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。

SSTC

My SSTCの回路図を公開

こんにちは。最近私のの部品箱で使いきれず余っていてる部品の販売を開始したいなと思ってます・・・

テスラコイルの動画を簡単に撮ったので貼っておきます。
 
とても汚い部屋で恥ずかしいのですが、今はこの動画出しておこうと思います。またテスラの土台作って、ちゃんとした場所で撮り直します。暫くお待ちを・・・

本題です。今回はHaido's SSTCの制御回路の説明をします。
この回路は、かさ氏とmotorola68k氏に力を頂き設計しました。ありがとうございます。

先に全体の画像を載せます。
DSCN8098
  1. 74HC132(シュミットトリガNAND回路)
  2. IR4427(ゲートドライブIC)
  3. 7805(5V三端子レギュレータ)
  4. 直流カットコンデンサ(0.22uF/1uF)
  5. ダイオード(高電圧保護用)
  6. コンデンサ(平滑用,パルス電流強化用)
こんな感じの部品で制御回路は構成されています。端子台やピンヘッダが幾つか見えますが、左の3Pブロックはフィードバック関係の入力端子、下のピンヘッダはインタラプタの入力端子、左の2PブロックはGDTの出力端子です。
※これはあくまで制御回路であって、これで直接テスラコイルを駆動するものではありません。

2クリックで拡大
ロジック部の説明は省いても大丈夫ですね。NAND回路が4つ使われているだけの簡単なものです。分からない方は論理回路を勉強されることをお勧めします。SSTCで論理回路を理解していないと、動作しない時にその症状からの対策方法などが分からず諦めることになってしまいます。実際のところ、回路の理解もできずに一発動作してしまうより、沢山躓いた方がより理解が深まると思いますので、もし動作しなくても諦めず頑張ってください。動作しない等の質問も、状況を詳しく説明してくれれば、ブログのコメント欄やTwitterで聞いてくれればできる限りお答えします。

Twitter界隈の人達はゲートドライバICはMCP1407を使うのが一般的になっていますが、今回自分はIR4427を使用しました。これはデュアルローサイドのゲートドライバICで、プッシュプル回路が2つ入ってるICです。MCP1407はプッシュプルが1つしか入っていませんが、最大6A流すことができるという利点があります。それに対しIR4427は1.5Aが最大です。私の環境ではIR4427で十分事足りています。それと、普段RSオンラインよりも秋月電子を利用するので、秋月で購入可能というのも大きいです。

DSCN8078
これがIR4427です。秋月で1個100円。MCP1407は1個97円ですが、2つ必要なので結果的にIR4427の方が安くコンパクトに収まりますね。でも1.5Aが最大定格だとちょっとギリギリ感があるので、状況をみてICの二階建て、三階建てにすればその分流せる電流も大きくなります。自分は1つで動作していました。

さて、あと三日で期末テストです。今からテスト勉強するので今日はこの辺で。

半導体式テスラコイル(SSTC)製作記Ⅱ

こんにちは。39.1℃の熱で消防設備士乙7種を受けた者です。
結果なんか知りませんね。ぼーっとした状態での試験だったので、解ける問題も間違えてる可能性は結構あります。(追記:意外と合格してました)

本題ですが、テスラコイルの放電の写真がこちらです。クリックすると拡大するんで、この神秘的な放電をお楽しみください。
DSCN8070

DSCN8066
この写真の放電長は10cm程です。インタラプタのD比は30%程度にしています。
GNDの線を近づけると15cm位の火花放電を豪快に決めてくれます。
インタラプタの周波数とD比を弄ると放電の様子は色々な形になって面白いです。
1kHzのD比90%位にすると火のような音と共に柔らかい放電が見れます。
ただ、倍電圧整流にするとその放電が出来なくなってしまいました。
インタラプタ信号によって素子が死んでしまうので注意が必要です。
倍電圧整流なしの時は普通に放電できていたので、 倍電圧整流と全波整流をスイッチ一つで切り替えられる回路を導入した方が良さそうです。
因みに倍電圧整流はこの回路を使用しました。
rec1
(http://www.alles.or.jp/~taihoh/science/cockcroft.htm)より引用

C1とC2はどちらとも450V2200uFのコンデンサを使用し、ダイオードは1N4006を10本並列に接続したものを2セット作りました。これだけ並列にしておくと、4Aヒューズが派手に飛んだ時でも余裕で生きてます。
DSCN8061

DSCN8062
大体ヒューズが飛ぶときはFETが過電圧か何かでアーム短絡してしまっているときなんですけどね。
因みにハーフブリッジのメインMOS-FETにはIRFP260を使用しているのですが、現在21個飛ばしてしまってます。試行錯誤してるうちに大量の死者を出してしまいました。でも、最終的には安定した放電までたどり着くことができたのでよしとします。
在庫は4つ・・・新しいテスラも作りたいので、また1レール(25個)買おうと思います。

こう見えてテスト期間中なので今回はこの辺で。

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。
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