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。

PICマイコン

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...

コイルガン用弾速計完成

前回の記事の続きです。

操作できないスイッチですが、結局スイッチに基板重ねて高さをかさ増しして解決しました。
一応3Dプリンタでつまみ作ったんですけどね、小さすぎて折れて没になりました。
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ネジも皿ネジにしてフラットな感じに仕上げました。
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というわけで完成です。
測定範囲は0.100~999.999[m/s]です。
弾を自由落下させて測ってるとそれっぽい値は出たので良しとしましょう。
まぁ実際精度はどれくらい出てるか知りません。誤差も大きそうです。おおよその速度を知るには十分でしょう。

コイルガン用弾速計ほぼ完成

前回の記事の続きです。

とりあえず時間を測れるようにしました。
TMR1を使ったハードウェアでの計測なので分解能が31.25nsもあります。~100m/sくらいまでしか測らない予定なので正直そんなに分解能がいるかと言われると微妙(1km/s級にもなるレールガンとかの場合は有用と思うけど)。むしろ他の誤差のほうが大きそう。
TMR1がオーバーフローした場合は、ソフトでオーバーフローしたの回数をカウントしていきます。
そんでもってセンサ間距離[mm] / (31.25[ns] * カウント値)の計算をすれば弾速が出せます。
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あとはケースの加工とアクリルの部品を作って、
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基板と組み合わせます。
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すると、弾がパイプを通ったときにセンサが反応してくれます。

当初危惧していたフォトリフレクタ式のセンサはうまくいってくれたようです。

そしたら適当にケースの中に基板ぶち込んで完成!
DSC_2963

と思ったらスイッチの持つところが短くてケースから出てこなくて電源を入れられないっつうね

動画を見てもらえればわかると思いますが前回の値を記憶してくれるようにしてみました。

フタを開けるとこんな感じです。電池交換とソフト書き換えが簡単にできます(電池ボックスの横のピンヘッダから書き換えられる)
DSC_2965

後々3Dプリンタでスイッチのつまみ作ろうと思います。それを取り付ければ本当の完成ですね。

新しいコイルガン用弾速計の基板

現在コイルガンを制作中ですが、実験するにあたって弾速計の必要性が出てきました。
以前にも弾速計を作りましたが、口径が小さくて新しいコイルガンの弾を測定できないという問題が発生しました。というかあの弾速計どっかいきました。
そんなワケで新しい弾速計を作ろうと思います。

とりあえず基板を作りました。


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画面には良さげなLCDを使ってみました。黒背景で白文字かっこいいですよね。マイコンにはPIC16F18325を使いました。
回路は3.3Vで動きますが、乾電池一本で動くようにしたかったので、HT7733Aを使って昇圧しています。
そして今回、センサーにフォトインタラプタではなく、フォトリフレクタを使う試みをしました。裏側の下の両端に付いてる黒いのがそれです。
今まで作ってきたものは、片側に赤外線LED、反対側にセンサを配置していました。これでは部品の配置がばらばらになり配線が面倒でした。フォトリフレクタを使うことによって基板一つで完結させることができます。しかし欠点もあって、局所的にしか反応してくれないのでBB弾などの測定は難しくなります。しかも、使ったセンサの感度があまり良くなくて、センサから数mm程度の高さまでしか反応してくれません。まぁこの辺は調整でなんとかできるかもしれません。
そんなワケで、念の為フォトインタラプタ型に改造できるように設計しておきました。

ちなみに画面に表示されてるのはハード検証のための仮ソフトで、両端のHはセンサの反応状態を表しています(反応時H、無反応時Lと表示)。
現在は基板が完成しただけで本ソフトウェアとケースに手を付けてないのでちょこちょこ作っていこうと思います。

自動二次コイル巻き機

もう1年近く前になりますが、自動二次コイル巻き機を作りました。記事書いてないことを思い出したので今書きます。

テスラコイルはあの二次コイルを作らなければもはやテスラコイルとして成り立ちません。
でもコレを巻くのは非常に面倒で大変。1000回くらい巻かなければいけません。
ということで自動でコイルを巻いてくれる装置を作ってみました。
今までも電動ドリルの先に塩ビパイプを取り付け、半自動で巻けるようにしていました。
しかし、巻いてる時の調整は手で行わなければいけませんし、巻数もカウントできません。巻数は使った銅線の重さを量る、または巻取り長を測って線の直径で割ることで大体の巻数は算出できますが、スキマや誤差で正確には測定できません。
そこで、巻数をカウントできて、調整も自動でしてくれる、というのを目標にしました。

まず。正確に巻数をカウントするために、今回は巻取り用モーターにステッピングモーターを用いることにしました。DCモーターでもいいですがフィードバックが必要になると思います。
次に、線を巻いていくと巻くべき場所が移動するので、巻く場所を調整する必要があります。
これも正確に移動させる必要があるので同じくステッピングモーターにします。

そんでもって適当に回路を作りました。

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左から、制御回路、モータードライバ基板、ステッピングモーターです。
制御回路には秋月の福箱から出たものを使ったり、部品箱の奥底にあったものを使って、極力お金をかけないようにしてみました。部品の消化にもなるし
モタドラはなんだか大げさですが、学校に大量にあったICをいくつか頂いてきた(許可済み)ものなので文句は言えないです


次に巻き取るところを作りました。

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真ん中にコイルをセットします。 
一応最大40cm程度のコイルまで巻けるようにしました。右側の板は下のアルミ棒に沿って移動できるようになっているので任意の長さで調整できます。

巻線を自動送りするところも取り付けました。ネジ送りになっていて細かな移動が可能なはずです。

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これは巻線を掴む部分です。
こんな感じで線を通したらフタで挟み込みます。

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布を使ったのでいい感じに線を摘んでくれます。ネジで挟み具合を程よい感じに調整することも出来ます。ピッピッって糸が張る感じです。



さて、この時点でハードはほぼ完成なのでテスト用プログラム書いて動かしてみました。
この時ステッピングモータは二相励磁で動かしていて、その分解能が低かったためか、モータが思ったよりガクガク動いてあまりよろしくありませんでした。
そこで、マイクロステップ駆動というものでもっと細かな制御をすることにしました。電流値を細かく制御するらしいのですが、マイコンで制御するのは大変めんどくさそうなので専用ICのTB6608FNGつ使うことにしました。

制御基板のLCDの裏は空きスペースとなっているのでそこに実装しました。

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結構発熱しそうだったので銅板貼っつけてその上にIC載せました。配線はUEWでやりました。
そしてその上にクールスタッフ貼って放熱はバッチリです。(結局、実際動かしてみると思ったより発熱しませんでした...)

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結果として制御基板とMDが合体して1枚になり、ステップ数も細かくなり、モータの制御も楽になって一石三鳥です。
ついでにDCジャック付けました。

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基板を取り付けて完成です。

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全体的にかなり雑な作りなのは、急いで作りたかった・安く済ませたかった・まぁでもそれなりに使える、を求めた結果です。許して


ソフトはこんな感じになりました。



turnsは巻いた数、densityは巻取り間隔です。横の矢印は巻く方向とかです。
RotationModeはコイル側だけ回します。ニス塗りのときに有用です。MovementModeとかは送り位置の調節とか用です。


VU管とはこんなの作って連結します。

DSC_1145


試しに巻いてみました。途中で間隔を変更しながら巻いてるのでこんな感じになっています。

DSC_1138


本番用コイル(約800巻)を巻いてみました。動画は40倍速にしていますが本当は約10分かかりました。



出来たやつ
DSC_1188

782回巻いたらしいです。
DSC_1184

キレイに巻くにはどうやらセッティングにコツがいるようで、それまでUEWを結構無駄にしてしまいました。あまりにも雑に作ってしまったので精度の悪さや歪みなどがあり、その影響もあると思います。
しかし手巻き/半自動巻よりかだいぶ楽に制作できるようになったので良かったです。
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