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。

レーザー

高効率コイルガンプロジェクトⅠ

私が電子考察を始めたきっかけは電飾系の工作がやりたくてなんですよ。そこから友達がニコニコ動画のレールガンを見せてきて、中学2年の私は「これ作ってみたい!」と思うようになり調べててみると中々に大変なものだと知り、関連記事に載っていたコイルガンをやってみようかと高電圧を扱う実験で一番初めに手を付けた分野がコイルガンだったのです。中学3年の時に色々と工夫を加えたコイルガンで受賞もしましたが、その当時は分かっていなかったことが多すぎました。今回は原点に戻り、あの時できなかったこと(シミュやオシロの扱い)が出来るようになってきたので、もう一度コイルガンプロジェクトを始動させようと思います。

まず最初に      ↓クリックで拡大
B3NOpVLCcAA18PM
このグラフを見て何が分かりますか? あー効率落ちちゃってるなーと理解できましたでしょうか。 モーター等の逆起電力はこの位置にフライホイールダイオードを儲けることで打ち消されるのですが、この場合、ダイオードとコイルで"ぐるぐる"と電流が流れているのがこのシミュレーションから見受けられます。コイルガンは瞬時に電流を流し、ちょうどいいところでキッパリと電流を遮断して磁気によるプロジェクタイルの引き返しを最小限に抑えなければいけません。はい、ヒントはここまで。コイルガンでの最高なスナバ回路を考えましょう。

B3JCPqVCEAEl9KM
次にやったことと言えばこんなことかな。コイルをよく見ると、前に8本、後ろに8本のUEW線が出ていることがわかります。なかなか作るの大変でしたよ。しかも綺麗に巻くにはコツが必要です。それぞれの配線が終わり、ターミナルブロック部分にピンヘッダでタップを設けました。こうすることにより コイルのインダクタンスを可変することができます。LCRメーターで測定してグラフ化すると、曲線を描いてインダクタンスが上昇していきました。また、プロジェクタイルの挿入具合でのインダクタンス変化も勿論あります。そちらもグラフ化すると2回うねる曲線を描きました。ヒントはここまで。

B3JEJ6uCEAAhnGF
昇圧は昇圧チョッパを使用。充電時間は4秒くらいかな。まあコンデンサが250Vの45Jくらいだからってこともあるんだけど。因みに今後キャパシタも可変にできるようにしようと思い製作してある。完成してるけど画像がない。しかもまだ試してないし、私が試してから画像は投稿しようかなと。

B3DpHXACAAIBlVn
これが現状。まだ調整とかできてないから今後どんどん威力が上がっていくのかと思うと楽しみ過ぎるな。因みにチップスターの厚紙はアルミ缶より格段に貫通難しいからね。


ここからはおまけ。

B2kWvrDCEAA7qtY
Ponzからの依頼のプリント基板作ったり

B2Ow30eCMAA76VZ
足が6本ある5mm砲弾型発光ダイオードが手に入ったり

 B12QoyuCEAA3Yl0
流行に乗って青色レーザー買ったり

B3Sp8vgCUAIvEBH
VU100の塩化ビニルパイプに巻いた巨大コイルのニス塗り(3度目)をしたり

B3hgPVSCAAIqW0B
何と言ってもこれ。巨大テスラコイルの制御部。詳しいことは秘密。

今後に期待してね~ノシ

追記--2014/11/30

コメントの方で6本足発光ダイオードが気になると頂いたので詳しく書きたいと思います。
 
B3pxxzcCUAAsicN
6本脚があるうち、真ん中2つがGNDとなっておりました。最初分からなかったんで光ったり光らなかったりで悩まされました。Twitterは赤、青、緑の3原色がGNDも絶縁されてるものではないかと話していましたが、実際はこんな感じです。右上から時計回りに青、黄、青、赤と光っています。謎ですね・・・何に使われるものだったのでしょうか。因みにこのLEDの入手先はヤフオクです。11個60円で手に入りました。ネタとして買ったので良しとしましょう。 

現状報告

しばらく放置してしまいましたね。更新はしてませんがコメント欄はほぼ毎日確認してるんで。

取り敢えず現状報告をしておきます。
最近は論文の作成に追ていたり、中間考査が1週間後だったり、大学の最終試験の合格発表も1週間後だったりして落ち着かない毎日です。ブログは面倒だから更新しないとかじゃないから勘違いせんといてね。

最近やったことでブログで言えることはテスラコイルの美しい波形を観測したこととかかな
BwMyISMCQAAs5MI
 これは2次コイルのアースに流れる電流をカレントトランスでフィードバックしたときの波形。とても美しい。

BwMwVYwCEAA9dHc
これはちょっとやばいやつ。オシロにプローブを繋がなくてもテスラコイルの電磁波を拾って波形が表示されてしまっている。それもテスラから遠い1chから4chにかけて振幅が大きくなっているのがわかる。ちなみにこの振幅はインタラプタのduty比を上げていけばどんどん大きくなる。見やすい感じにするためにここで止めてるだけだね。

あとフルブリッジも作ったな
BxltcVZCIAAwpf4

それと放電の様子とか
DSCN9798

DSCN9796

DSCN9801

DSCN9800
ちょっと↑この画像をクリックして拡大して見て欲しい。左側のトーラス型のアース電極に放電が起こってるわけだけど、放電1本1本が綺麗に並んで配列されている。下から上へ上がっていくんだ。
テスラコイルの全体写真は今は見せられない。

暗くするとこんな感じ
DSCN9331

DSCN9340

DSCN9338
なかなかイケてる。
因みにこれでAC100V入力の普通の全波整流で駆動させてる。現段階で2次コイル長以上の放電ができているわけだが、更に倍電圧整流にしてバス電圧を2倍にしてやれば放電も2倍近く伸びる。今スイッチング素子にIRFP260を使用しているからそのまま倍電圧整流にすると潰れてしまう。そのためヤフオクでこんなものを落札した。
BzWcOdRCEAAjz15
GT50J101というIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)が34個だ。どこかの研究所のプロジェクト終了につき未使用の不要在庫が出品されたようだ。これだけで送料合わせて1500円程度。新品を買ったら1個それくらいしてもおかしくない素子だ。ミニテスラに使うにはちょっと遅くて難しいかもしれない。VU100のテスラにいくつか並列に接続して使うってのもアリだと思う。某氏みたいに大量に並列につなぐことはしないが。まあ使えなかったらインバータとかコイルガンとかに使えるし。今後に期待だ。 

コイルガンで思い出したが、高効率なコイルガンの製作が可能になるかもしれない。色々考察してきて現在大詰めに差し掛かってるところだ。そちらも時間が出来次第製作を進めていく予定。その前に高効率レールガンも前々から言ってるし早くやらないとなと思ってる。でも面白いのはレールガンよりコイルガンなんだ。レールガンはレール間の微妙な調整で効率がガタ落ちしたりするところとかが大嫌いだ。でも一度作ってみたいよね。

それとパワーレーザーが手に入ったんだ。
DSCN9558

Max.Output<10000mW

DSCN9566

DSCN9574
だが実際には400mW程度しか出力できていないみたいだ。 上の画像をtwitterに載せて、上が30mWで下が10000mWの比較という感じで投稿した。すると”こんなの10000mWもないよ”だとかそのようなコメントが多数見受けられた。そりゃないだろうな。ツイッターに投稿するときに態々「Max.Output<10000mW表記とMax.Output<30mW表記のレーザー比較」とまで書かないといけないのか?大衆に向けて書く時とオタクに書く時ではちょっと気を付けないといけないなと思った。
 
400mW程度でも焦点を合わせれば黒い紙に穴を空けたりマッチに着火させたり、プラスチックを傷つけたりくらいならできる。本当に10Wのレーザーだったら逆に危なくて使えなかった。この程度なら焦点をずらして結構遊べる。なかなか高精度にできてていいものだった。更に面白そうなレーザーを見つけたからまた注文してみたけど、届くのは1ヶ月後くらいかな。最近ドル高円安になって海外からの輸入には辛いね。

はい現状報告でした。 
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