ぽんず製造所

当ブログの記事を参考にして行った事により、いかなる不都合が発生としても当方は一切の責任を負いません。全て各自の自己責任でお願いします。

2016年01月

キャパシタチャージャー用昇圧チョッパ⑤

マイコン買ったんでこの前のチョッパ完成しました

こんな感じのが

CIMG0043

こうなって

CX9dBt4U0AAaqls

こうなって

CYBWbrfUoAA7P6R

完成 

CIMG0049
CIMG0050

コイルが変わってるのは仕様です
あとシャント抵抗起こしてそこにゲート電源用レギュレータつけました 

今まではボタンを押せば動作、みたいな感じでやってきましたが、マイコンにUARTで動作信号を送ると動作し始めて停止を送ると止まるようにしました。
チョッパからは電圧情報が返されてきます。
また補助機能的に自動充電停止機能をつけました。
動作の状態などはプログラムで色々設定できるからいいね

\パカッ/

CIMG0054

このフィルムコンがそれなりに重要でして

CIMG0057

チョッパからコンデンサまでが長い場合、配線インダクタンスでチョッパ側に過電圧が発生してしまって運が悪いと素子が死にます。
この過電圧を抑えるために出力の直後に適当なコンデンサを入れています。直後に入れて配線インダクタンス成分をなるべく小さくします。
とりあえず0.47uF2シリで0.235uFくらい入れてみました。
2シリになってるのはスペース的に入りそうな薄いフィルムコンが手持ちにこれしかなかったのと耐圧が足りなかったから

コンデンサがない場合の出力直後の電圧(シミュレーション)

さーじ

コンデンサあり(実測)
ピンク:出力直後, 水色:ゲート

NewFile7

結構抑えられているようです


コイル電流波形を見てみた
大体動作はあってるけどなんかものすごく汚いしヤバイです......逆になんでこれで動くのか

コンデンサ充電初期と充電後期のコイル電流です
黄色:コイル電流 水色:ゲート

NewFile3

ちゃんとD比が変わってるのがわかります。

NewFile6


あとテキトーに効率計算してみた
黄色:コイル電流
水色: 電源電圧
ピンク:出力コンデンサ電圧
負荷は抵抗負荷150Ω

NewFile10

電源が平均23.1V
コイル電流を見るためのシャント抵抗が22mΩで電圧がの平均が268mV=12.1818...A
なので入力281.4W

出力は199Vの抵抗負荷150Ωなので264W

出力/入力で効率93%......??で計算あってるのかな
これがあってるなら効率結構良くて嬉しいです......が、なんか計算ミスしてそう。それに電圧が上がれば上がるほど効率が落ちると思うのであんまり考えないでおこう
あと抵抗負荷じゃなくてコンデンサ充電だともっと出力も効率も落ちますし


まぁチョッパが完成したのでこれをレールガンに搭載しようと思います。というかもともとそういう目的で今までやってきたんだしね




ーーーーおまけーーーー
レールガン用のでかいコンデンサを充電してみた


ディスプレイ部の制作

そろそろ携行型レールガンを本格的に作っていこうと思います。いつできるかわからんけどね。途中で放棄する可能性もあるよ
今回はレールガンの動作状態等を見るディスプレイ部を作ろうと思います

秋月八潮で福袋を売ってるということで部品を買うついでに買ってきました。

CYK3gBVUMAAsz3U

福箱が欲しかったですが来た時(発売から4~5時間後)にはもうなかったです。意外と売れちゃうもんなんすね~


衝動買い品 

テスターP-16 
端子が壊れてるとかなんとかで安くなってたんですがなんか普通に使えました。

CYLL0HYUEAE5DPL

💪パワーボーイ💪
つよそう(小並)
ただの電源です。電圧とかMOSFET, IGBTのゲート駆動にちょうど良さそうなので買ってみました。 
こいつを4つとホトカプラ使ってフルブリッジ組んでテスラとかやってみたい

CZpxkDNUYAE35kN

以上八潮の特産品でした以下本文


ディスプレイのメイン部分となるLCDはバックライト付きの小型I2CLCDを使ってみました。
白バックライトめっちゃすきやで 白抜きLCDよりかこっちのほうがすきかもしれない

CIMG0048

充電電圧を見るためのLEDです。点いてるLEDの場所がめちゃくちゃですが後でプログラム書きなおします
LEDが10個ありますがチャーリープレクシングを採用してるので4本線で制御できます。
基板は話題のノンスルーホール両面基板を使ってみました。今回はこれを使った意味はあまりなかった(要するに使いたかっただけ)

CYR_1YPUQAA4orx

組み合わせてこんな感じ

CYSTh_SUsAAFdnH

いいんじゃね?
マイコンはPIC18F14K22を使いましたが今後変更するかもしれません
あとLCDは後々固定します


試験プログラムとしてコンデンサ充電器の出力を測るやつを作ってみました。
チョッパで充電して一定の電圧に到達するまでの時間を計測し計算するという感じです。

簡単にできると思ってたらチョッパのノイズが酷くてうまく測定出来ませんでした
1145141919810年くらい悩んで試行錯誤してやっと測定できたのがこちら

CYdBad6UQAAndty

うん
まだマイコン基板とか操作部も作らないといけないし
まぁこんな感じでちまちま進めていきます。

オシロスコープ買いました

※書き溜めてて公開してなかった記事を今頃公開してますなので書いてることがすこ~しずれてます


ドーン
CXtHrRHUAAAVuh2

いや、買いましたじゃなくて買ってもらいましたです(ニート感)
RIGOL DS1054Zです。

CIMG0042

カラーのデジタルオシロ!!
人生初のオシロとしてはオーバースペック感あります。完全に身の程にあってない。身の程に合うように頑張ります... 

CAL端子からとりあえず表示できた。 

CXtQkZ-UoAAdFag

4ch表示

CXt6VZcUMAYrvv1

色々いじって遊んでたらバグ(?)発見
創立するってなんだよ 

CXucr8bWQAAjVYL

スクショしてUSBメモリに保存できるみたいです。めっちゃ便利です
PCと直接USBかLANで繋げてスクショもできるみたいですがなんかうまくいかなかったので保留で

NewFile12

UARTの波形を見てみた

NewFile13

念願のオシロスコープが手に入ったのでこれからいろいろ捗りそうです。
とても良い物を買ってもらいました。親に圧倒的感謝🙏🙏🙏

キャパシタチャージャー用昇圧チョッパ④

※書き溜めてて公開してなかった記事を今頃公開してますなので書いてることがすこ~しずれてます



あけましておめでとうございます。
いやー1年早すぎですね、早すぎて2015年は(も)特に何もしなかったね


前回のチョッパはマイコンをまだ買ってないので進展はないです

で、この新チョッパを専用のICとかで簡単に動かせたらいいよねって思ってたんですよ
そしたらあったんですよ

まずチョッパのブロック図はこんな感じでした
810
こちらがそのICのブロック図
2つのコンパレータがRS-FFに入力してるあたり完全に一致している...
4545
そのICとはなんと


555
です!!!!!


周波数固定型の555チョッパの出力の低さを改善しようとして色々考えてきたけど、最終的に555に戻ってくるっていうね
今回は555をちょっと変わった使い方?をすることで新チョッパと同じ動作をするようにしてます

簡単に回路を作ってシミュレーションするとこんな感じになります。

1
 
赤が出力のコンデンサ電圧で、緑がコイル電流です。
太い帯状になってるのはめっちゃスイッチングされてるからそう見えるだけです。
しっかりコイル電流が一定の範囲でスイッチングされていますね。

拡大バージョン
緑は電流で変わりないですが今度は赤がMOSFETのゲート電圧になっています。
こちらは充電初期のもので、DT比が低いのがわかると思います。

2

電圧が高くなってくるとこんな感じになります。
DT比がすごく高くなってますね。しかしコイル電流値は充電初期と変わりません。

3


シミュレーションもうまくいっているので実際に作ってみました。
サイズは前回の半分くらい

CIMG0060

コイルは炊飯器からとったアレです。詳細不明だけどまぁ使えるっしょwてきな
シャント抵抗はいつもの0.022Ωのセメントじゃなくて0.1Ωを4パラして使ってみました。セメント抵抗が減ってきたしこっちの0.1Ωがいっぱいあるからってだけね

制御回路分離できます。 ちいさい

CIMG0061

そして動く...

と思うじゃん? 
なぜか動かないだよね
は???????また池沼ICかよと思いながらデータシート再確認したんだよ
そしたら「VCTRL Control Voltage 2.9~3.8V」とか書いてあるんだよ
シャント抵抗電圧を直でコンパレータにぶち込もうとしてたので5ピンは0.3~0.4Vくらいになってるからそりゃ上手く動かないわけw
やっぱりシャント抵抗の電圧アンプは必要だったか...

もうやっつけでオペアンプを乗っけたやつを作りました💢💢
設計間違えてピンソケット裏につけるはめになりました💢 

CIMG0062
CIMG0063

1.27mmピッチ基板はいいぞ

CXjYBq7UQAAkKdN

はい
ピンソケット逆につけたせいで制御回路だけ出っ張っちゃってます

CIMG0064


実験風景

CIMG0065

抵抗負荷150Ωで117Vでてます。入力が瀕死の生ちく11Vってこともありますが、出力は弱めで90Wくらいです。 15Vとかにしたら130Wくらいでます。
出力が低いのはコイル電流値を調節できないっていうのが大きいと思う。最大電流の設定値が小さくなってるみたいです。オペアンの増幅率を変えられるようにすればよかったね
まぁ小型コイルガンとかの実験の電源くらいには使えるんじゃない? 


というわけで汎用部品で簡単に新チョッパを作ることができました。
5000兆円欲しい!