ぽんず製造所

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電子工作

回生コイルガンを試してみた

なんか最近コイルガンが作りたくなってきたので、回生型コイルガンの回路を試作してみました。
回生コイルガンというのは、スイッチング時のサージを回収して次撃つ時の電力にしようっていうやつです。他にも利点は多々あるのですが面倒なので割愛します。
基本的にはHigashino氏の回路を参考にしていますが、ここにコイルの電流を測定して電流値を一定に制御するというもの取り入れてみました。
具体的には、シャント抵抗で電流を測定→コンパレータで基準値と比較→低ければON、高ければOFFというように素子をスイッチングします。
LTspice上の回路と波形。赤がMOSFETのゲート波形(上下のMOSFETとも同相)、緑がコイルの電流波形です。大体40A付近で定電流になるように制御されてますね。
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キャプチャ


実際に作ったものがこちらです。
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撃ってみました。コイルはなんか奥の方から発掘した昔作ったやつです。通電時間5ms、電流30A、コンデンサ電圧360Vです。

意外と強かった。

コイル電流
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コンデンサの電圧波形(水色)
(黄色はコイル電流(のようなもの)、ピンクがMOSFETゲート波形)
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コイルに電流が流れると電圧が下がっていきますが、流れを止めた後に若干電圧が上がっています。これが回生です。
今回に関しては威力がどうとか効率がどうとかというよりも回路を試してみたかったのでこれでよしとします。

NT京都2018に出展してきました

今年もNT京都に出展してきました。
毎年おなじみのお茶の間レールガンの他にVVVFインバータも展示してきました。

こちらはレールガン
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ぐり氏の出展物が鉄道関連なので連動させてみようぜーwwとか言うノリで、インバータはぐり氏の出展スペースに置かせてもらいました。
vvvfinv

今回射撃したレールガンの弾です。
写真には41発しかありませんがTwitterにて1発床に落ちてたとの報告をもらって、合計42発撃ったようです。
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レールガン発射時の画像(撮影:ぐり氏)
発射1
発射2

来場者の方、NT京都関係者の方、ありがとうございました。

ネタがない

最近は特に何もしてないです。書くネタもないので、今年咲いた秋月の彼岸花でも貼っておきます。去年買って植えたら咲いて今年も咲いたので2回目ですね。

9/12 気づいたら芽が出てました
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9/13 茎が伸びてる
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同日夜 朝と比べても伸びてきています
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9/14
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9/15 伸びるのが早いです
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9/16
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9/18 KKTと違って皮が剥けました。スルムケ! 身内ネタ失礼致しました
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9/19
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9/20 そろそろ出そう
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9/21 咲きました!
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9/22 それなりに咲いてきました
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9/24 満開です!
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9/28 数日後には枯れてしまいました。かなC
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9/29
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10/2 あーあ
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10/11 久しぶりに覗いてみると花の茎の根元からちっちゃい葉っぱがワサワサ出てきてました。かわいい。茎はまだなんか残ってます...
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現在は茎の部分は消滅してめっちゃ葉っぱが大きくなっています。
今年もきれいな彼岸花でした。



話変わりまして某高専の文化祭に行ってきました。

Xe氏作 電気自動車...?
誘導電動機とインバータとバッテリをゴーカートに積んだそうです。試乗させてもらいましたが結構スピード出ます。3人乗っても大丈夫です。写真に写ってるのはXe氏とたまごさんです。これを3日で作ったって言うからヤバイ
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Xe氏作 電車...?
誘導電動機とインバータとバッテリをフレームに積んだそうです。試乗させてもらいましたが結構スピード出ます。
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タマゴさん作 DRSSTC
おっきいです。なんだかんだでこのサイズの稲妻を生で見るのは初めてなので興奮しました。
キーボードが用意されており誰でもテスラで演奏できるようになってました。
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弾いてるのは作者本人です。テスラ作れてピアノ弾けてこの人つよい。回路構成もなかなかキチガイでなんで素子が潰れないであんなにもよく放電するのか不思議です。


ここは特等席ですね!手を伸ばせばもう放電に当たりそうな場所です。
たまごさんによる生演奏です。



ジャパリまん
焼きごて作者はセンスないさん。なんと手動フライスでこの曲線を出したらしい。頭おかしい。
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Xe氏作 VVVFインバータ
不調だった模様で動いていませんでした...写真撮り忘れました。

代わりと言ってはなんですが、自分もなんとなくVVVFインバータ持ってったらなんか飛び入り展示してしまいました。
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ぶん回してんのはできたてほやほやバーサライタです。テープではっつけてるのでいつぶっ飛んでいってもおかしくないです(危ない)
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そういえば加減速ボタンを作りまして適当に回して遊べるようにしました。プログラムにはとりあえずいろんなVVVFパターン入れておきました



文化祭非常に楽しかったです

VVVFインバータ作った

前から作ってみたいと思っていた三相インバータ、いわゆるVVVFインバータを作ってみました。VVVFといえば電車のあの独特な音、アレを聞きたいんです。

プリント基板発注しました。
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黒基板いいですよね。本当はつや消し黒が良かったですがちょっと高かった。

電動機はAC200V駆動ですが、AC100Vから動かせるように倍電圧整流...ではなくPFCを搭載しました。
インバータ部はハーフブリッジドライバを使用したもので特に変わったことはないです。
制御はいろいろ応用ができるよう、基板にマイコン等は搭載せず、外部から直接三相の信号を入力するようになっています。各相に電流センサも付けたので本格的な制御とかして遊べそうです。ついでに信号入力、電流検出出力は絶縁されているので安心です。あと絶縁DCDCも積めるようになっていて、ゲトドラ用電源から制御用電源も生成できます。


まずはインバータ部だけ作ってみてテストしてみます。
素子は裏につけるようになっています。
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まぁもちろん死ぬわけ(原因不明
死んだ素子は足を曲げておくとわかりやすいです
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素子が悪そうなのでいろいろな素子で試してみてるところです。
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時間がなかったので結局IGBT使ってゴリ押しすることにしました......
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無事に動いてくれましたのでPFC部も作ってフラックス洗浄しました。PFCはNCP1654を使用したものです。
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基板の下に放熱器と称したアルミ板をくっつけ、その下にインレット、ヒューズ、スイッチ、ゲート用電源を載せて完成です。いろいろ雑ですがもう本当に時間がなかった
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素子はほぼ発熱しないのでこの程度のアルミ板でも十分のようです。

制御には最初PICマイコンを使おうと思っていましたが、処理能力が足りなかったのでMbedを使うことにしました。初めての32bitマイコン、初めてのMbedでしたが、1日で基本的なことが覚えられたのでMbedは素晴らしいと思います。
なおボードはぐり氏設計のLPCXpresso11U68互換ボードです。設計ミスがあるということで安く頂きました。
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そんなわけで動作確認です。
E231系の墜落インバータにしてるつもりです。

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1パルスモードに移行するときにガタンという振動が出てしまうのでその直前までの回転数までにしています。この振動は今後の課題ですね。
文化祭で展示するために急いで作ってなんとか回すことが出来て良かったです。暇があればもうちょっといろいろなところを改善したいです。

ふぇぇずしふと

1ヶ月くらい前のことですが、フェイズシフトフルブリッジ回路の実験をしてみました。
フェイズシフトフルブリッジというのは、フルブリッジ回路のアームごとの位相をずらして出力を可変できるというものです。

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アームの位相が同じならば負荷に電流は流れません。

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半分ずれた時は負荷には少しの期間だけ電流が流れます。

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完全にずれた状態、つまり普通のフルブリッジの状態では常に電流が流れます。

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出力可変ならPWMかなんかでやればいいじゃんと思われるかもしれませんが、フェイズシフトならデューティー比を50%固定で出力可変できるので、GDTなどPWMに向いていない回路で使用できます。
あとスイッチング損失を低減できたりするみたいです。



実験風景 きたない

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自分がこんな回路の実験するのはもちろんテスラコイルを作るためなのでほぼテスラコイルと同じような回路構成となっています。
適当なLとCで共振回路を組み、フルブリッジで駆動します。CTで共振電流をフィードバックして動かすようになっています。


波形です。
黄色と水色が各アームの出力(というかこれはゲート波形だけど)、ピンク色が電流波形です。

これは出力小=位相がほぼ同じ時の波形です。
位相が若干ずれてる程度で電流もそれほど流れていないのがわかります。

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そしてこちらが出力最大=位相を完全にずらした時です。
電流が先程よりかなり流れてますね。

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そんでもって全期間?を見た波形。
黄色に対して水色がずれてるのがわかります。電流値も小~大までありますね。

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全体図。電流値を徐々に大きくしています。

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んでもってQCW用の波形にしてみました。若干回路の調子が悪いです...

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でもまぁいい感じですね。
で、なんとなくこのままテスラの1次を駆動してみたら...

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放電出ちゃった....
5000兆円欲しい!
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