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。

電子工作

3レベルVVVFインバータを作った

Twitter上で最近またVVVFインバータを作るのが流行っているようでしたので、自分もインバータを作ってみました。他の方は2レベルを作っていたので、自分は3レベルインバータで対抗しました。

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個人での3レベルインバータの作成例が見つからずいろいろわからなかったので、とりあえず試作ということで手探り状態(?)での制作となりました。
そんなわけで基板の無駄が多く、また別基板があったりしてキレイに収まってません。
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真ん中がメインのインバータ基板です。左が倍電圧整流回路で、コンセントから141Vと282Vを生成します。右が制御用のマイコンボード(Nucleo)といつもの操作ボタン。

後ろ側
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回路構成はT-NPCです。
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とある人から大量に絶縁DC-DCコンバータを頂いたので使ってみようということで贅沢に使っています(でも絶縁電源使わなくても作れるし、使いたかっただけ感...)。絶縁DCDCとゲートドライバ付きフォトカプラ(TLP250H)でパワー部と制御部は完全に絶縁されています。やっぱりこの方式だとGDTやブートストラップ方式と違って楽にゲートドライブできていいですね。

基板についているICはマイコン(PIC16F18325)です。禁止入力保護、相補波形生成、デッドタイム生成を行っています。制御ソフトのミスによる回路の破壊防止と、ソフトの単純化・軽量化が目的です。
パワー素子が無駄に強いのを使っているのはそれしかなかったから。スペック不足で飛ばすよりはいいかな...。

あと一番やべーのが、スナバあたりの設計がよくわからなかったので、スナバレスにしている(になっている)ところです。素子のターンオフをめっちゃ遅くして過電圧の発生を抑えています。
ちなみに緑のスナバコンっぽいのはスナバコンとして機能してません


東武30000系風のデータを作って回してみました。
非同期の周波数が上がる直前の捻れるような音が好きです。


オシロの下の黄色と青の波形が相電圧、上の紫が線間電圧(オシロ内で計算)です
ちゃんと3レベルやろ?

というわけで3レベルVVVFインバータを作ることが出来ました。次作るとしたらもうちょっと綺麗にまとめて作れたらいいなと思います。続きを読む

WS2812Bを使った3*3*3フルカラーLEDキューブ

LEDキューブを作るとなると、単色ならまだしも、通常の4端子RGB LEDだと配線が面倒なことになってしまいます。
そこで登場するのがWS2812Bです。WS2812Bはデータを送って点灯できるマイコン内蔵型のフルカラーLEDです。デイジーチェーンで接続できるので複数のLEDを1本の信号線で制御することができます。つまりこいつを使うと配線が非常に楽にできるわけです。(WS2812Bの使い方や詳細は他所をご覧ください...)
今回はそのWS2812Bを使ってLEDキューブを作ってみました。
WS2812Bをキューブに使ったらどんな感じになるのか、表面実装タイプのLEDでもいい感じに見えるのかなど、試験的に作ってみた側面が大きいです。

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USB電源で駆動でき小型で手軽に動かせます。


回路自体はこんなに簡単です。
マイコンにWS2812を繋げてるだけです。あと電源とか。
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マイコンはPIC16F1705です。WS2812B系のLEDはデータ波形生成がチョット大変ですが、PIC16F1705のペリフェラルを使うことで簡単に生成できます。詳細はこちらをご覧ください。
表示させたいデータを適当に作ってSPIにぶん投げたら点灯できます。


特に書くこともないので制作風景を載せておきます。

スズメッキ線にLEDを直接はんだ付けしていきます。
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3枚(?)作ったら試験点灯をさせてみます。
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点かなくて草
どうにもWS2812B系はハンダの熱に弱いらしく壊れてしまうようです。熱でパッケージが膨張して中のボンディングワイヤが切れるらしい。まぁ今回はずいぶん前に買った在庫品や中古品を使ったというのもありそうです。
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壊れているLEDを交換し全点灯したら
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立体的に組み上げていきます。ちなみにここでもハンダするのでLED壊れました ブチギレ
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点いた。
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ちなみにここまでで10個くらいLED壊しました。半田鏝の温度低めに設定してたのに。クソLEDだな
なおめんどくさかったのでLEDにパスコンは付けてないです、皆さんは付けましょうね(

マイコンを載せたりする基板は目立たないようにマジックで黒く塗りました。
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LEDと各部品をはんだ付けしました。あとケースと合体用のアクリル部品とかも付けた。
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ケースは黒のスモークアクリルを切り出し、アクリル用の接着剤を使って箱状にしました。
接着下手クソなのでズレました。下手クソ具合は完成写真でもよくわかります、接着面が汚いです。
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USBコネクタ用の切り欠きとか。
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ケースと基板を合体して完成。黒スモークアクリルのおかげで、点灯してないときは黒い謎の箱、点灯するとLEDが浮き出てきていい感じです。
あっあとアクリルに反射してLEDの数が少ない割にいっぱい点灯してるように見えていいね(?)


良いインテリアが出来て良かったです。

電光掲示板を作った

完全な思いつきで、単色の横64x縦16の簡易的な電光掲示板を作ろうと思います。
まずは8x8のマトリクスLEDを4つ並べて16x16のマトリクスを作ります。これハンダするのめっちゃ疲れる
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とりあえず動作確認です。
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当たり前ですがダイナミック点灯です。LED自体は74HC595を使って表示していて、NucleoからSPIでデータを送っています。
写真下側の595は列を駆動していて、右側のは行を駆動します。ただし行には最大2.5Aくらい流れるのでMOSFETでドライブしています。

同時にソフトウェアの方もちまちま作っていきます。
モノクロビットマップで画像データを作ってマイコンに入れて表示してみました。
(最終的に横64になる予定なので64pxで画像を作っています)
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(実は2列おかしい)

うまくいっているようなので、さらにこれを3枚作ります。1枚でメッチャ辛かったのに+3枚はヤベかったよ
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アルミアングルを切り出してフレームとして4枚合体します。その後黒スモークアクリルを取り付けて見やすくします。
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ちゃんとした制御基板も作ります。メインマイコンは11U35です。
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これでハード的には完成です。
ソフトの方は、SDカードに入れておいたフォントファイルを読み込んで表示できるようになりました。動画内ではただフォントデータを表示しているだけです。

フォントは東雲フォントを使用させていただきました。ちなみに元のフォントファイルはマイコンでは処理しにくい形だったので、スクリプトで変換してからSDカードに入れています。

あとはもうプログラムをゴリゴリ書いたら完成です。

なんか動画だとチラついて見にくいですが実際は普通に見えます。
表示したい文字を書いたテキストファイルをSDカードに保存するだけでその文字を表示することが出来ます。ついでにモノクロビットマップファイルも表示できる機能もあります。

という感じです。いい感じの締めも思いつかないので以上です。

リポの設備を揃えた

タイトルのとおりです。回生型コイルガンのバッテリーにリポを使おうと思い、設備を一式揃えてみました。初期投資ってお財布に厳しいですよね。

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何が良いとかよくわからなかったんで適当に選びました。リポ本体と充電器の他、安全保護バッグみたいなものも買ってみました。これに入れておけばリポが燃えてもバッグが耐えて被害を軽減する、というものらしいですがどんなもんなんでしょうかね?バッグに頼りすぎてもアレなんで気休めということにしておきます。

充電器はAmazonで安かった物を選びました。


ACアダプタは家にあるだろーーーーとか思ってたんですが、この充電器のDCジャックが内径2.5mmのものらしく、家にあったのは2.1mmで使えませんでした...
あとなぜか液晶の保護シートが付いたまま組み立てられてました。
というわけで分解して、DCジャックを2.1mmの物に交換し、保護シートも剥がしておきました。

分解したときに撮った写真です。思ったよりしっかりしていました。
IMG_-pjam3v
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DCジャック部分を改造したくない場合は秋月にあるこういう変換コネクタとか使えばいいかもしれません。
DCプラグ変換プラグ 2.1mmメス⇔2.5mmオス
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-00179/

まぁこれでリポを自由に使えるようになりました。

回生型コイルガン-サブ基板

操作ボタンとディスプレイを載せたサブ基板作りました。

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ディスプレイには白のOLEDを使ってみました。
またこの基板にはトリガボタンや弾丸検出センサも接続する予定です。
メイン基板とサブ基板はUARTでデータをやり取りします。

コンデンサに貯められた電圧とエネルギーを表示してみました。

この表示は気に入ってる(けどテストだから後々変える)


ソフトウェアの方も少しずつ進めています。
今まで通電時間は定数で指定していましたが、変数で設定できるようにしたり、コイルの端から端への移動時間を測れるようにしました。

で、うまく測れるか試すために試射をしてみましたが、どうもセンサがスイッチングノイズの影響を受けて誤作動してしまうようで、正常に動作してくれませんでした。
そんなワケで、試しにマイコンの入力ピンにRCフィルタをくっつけてまた撃ってみたんですよ、

そしたら
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おわかりいただけただろうか
なんと跳弾した弾がちょうどバスとMOSFETのドレインに当たってショートしたんです...
そのMOSFETはONになっていたのでMOSFETには過電流が流れるわけで、当然素子死亡...巻き添えでゲートドライバも死亡しました...
誰かが跳弾でモニター割ってましたしちゃんと安全確保しないとだめですね

基板を修理しましてリトライすると正常に測定することができました。

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一番最初の0はエラー番号(何かエラーが発生した場合0以外の数字になる)で、その後ろの数値が測定値で、1段目の最初から1段目の終わりまでかかった時間、2段目、3段目といった具合で表示しています。
数値が小さいほどかかった時間は短い、つまり弾速が速いということになります。
画像の数値では段が上がっていくほど値が小さくなっているので、どんどん加速されてることがわかります。

そろそろコイルガンのフレーム作らないといけないけどどうも気が乗らないんだよなぁ...
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