免責事項

注意、免責事項について
・高電圧、大電流その他高エネルギを扱う実験を行う際にはくれぐれも安全に配慮し、細心の注意を払って行うようにしてください。
・当ブログの記事を参考にして発生した損害についてFEL研究室はいかなる責任も負えませんでご了承ください。
・当ブログに掲示している画像、動画及び文書の著作権は放棄しておりませんので、転載等の際はご一報していただくようにお願いします。
・何かありましたらkkt_322[at]yahoo.co.jp([at]を@に変えてください)までご連絡ください。

2015年9月30日水曜日

ギリギリセーフ

なかた9月中に記事書くとか言ってたけどセーフみたいやね。

現在の予定

こんばんは、KKTじゃないほうです。
久しぶりすぎて忘れられてるかもしれません。
もともと、夏休み入ってからは工作しまくる予定だったんですがKKTとゲームしてたらなんか夏休み終わってました。

一応、DRSSTCとレールガンは手をつけてるんでぼちぼち写真上げていく予定です。

それではまた

2015年9月28日月曜日

4046応用的な

おはようございます。こんな時間に活動している人はものすごく健康的な人か不健康な人なのでしょうか。kktです。最近ゲームばっかしてたら寝てる間もそのゲームをする夢ばかり見るようになってきたのでそろそろ控えようと思いました。

前回記事でIHのことを書いたりしたのでその辺の写真をちょっとだけ…。回路構成は簡単で、例のPLL回路からIGBTのハーフブリッジをドライブして、インピーダンス変換トランスを介して加熱コイルおよび共振系をドライブしています。IGBTは600V200Aなモジュールでして、ドライブは意外とうまく行っているようで発熱は自然空冷でなんとかなっています。僕が個人的にポイントだと思うのはインピーダンス変換の部分でして、そこを少し。
赤い線が一次側、二次側は銅管を通過させているだけです。トランスによるインピーダンス変換は巻数比の二乗の比でインピーダンスが変わるので画像だと一次側からは二次側のインピーダンスが8^2倍、64倍に見えます。こうすると何が良いかって二次側が共振してかなり低インピーダンスになっても一次側にはそんなに電流が流れず、入力電圧を上げることができる点だと思います。入力電圧を上げれるようになれば同電力でも損失がより少なくなりますし、電流の点では素子も破壊しにくくなりますしあまり損は無いんじゃないかと。ちなみに、最大出力付近ではピーク150Aほどの電流が二次側には流れ4mmの銅管ですと数百度まで温度が上昇します。しかし一次側は図のようなビニール線でも少し暖かくなる程度で、共振電流を直接素子に流す必要のないことが分かります。
ただし、このサイズのコアがなかなか入手しづらいことがネックになるのではないかと思います。これは日本橋でたまたま見つけて購入したものですが、一般的にはフライバックトランスのコアなんかが良いんじゃないかと思います。

次にIHにおいて重要なのがLC共振系ですが、Lは適当に銅管やら巻いたらできあがりです。しかしCは低ESRかつ高耐圧でないと安定した出力は得にくいようです。しかし、そういったコンデンサは高価であります。

そこで、電子部品のコスパが非常に良い秋月さんのこいつです。
 商品名忘れましたが高耐圧フィルムコンデンサみたいのだった気がします。小さいですが630V0.01uFです。こいつを並列にたくさん繋いでやって容量を稼ぎつつ耐電流も増やす作戦です。
不安になってきます。
???

発熱がすごそうなので追い打ちをかけて水冷にします。(?)
 なんか残念感が漂ってきますがかっこ良くないこともないので良しとします。余談ですがこれ見た方に絶縁について質問を数回頂いたのですが、正直よく分からないです。油のほうがいいに決まってますが電気分解されたところで短時間だったら大丈夫じゃね?ってのが本音です。

さてこれでIHの基本要素は大体揃いました。以下楽しいIHの写真でお送りいたします。
 なんかこの写真前回載せた気がします。
コイルに近づくとデジカメに妙な縞が走るのはダメな奴ですかね。
 ボルトとナットを加熱。溶解まで持っていけそうなんですがまだちょっと改良が必要。

ここで加熱コイルを変更。
 CPUクーラくんは何もしてないです。ただの台座です。
コイルの口径を小さくして小さい加熱対象における効率UPを図りました。
 悪くなさそうです。温度高そうです。写真撮るの忘れましたが、M5のネジなら温度上がって花火みたいにパチパチなりかけるとこまでは行きました。

しかし調子こいてると
 加熱コイルまで赤熱しだしました。4mmは細い(遺言)。
おかげで、なまされてとても柔らかくなってしまいました。
で、ここまで赤熱してんのになぜ溶かせないのかと思ったあなた。色々あるんですが、まず最大入力である1500Wを連続で入力してるといろんなとこの発熱が大変なんです。例えば銅管同士をつないでいるハンダが溶け落ちたり、
あろうことかコンデンサの水が沸騰したり。

あと不思議なことに金属を加熱していると、温度によって入力電流が変わってきます。赤熱してくるとだいぶ入力電流が増えるんですが、溶解寸前で頭打ちになってそれ入力電圧上げないと電流が減っていきます。周波数との関係もありそうです。

なお、PLLが追尾するのは共振周波数であって最適な負荷状態ではないので、無負荷でPLLが勝手に共振周波数に追尾して入力電流がアホみたいに流れることがあるので注意しましょう。

 これで今日の記事はおしまいです。駄文失礼しました。

~次回予告的なこと~
これは偶然発見したんですが、ある方がPLLでテスラコイルを作っておられるようでして、当ページをご覧になったようでした。ということで次回までにPLLSSTCについて少し実験してみることにします。ちょっとだけ実験してみたのですが、共振周波数が高い小さいコイルではシングルドライブが簡単で良いのですが、これにはやはり一次側を共振させないと放電が伸びない上に効率が悪そうだと思いました。何かあればお気軽にコメントしてください。

それでは、今日はこの辺で。

2015年9月22日火曜日

4046について その4

こんばんは。kktです。実はテスト期間中です…。
4046シリーズ記事もとうとう最終回になると思います。よく4回も続いたな
ようやく位相補正回路を組みまして、基板が完成しました。
面倒だったので配線図書かずに作ったらなんか左に寄りました^^
左の方にある8ピンX2はゲートドライブICを載せます。個人的にあまりDIPのゲードドライバは許容損失的に好きじゃないのですが、インターフェースが楽だったので誘惑に負けて使用。ちなみに実験ではゲートドライブICの出力で主スイッチング素子であるIGBTのゲート駆動用のMOSFETのプッシュプルを駆動するという本末転倒なことをしております。

とまぁ雑談はこれくらいにして本題でありこのシリーズの最終目標であった4046PLLの回路図をまず以下に。
 SignalOutが出力、CTが電流の位相信号入力です。ボリュームで適当に位相を送らせて出力に対する位相の遅れを補正します。で、地味に苦労したのがCTで検出した信号を入力する部分です。ここに遅れがあると図中の位相補正回路(CR遅延回路)で補正しきれない場合が多く、若干周波数がずれてしまう問題がありました。結局図では簡単な形になっていますが、これだとあまりCTの信号が小さいと位相信号をICが拾えないのである程度信号の振幅がある場合は有効です。ただ信号が小さいからと汎用コンパレータ等を入れるとそこの遅延が問題になってきます。また、入力位相が180度ずれると強制的に最低周波数に張り付くので位相を拾えてるのにも関わらず、周波数が最低に固定される場合はCTを逆にしたりしてみると解決することがあります。CTの出力は交流ですが、全波整流してしまうと倍の周波数と認識されると思うので注意しましょう。

これをLC共振回路につないで、ロックしてんなーって遊ぶのも楽しかったですが、それだけじゃつまらないのでIHでも作ってみました。
ただ金属が赤熱してるだけです。画像では多分800Wくらい投入してます。周波数調整無しで動くので非常に楽ちんです。ただ、直列共振だと金属を入れない時に共振周波数に追尾すると半端無く電流が流れて素子が熱くなったり、死亡したりするのでご注意を。
 もうちょっと赤熱させてみた。変な色ですが実際は赤に近いです。もう少し入力を上げれば多分溶解できます。周波数は160kHzくらいで、PLL制御回路→IGBTのハーフブリッジ→インピーダンス変換トランス→LC直列共振って感じの構成です。これについてはまた記事を書くかもしれません。実は1kW級のPFCと繋いで定電力制御とかしたりする計画もあります。
 素子的には1500Wくらいは余裕で耐えそうですが、共振コンデンサがアツアツで大変だったり、配線してる銅バーが基板との接続部分でハンダが溶け落ちたりするのでこれくらいの入力電流が限度です。IGBTの速度的にかなりやり過ぎ感がありますが、意外と発熱は少なく強制空冷無しでも触れる温度でとどまっていてくれました。

それでは、今日はこの辺で。

2015年9月12日土曜日

4046について その3

こんにちは。kktです。
過去記事を見てるとシリーズ記事(の予定)をずっとパート1で放置してることが多々あるようです。ちょくちょく実験はしてるのでそのうち続きを書く予定です。お待ち下さい。

さて、前回LC共振回路の共振周波数を見つける回路を設計した訳ですが、結論から言いますとバッチリ動きました。特にこれといって工夫があったわけではないのであまり説明は無いです。ブレッドボード上に組んでみて幾つか問題点もあったので写真とともにどうぞ。
 

実験に使ったLとC
共振電流を見るためのカレントトランスもついていますね。

 実験回路
共振電流の波形整形にLM393を使いました。ただオープンコレクタ出力なのでちょっと応答速度が気になりますね。ついでに4046の1ピンにLEDを付けて位相状態を見ています。位相のズレが少ないほど明るく点灯します。

動作中の共振電流と駆動電圧波形
電流と電圧の位相差がきちんと0になっています。

前回微妙によく分からなかったLPFですが、取り敢えず遮断周波数35Hzにしてみて問題なく動作しています。特に波形が乱れたりだとか不安定な動作は見受けられませんでした。
上の波形は位相のズレを補正した後のものですが、やはり補正前は少しずれます。この位相のズレを補正する回路を次回は設計してより実用的な回路にしていきたいと思います。

それでは、今日はこの辺で。