ぽんず製造所

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レールガン

NT京都2016に行ってきました

3/20に開催されたNT京都2016に参加してきました。
NT京都関係者、見に来てくださった方々、ありがとうございました。


出展物はなんとか間に合いました(出発1時間前に完成)
こんな感じ




2.5秒で充電が完了するので「準備ができましたので~」って案内してる間に充電できます(


自分は関東住みなのですが京都へは18切符を使って鈍行で行くことにしました。
NT行きたい系関東勢で秋葉原に集合して浜松にある雑学追究室本部へ、そこで一泊させてもらって翌日京都に向かいました。


京都!

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会場ついた瞬間にスマホがぶっ壊れるもNTのふしぎなパワーで復活(あたまおかしい)
自分は屋上出展ですが、この日は雨だったので設営できませんでした。
余りに余った時間に工具を貸してもらうなどする。 

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夕方にはdomino氏のドミノピザパ

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夜はみんなと交流。大人勢はめっちゃ飲んでるし...
写真はtesscraftとふぐちゃんです
去年は動いいてなかったLEDキューブが動いてます。とてもきれい
ふぐのSD-MIDIもすごいですね1台買いました。これを使えばテスラコイル演奏してもPCを壊す心配はないですね。自分もインタラプタ持って行ったんだけど組み合わせてみたら普通に使えた。
てか紹介してない作品もあるけど全部の作品がすごいんだよな

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当日は晴れたので問題なく出展できました。

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お隣には中田氏やKKT、TNKS氏などぱわみあふれる方々が出展してました。海苔巻もなんか放射性クッキーとか言うこれまた危ないものを出展してました。
屋上にレールガン、テスラコイル、缶クラッシャー、缶を溶かせるIH、放射性クッキーなどが集まって結構危ない場所だった気がする

中田の缶クラッシャー、KKTのIH、自分のレールガンを食らった缶の図

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チョッパとか発射ボタンのアクリル工作が綺麗ということで人気でした。
カンパも入れてくださって泣きそう。娘(幼女)にお金入れよう?って言われて入れたお父さんごめんなさい
あとレールガンうるさいって結構言われて住んでる世界の違いを感じました。これでも静かな方なんやで?音速越えてたせいでうるさかったのかもしれない

そしていつの間にかNT京都終了。
今年の出展はかなり忙しくて写真が撮れなかったり他の人の作品が見れなかったのが悔やまれる


今回はレールガンを撃ちまくる気でいたので撃った弾を保存しておいたんですよ

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で、数えたら65発....撃ち過ぎィ!もちろんメンテナンスは一切してないです
出展前はまぁ多くて50発だろうwとか思ってたら大幅に超えてました。
よくレールが耐えたものです。まだ撃てそうだけど


んで一泊して今年は日本橋には寄らずに帰路につきました。
昼飯の共食い美味しかったよ(おろしポン酢牛丼)

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鉄道10時間の旅はきつかったです。

NTで頂いたジャンクは普通に使えるめちゃくちゃ高価なものもあったしよくわからないけどありがとうございました
身内の方々もありがとう
出展するだけじゃなくあこがれの?人と会えたり作品を実物で見れたり技術的な話をしたりととても楽しかった。来年も行きたいなぁ 





おまけ
撮ってもらったレールガン

ゆういちろう氏撮影



芋森撮影
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タンク撮影 
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NT京都にでるぞ

携行型レールガンの方は全く進んでおりません。
というのも今年もNT京都に出展するのでそちらの方を作っていたのです
http://wiki.nicotech.jp/nico_tech/?NT%E4%BA%AC%E9%83%BD2016


出展するモノはレールガンです。去年と同じです。
弾速計は持って行くけど使わないかも?
ちゃぶ台の上でレールガンってことでお茶の間レールガンって面白くね??みたいな(???)


現状こんな感じ

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あと5日もないのに全然進んでなくてヤバイです。なんでもっと早くから作業しなかったんだろう。 あれだ、インフルエンザにかかったせいだ(言い訳)

写真左下のは昇圧チョッパです。 
キャパシタチャージャー用昇圧チョッパ②で作ったチョッパを整備して綺麗に仕上げました。
上にはチョッパの動作コントローラがあり自動充電停止などができるようになってます。停止電圧はロータリーエンコーダーで設定できるようにしてみました。


動作はこんな感じ
250Vで設定してますが若干(大幅に)オーバーしちゃってます
原因はコンデンサ容量が小さい(動画では3750uF)、チョッパの出力が大きい、動作時間の分解能が0.1秒しか無いなどいろいろあるみたいです。
まあ大丈夫だ多分 改良している時間などない。


というわけでNT京都2016をよろしくお願いします。 

サイリスタ部分

レールガンのスイッチにディスクサイリスタを使うことにしたのでいろいろと作りました

アクリルとアルミ

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アルミは電極となり、アクリルで電極とサイリスタを挟み込みます。1枚しかないですがもう片方はフレームと一体化させる予定なのでまだ作ってません。
てかこのアクリル色々失敗してるし暇があったら作り直したい

アルミはアクリルにネジで固定できます。

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ネジを貫通させてるので

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このサイリスタの真ん中の穴にはまって固定されるようにしてみました。

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サイリスタを駆動するためのゲートドライバ(?)も作りました。
スペースに収まるようにしてたらこんなスティックに。サイズ8x54mm

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普通にゲートドライバICで作るのもいいけど電源問題とかなんとかいろいろめんどくさかったので作りました
動作は回路図を見てもらえばわかると思う(パスコン等省略)
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SCRのゲートはPchMOSFETを使ってハイサイドからスイッチングします。今回はFDS4675を使用。
左下のトランジスタ(今回は小型化のためデジトラを使用(小さいMOSFETでも良かったかも))がOFFになっていればMOSFETのG-Sは0VなのでONしません。
Trに電流を流すとゲートがGNDに落とされるのでMOSFETがON、SCRにも電流が流れてONします。
この時、本当にGNDに落としてしまうとゲートの定格電圧を超えてしまう恐れがあります。しかし横にあるツェナーダイオードのおかげで-18Vほどに制限してくれます。ツェナーに電流が流れすぎてもヤバイのでTrのコレクタの上にある抵抗で電流制限させています。

ダーーーっと書いたけどこんな感じ。
あとMOSFETのゲートはkΩ級の抵抗を用いているので立ち上がり・立ち下がりがかなーーーり遅いと思うのでとても気持ち悪いですが、流す電流も少ないしかける電圧もそんな大きくないし駆動時間とかどうせ数msのパルスなのでまぁ大丈夫だろう...多分
どうでもいいけどサイリスタ駆動回路ってネットにある資料少ない気がする


動作試験。
マイコンから1msの信号を送ってサイリスタを駆動させてみます。サイリスタには24V掛けて1Aほど流します。
なんとなくLEDつけた。

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黄色:マイコンからの信号
水色:MOSFETゲート電圧
ピンク:サイリスタのゲート電圧
青:サイリスタのアノードにかかってる電圧

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完璧に動作(シミュレーション通り)している!!
ゲートを一度ONしてしまえばずっと電流が流れるというサイリスタの特性がよく分かります

MOSFETのゲートの立ち下がり...予想通りかなり遅い200usもかかってます
それとちゃんと18Vに制限できてるね

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ついでに立ち上がり
まぁ立ち下がりよりは早いですが

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サイリスタ部はこんな感じです。
そろそろフレームを作らないと先へ進めないです
フレームは全体的にアクリルで作ろうと思いますが、アクリルがないので注文しないと
アクリルで作るとasp氏コイルガンのパクリになりそうで怖いですってか設計図の時点ですでに......人の作品を見てるとなんか似てしまう
と言い訳しておく 

レールガンを携行型にできるかもわからんね

久しぶりの更新ですがとりあえずおうち引っ越しました
その影響であんまり工作ができてないのですがそれまでにやったことかきます

NT用れるがんでは400Jで効率2.3%とかいうまぁまぁな効率を記録したわけです。音速超え、出力10Jくらいです。
そこでちょっと思いついたのですが、400Jって意外と持ち運べそうだし携行型レールガンワンチャンあるんじゃね...?って
目標は音速超え、出力10J以上効率2%以上とします。 


スイッチ。
スパークギャップスイッチや電解孕みなどは大電力を扱える利点はありますが、溶着するし効率も悪いし接点もいずれ消耗してしまうので携行型は半導体化が不可欠です。
今回はこのサイリスタを使います。スペックは1.2kV560Aパルス6.3kAです。これくらいのスペックだと何kJとかいけるんじゃないかな(よくわからん)(インダクタを挟めば云々かんぬん)

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電極となる適当なアルミバーと端材アクリルを切り出して挟み込んで完成じゃ

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雑だけど試作なので問題ない


で、あとは普通に配線して撃つだけ。
レールガン本体はNT用れるがんでいきます。
充電はZVS不ドライバーを使ったよ

結果

CSS4d2MVEAAxe5K

普通に音速超えてるやんw
コレは期待できそう

入力486J
出力412m/s 6.79J
効率1.55%
でした。1.5%程度でも弾が軽いから音速超えちゃったんやね


もう一回撃ってみると

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500m/s超えました。
出力538.7m/s 11.608J 
効率2.611%でした。
実はこの子の効率過去最高記録だったり。 


動画



ZVSドライバーのチャージ音がかっこいい
電圧とか初速は見ての通り
出力413.2m/s 10.244J
効率2.213%

という感じで意外と携行型も夢ではないようです。
目標も軽々と超えてしまったので効率3%超え目指そうかなーって思ってます。
いいこと思いついてたりするし、あのなかた氏とお話してたらいいこと聞いたんで早く実験してみたいなぁと思ってます(するとは言ってない)
現段階では充電回路が問題になってます。ZVSドライバーは安定性がないしチョッパは出力若干低いし

そういえば携行型構想を考えてる最中に外人が携行型レールガンを作ったという記事がTwitterで流れてきました。
http://www.gamespark.jp/article/2015/10/19/61052.html 
いやーなんか先越された感じがしてなんとも言えないですが....ってこれデカすぎやん!本人も重すぎてすぐ床おいちゃってるやんけ...この1/4くらいの大きさで作れたらなーと思ってます
でも流石は海外見た目がロマンがあるなぁ
記事をよく読むと殺傷力がーとかいってますのであまり威力を求めるのもいけないかもしれませんね。出力10Jでもかなりの威力があるしね。でも兵器として作ってるわけじゃないんだよ僕は
兵器として作ってるわけじゃないけど傍から見たら兵器作ってるのと一緒だもんねーうーむ 


それとなんとなく三相インバータとか作ってた

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基板が三層になってます 三相だけに
ゆーて各基板ともスペース半分以上余ってるからただの基板の無駄なんだよね
マイコン→ゲートドライバ→MOSFETって感じでシンプルな作りになってます。
三相インバータとして作りましたが、プログラム次第で2つの半橋だけ動かして単相を出力したり色々できます。

なんかから剥ぎとった三相モーターを回してみてます 
 


精密?な制御はしてないのですぐに脱調します。

とりあえず引っ越して少ししか経ってないのでまだごちゃごちゃしてるし片付いてもどうせその頃にはテストとかもあるから工作の進捗スピードは0に等しいかもしれないね

PICマイコンで波形を取る何かを作った

電圧波形を見たいけど、オシロスコープを持ってないので波形を見ることはできない。
その見たい波形というのは周波数もそれほど高くないし連続的に見る必要はないので、マイコンでちょっとした記録装置を作れそうだったので作ってみました。

仕組みは、マイコンで一定の間隔でAD変換を行って記録、ある程度のデータが取れたらPCに送信してExcelなどの表計算ソフトでグラフ化してみるというものです。
波形測定にPIC12F1822、PCへの送信にPIC18F14K50を使ってます(自分が頭悪すぎてマイコン1つにできなかったんだよ)
波形測定中は12F1822に測定と記録だけに専念させて、あとからURATで14K50→USBでPCの順で送信します。
12F1822はRAMが128byteなので8bitのADCにしても100個ちょいくらいしかデータが取れませんが、とりあえずよしとします。ADCも8bitで十分だし。
14K50は12F1822からUARTで送られてきたデータをUSBに変換(?)してPCへ送るだけです。


ブレボで実験中
RC回路でコンデンサを充電した時の波形を取ろうとしています。

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実際にとれた波形がこちら。条件は0.147uFと10kΩのRC回路
OpenOffice使ってみたけどまだ使い方がよくわかっていないのでその辺は勘弁

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ビット数とか色々妥協したところはありますが、なかなかといい感じに取れてます。


入力を浮かせてみたらこんなんなった。当たり前だけど

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ん?コレって......レールガンの波形取れるんじゃね?とか思いつきましたので
ブレボから基板に移植。
レールガンとPCをつなげるのは気持ち悪い...というか危ないので、12F1822単体で波形を取ったあとに14K50と繋げられるようにしました。

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取得したデータをPCに持ち帰る際に12Fの電源が切れるのでデータを一旦EEPROMに書き込んでおくようにしました。PCに送信するときはEEPROMのデータを送信すればいいわけです。

シャント抵抗を利用する方式で電流波形を見てみたいと思います。
シャント抵抗は直径2mmの銅線を5cmくらいにカットして0.25mΩのものを作りました。尚mΩ級の抵抗値を測れるテスターとかは持ってないので抵抗値は計算で出だしてます。ちょっと不安
マイコンのADCが5Vまで測定できて0.25mΩなので最大20kAまで測れるはずです。


実際に撃ってとれた波形
レールガン2号機, 電解300V, 33.6mF, サイリスタ

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コレ本当にちゃんと波形取れてるのか???って感じです......
EMPの影響もありそうだし......
電解コン300Vでピーク14kAも流れてるし電解コンでそんなに流れるのかよって
あと本当はシャント抵抗じゃなくてロゴスキーコイルとかのほうが正確な値が出たはず。
測定方法やノイズ対策、プログラムなど色々なところに問題があったので信用ならないデータだと思う。

もしコレが本当の波形だとしてもレールガン的にはすごく効率悪い波形だよなぁ。


うーん、作ってみたはいいけどいちいちPCに送信するのめんどくさいかなぁという感じです。
まぁ本来欲しかったデータはとれたからそれでよかったんだけども。
はぁお城欲しい 
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