でした。重ね塗りすると改善されるのかは分かりませんが。やってないので分かりませんが、ペイントうすめ液という名のシンナーがホームセンターなどで売ってまして、それでペンキを薄めてやればムラなく塗れるんじゃないかなーと思います。最初からうすめて塗ってしまうと下の木の色が出てしまうと思うので、最初はそのまま塗った方がいいと思います。やったことないのではっきりは言えませんが。

DSCN8152

よく見ると若干下地が見えてますね。乾いたら重ね塗りしようかと思っていたのですが、めんどくさいので結局ドバドバペンキつけて隠しました。それでもまだ大量に余ってるんですよね。それはテスラを組んでから横から見える部分を塗ったりネジを隠すのに使おうと思います。それでも余るだろうなw

色々無駄遣いしましたが、いい経験ができました。ラッカースプレーはあんなに少ないとは知らなかった・・・

追記
後から友人に聞いたのですが、ラッカースプレーは100均では買わないほうがいいと言われました。 こんなのがおすすめなんだとか

それではまた次回。  
Twitter プロフィール
非公開コメント

管理人へ直接コメントされたい方はこちらからお願いします。

名前
メール
本文
ギャラリー
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
  • 2019年クラシックマウス 華金(HuaJin)について
最新コメント
訪問者数カウンター
  • 今日:
  • 昨日:
  • 累計:

アクセスカウンター
  • 今日:
  • 昨日:
  • 累計:

QRコード
QRコード
  • ライブドアブログ