ぽんず製造所

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VVVFインバータ

新型モハラジオ案(失敗)

VVVFインバータなどの音などを聞くことができるモハラジオ(http://www.moha-radio.org/)というものがあります(詳しくはHPを御覧ください)。
モハラジオはVVVFインバータやモータから発生する磁界を検出して音声として得る仕組みになっています。そのため、車内の話し声などに影響されず、純粋にVVVFの音だけ得ることができるわけですね。


さてここで、本家では磁界を検出していますが、電界からの検出もできないかと考えました。
特にメリットも無さそうな感じもしてましたがまぁとりあえず実験してみました。


結論から言うとほぼ無理でした。


回路図
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2つのアンテナで信号を取得、差動増幅回路で両者の差分を得るようになっています。

実物
試作&定数を変えまくる&実車で扱えるようにした結果がこれです。ひどいけど許して
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結果
写真は自宅でVVVFインバータを動かして得た波形です。
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青、ピンクがアンテナ直接の波形です。うねうねしてるのがハム成分でカクカクしてるのがVVVFの成分です。で、その差分が紫です。ちょっと打ち消しきれてないですがまぁいいでしょう

アンテナは針金、金属板などいろいろ試してみましたが、本質的にはあまり変わりませんでした。感度が変わるくらい。
アンテナ同士の距離もいろいろ試してみました。ハムが打ち消せればいいのでハム成分が同程度になるような場所を探しました。


というわけで少なくとも何かが取れることがわかったので実車にて録音してきました。がほとんど取れませんでした。スペクトルを見ながら録音してたのですが、うっすらこれVVVFの音...?みたいなのが現れた程度です。


もうすこし実験を重ねれば改善されるかもしれないですが、そんなことするくらいなら既存のモハラジオできれいに取れるようにしたほうが良さそうです。

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

回生型コイルガン-メイン基板①

5月はあんまり作業しませんでした。
回生コイルガンの試作回路を参考にして、本番用の回生型コイルガンのメイン基板を作り途中というところです。
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まずは充電回路作ろうな~~と思って昇圧チョッパまで作ったんですよ
んで動かしてみたら電流検出がなんかうまくいってないっぽくてだめだったんですよ
それから萎えて何もしてないという状況です。


あとは久しぶりにVVVFカート乗りました。
前回乗ったときにインバータが燃えたので作り直しました。なんかまた燃えそうなのでやる気ない基板になりました。
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あと後輩くんがカートにヘッドライトとテールランプつけたいって言ってくれたので、LEDドライバをパパっと制作


209系(GTO)風の音で走らせてみました。


やっぱこの乗り物は楽しいです。

VVVFインバータを搭載した乗り物

VVVFインバータと三相誘導電動機を載せた乗り物を作りました。
レールの上走るやつ作ってみたかったけどレール引くスペースなんて無いんで台車のように普通にタイヤにして色んなところ走れるようにしました。そのおかげで、電車なのか台車なのか電気自動車なのかよくわからない"乗り物"が出来ました。

動画です。
学校で作った関係でこれくらいしかネット上には上げられないのです...


京急新1000形風の音にしてみました。減速も音階なのは仕様です。

電源は12V鉛蓄電池を4直にして48Vとしています。そこから昇圧チョッパを用いて280Vまで昇圧、VVVFインバータを通して三相誘導電動機を回す構成になっています。電動機は1.1kWのものでそれなりにパワーがあり、加速が思ったより強くて楽しいです。ちなみにチョッパは一応1.5kWで設計しました。

運転台(?)にはマスコン、速度計/ノッチ表示、VVVFパターンの設定、非常停止スイッチがあります。
マスコンはロータリースイッチと3Dプリンタで作ったギアを組み合わせていい感じにカチカチ操作できるようにしてみました。楽しい。
VVVFパターンの設定というのは予め用意されたパターンをロータリースイッチで切り替えできるようにしました。その日の気分で色々な電車の音を楽しめます。
速度とノッチの表示機はこんなん。バーLEDを無駄にフルカラーにしてみたり。
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まぁあれですこれは作りたいから作った要素しかない作品です

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。
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