ぽんず製造所

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実験

簡易レールガン

ネットで公開されている自作レールガンの中でも、自分の作るレールガンは小型で簡易的な(お粗末な)部類の物だと思いますが、これをさらに簡単にできるかと思い試作してみました。

C1oK19ZUAAA7Miy

サイズは大体5cm程度です。
レールは入手が簡単でしかも安いVVFケーブルの芯線を使用しました。レールは撃つと損傷し交換することもあるので安価なのは重要ですね。
今回は平角銅線が手に入ったのでオーグメントコイルに使用してみましたが普通PEWとかでもいいと思います。
あとは適当なアクリルやネジで構成されてます。
よく見ると穴の開ける位置をミスってしまってガタガタになってます。恥ずかしいのでよく見ないでください。

450Jくらいで試射してみましたが結果は全然駄目でした。効率1.5%くらい
う~ん? 

大きなIGBTを動かす

なんとなくデカいIGBTモジュールを動かしたくなったので、ゲートドライバを作ってみました。

ゲートドライバとは、マイコンなどの信号(約5V)からMOSFETやIGBTを駆動するのに必要な電圧(10~20V)に単に増幅するだけのものです。また素子のG-S間にはコンデンサ成分(ゲート容量)があり、ゲートを駆動するにはこのコンデンサを充電したり放電したりという事が必要になってきます。この充電/放電を素早く出来れば、高速スイッチングが可能です。
一般的にゲート容量は素子のスペックに比例していて、小さなMOSFETなどではゲート容量が小さいのでトランジスタのプッシュプルやゲートドライバICなどで十分間に合います。例:IR4427など
しかし、このように大きなIGBTではゲート容量が大きく、そう簡単には駆動できません。

DSC_0657

1200V400AのよくあるIGBTですね。なんでIGBTなのにゲート端子にBって書いてあるんだろう...パワトラ時代の殻使ったのかな
旧世代ということもあり、ゲート容量が72000pFとか書いてあります。一般的なMOSFETだと数百~数千pF程度ということを考えるとかなり大きいことがわかります。
こんなものを駆動したいので、パワーのあるゲートドライバを自作してみることにしました。
回路はFET研究室のKKT氏の記事そのままです。(ありがとうございました。) 
KKT氏はGDTと介してドライブしているようですが自分は直でドライブしてみます。

こちらが作ったゲートドライバです。

DSC_0658

基板裏に主役のプッシュプルMOSFET君が隠れていますが半田が汚いとか言って恥ずかしがってるので公開しません
写っているICはゲートドライバのゲートドライバです。ゲートドライバに使っているのはMOSFETそのものなのでこいつも一応ゲートドライブしてあげる必要があるのです。ゲートドライバのゲートドライバとかよくわかりませんね。
あとドライバ-IGBT間にゲート抵抗を入れるのを忘れててそのまま圧着端子つけちゃいました。まぁこれはこれでいろいろな値で実験できるのでいいです。

ゲートドライバは出来たのでテスト用信号を作るやつを作りました

DSC_0659

レギュと矩形波を出すだけのマイコンが乗っただけでした。555でも作れそうですがマイコンのほうが簡単なので。

それでは実験してみます。
デカいIGBTなのにスイッチング周波数100kHzで動かしてやるぜー。D比は50%
写真ではゲート抵抗入っていませんが1.5Ω程の抵抗を入れました。

DSC_0655


黄色:IGBTゲート電圧
水色:IGBTコレクタ電圧

全体
734

立ち上がり
559

立ち下がり
853

壊れたときが怖いのでコレクタにはまだ15Vしかかけていません。電流も1.5Aです。
なんとかうまくいっているようですね。こんなに重い(ゲートも物理的にも)物をよく動かせたものです。
ちなみに、こういった素子になるとゲートに+の電圧だけでなく正負の電圧を掛けてたりします。
今回は正負電源が用意できなかったので+15Vだけ掛けています。
ちなみにゲート電流はピーク10Aくらいでした。

ドライバに使ったMOSFETのゲート波形を見てみます。
赤:Pch側
青:Nch側

390

KKT氏の言っていた「ゲート抵抗と並列に接続しているダイオードがミソです。PchFETはOFFする際ゲート抵抗の効果を受けずに高......」というのはこのことですね。
素子の立ち上がりだけを遅くしておき、片方の素子がONになる前にもう片方が瞬時にOFFする、そのあとにONされるので貫通電流が流れないようになっているのですね。
でもこれちょっと貫通電流流れちゃってるかも?

波形は思ってた以上によかったです。このレベルの素子で100kHzはなんとか大丈夫そうですね。200kHzいけるかな...?(多分このIGBT最大でも20kHzくらいを想定してるはずなんだよなぁ)

ただ、MOSFETの発熱が意外と大きかったです(貫通電流の可能性あり)。放熱対策をしたり定数を調整したりする必要がありそうです。
ゲート抵抗も熱かったです。


電圧を上げて実験してみました。450V掛けてみます。
負荷抵抗10Ωのときです。計算上45A流れるはずです。

845

少しリンギング&サージがあります。負荷抵抗が巻線抵抗でアアーッインダクタンスッっていうのもありますがワニ口で乱雑配線してると言うのが大きいと思います

お次は5Ωで90Aです

192

電流が増えたのでさらに波形が酷くなりました。砂場もなにもついてないので仕方ないですね。



おまけです。
ゲート容量約5000pFのMOSFETをドライブしてみたときです。
IGBTに比べるとかなり速くスイッチングできてます。 さすがです

113

今のはゲート抵抗(1.5Ω)有りですが
無いと

400

ヤバイ波形になります。ゲート抵抗のありがたみがよくわかりました。
以上です。 

冬休み

あけましておめでとうございます。
冬休みに入って少し時間が出来ましたので色々なことをやっていました。

まず前の記事で紹介したとおりテスラコイルを放電させて遊んでいました。
この当時はSSTCでしたが、Twitterにて触発されてDRSSTC化させてみました。

C0_M4dlVIAArS0m

???
共振は合わせてないです(合わせる気がないです(めんどくさかった)) 
SSTCより放電が大きくなってるのでよしとします。配線も構造もDRSSTC用ではないのでこれ以上やる気はないです。

あとテスラで作った呪いの紙ね

DSC_0643

放電を感熱紙に当ててみただけでした。



自動で弾を装填する奴を作り直しました。構造が以前のと変更されてますがそんなに変わりはありません。
可動する芯に磁石を用いて電磁石1つで前後に動かすことができるようになりました。

DSC_0585


可動部分がマガジン部分まで届くように腕を設置しました。基板を使ったのは、厚さがちょうどよくて、強度、耐熱性もレールガンに耐えられそうだということからです。
この腕が弾を押し出してレールガン内にセットさせる感じです

DSC_0593

さらに簡易的にマガジンを作って実験をしました。



たまたまうまくいったところを撮ってますが9割弾が詰まります。
精度を良くするか構造を見直すか検討中です。



アクリルを曲げが意外と簡単にできるというのを聞いて実験してみました。
装置はその辺の電源と抵抗でやってみます。抵抗を加熱してその熱でアクリルを柔らかくします。

DSC_0594
DSC_0598

できました。

DSC_0600

楽しかったです。以上です。 

秋月電子で買った彼岸花が咲いた

毎月1つは記事を書こうと思っていたのですが、9月はホント何もしてなくて記事にしようにもできない状況です。
そういえば秋月電子通商で買った球根が9/10に開花しました。

こちらはつぼみの時
DSC_0346

咲かけ
DSC_0356
DSC_0354

満開
DSC_0377
DSC_0375

綺麗です。ね 
2つ植えたはずですが1つしか咲いてくれませんでした。テキトーでも咲くだろーーとか言ってたけど流石に管理がいい加減すぎたかも
これくらいしかネタがありません 以上です

ポリカーボネートの耐久性

もう春休み終わっちゃうね
春休みはNT京都言った以外何もしてなくて寂しかったのでなんとなくレールガン撃ちました
んで、よしひさがポリカに撃ってみてとか言うから撃ってみました


まずはポリカではなくアクリルから

アクリル:厚さ3mm
入力:480J
推定出力:約10J 

CfQsIKeVAAAhrS8

簡単に割れました
同じ条件でポリカーボネートに撃ってみます。

CfQuT2GUIAAdl_P

すこーーし跡がついただけで全然平気です。さすがです。

入力を3.4kJにして撃ってみます。
推定出力:50~60J

CfQzFapVIAI9zZh
CfQzFj_UMAAhu0Y
CfQzHOFUUAAza_a

やっと歪みました
それでも貫通しないポリカ強すぎィ!

1.6mmポリカが発掘されたのでこいつも撃つ

CfQ-wILUAAAPfqb

貫通しました。

今度はアルミに撃ってみます。
厚さは2mmです。

CfQ2hQ2UsAAzskF

CfQ2h1cUEAA0bn_

貫通はしませんでしたが大きく歪んでます。
それで弾がアルミにめり込んでます。
もう少しで貫通しそうです。 
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