2013年2月28日木曜日

はんだごて

電子工作の必需品、はんだごてをモデリング

私が使ってるHAKKOの30Wタイプを見てモデリングしました。


すぐできるかなーと思ったら地味に構造が難しくちょっと苦戦。

金属部分は使いふるして黒ずんだ色合いにしたかったのですが、
なかなか難しく挫折...orz 新品時の状態にしました

2013年2月23日土曜日

スイッチ

最初に以前作った電界歪みスイッチについて
構造が正しくなかったので訂正とお詫びをさせていただきます。

という訳で、
よりセッティングしやすい様に新しく作りました。

CIMG3062.jpg
つべに電界歪みスイッチの動画を上げている方がいたので、少々参考にした点もあります。
CIMG3060.jpg

マイナス側になる電極を除く残り3つのボルトの穴はネジ切りしてあり、電極位置を変えることで調整ができます。
次期レールガンの電力源がオイルコンになる可能性(今のところ10%)も想定しているのでスパークギャップよりも有利に働くと見ています。

2013年2月20日水曜日

S20L60

電子部品シリーズ

今回は大型のダイオード「S20L60」
ファストリカバリーダイオードに属します。


おぉ、スペックスペック
Super Fast Recovery Rectifiers(ローロスダイオード)
・storage Temperature:-55~150℃
・Maximum Reverse Voltage:600v
・Average Rectified Forward Current(50Hz sine waveR-load,Tc=119℃):20A
・Peak Surge Forward Current(50Hz sine wave,Non-repetitive1cyclepeak value, Tj=25℃):400A

もう一度

念のためにもう一度耐圧実験をしてみることにしました。

CIMG3047.jpg

今度は沿面放電が起こらないように余裕を持たせました。
また同じように静電容量を図ると9.5nFになっていました。
(どんどん上がってるけど何ででしょうね)

で、絶縁破壊試験をしようと思ったら、
なぜか昇圧チョッパーの電圧が上がらず(500vまで)
実験が出来ませんでした。
パルスコンのみに充電すると問題なく昇圧するのですが…

自作オイルコンのリーク電流が大きいのでしょうか?
(前回とほとんど条件変わっていないのに何故?)

それと、実験後に静電容量を図ると6.5nFまで下がっていました。
疑問は増えるばかりです。

ちなみに、今確認できている状態でオイルコンを作ると
4Lのブリキ缶を容器とすると、800v 5~10μFにしかならず、
計画は早くも難航しています。

先日Coilerさんからのアドバイスで
誘電体を樹脂系に変えてはどうかとのこと。

やはりメジャーなポリプロピレンが妥当なのでしょうか
PPはクラフト紙と比誘電率はほぼ同じですが、
耐圧が2倍かそれ以上あるので確かにパフォーマンスは高いです。

やっぱり色々と考える必要がありそうです。

2013年2月18日月曜日

シャープペンシル

シャーペンの「シャープ」の部分はSHARP製だからだとついさっき知りました。
てっきりペン先がずっとシャープだからシャーペンなのかと思ってました。

というわけで今回はシャーペンです。
ただ見てモデリングしたので寸法は正確ではありません。
「ドクターグリップ」
学生にとっては相棒的存在だと思います。
私も中・高はこれを使ってました。
(まだ高校生ですけどネ)

ところで学生時代ってなぜかこういうもの買い集めてしまいますよね、
一個で事足りるのになぜか買ってしまう心理は未だに謎です。

耐圧試験

耐圧実験をするためにガレージに行くのも面倒なので、

CIMG3039.jpg

久しぶりの場所です。

「全てはここから始まった…」

はい、中二発言はさておき実験です。

一度充電したら容量が低すぎて電圧があまり上がらなかったので、
オイルコンを挟んで再度実験をやり直しました。
CIMG3041.jpg


とりあえず、動画を見てもらった方が早いでしょう。

CIMG3044.jpg

というわけで883vで絶縁破壊をおこしました。

早速動画の方にコメントをいただきまして、絶縁破壊を起こした場所が電極の端であることから、沿面放電があって本当の耐圧より低く絶縁破壊をした可能性が高いとのこと。

ただ、私の得た情報によればクラフト紙の絶縁能力は約9kv/mm、
私が使ったクラフト紙は0.1(0.11~0.12)mmなので、
900v程度が耐圧だと考えているのですが、

絶縁紙等の事情に詳しい方いましたら、
アドバイス頂きたく思います。
まだデータが少ないので…

まあ仮に耐圧1kvだとしても、耐圧ギリギリの使用は非常にクレイジーなので、
安全圏の800~850v程度で使うことになるでしょう。

2013年2月17日日曜日

自作コンデンサへの道

前回の記事でオイルが紙に染み込んで容量が増えてく時にふと思いました。

これ、もっと容量あげられるんじゃね?

容量が増えていくと言うことは、
まだ紙に染み込ませる余地があるということ

なのでさらにオイルを追加し、
容量を図ってみたところ、

CIMG3037.jpg

6.5nF!

まさかこんなに上がるとは思いませんでした、
これならもう少し大きな容量が得られそうです。
(とは言っても2倍弱程ですが)


それと、高圧電源をどうしようかと迷っていたら、
以前電子レンジを分解したときにIGBTを摘出したことを思い出し、
スペックを調べたら1000v 65Aだったので試しに取り替えてみました。

CIMG3038.jpg

(相変わらず組み込みが汚いのは許してください)

今回もパルスコンで試運転したら、
電圧がどんどん上がって900vに到達しました。
それ以上は怖くて確認してませんが、

前より高電圧を得られたので、耐圧実験をしようと思います。
ちなみにオイルコンの耐圧実験は、
絶縁破壊時にオイルに引火する可能性もあるので、
水を用意したうえでガレージで行う予定です

2013年2月14日木曜日

自作オイルコンデンサ

レールガン実験にあたり最近思うことがあります。
それは電解コンデンサでは電流量に限界が見えてきていることです。
最も安価に大容量を得られるわけですが、やはり、
瞬間的な大電流を必要とする用途には不向きです。
ESRによる損失もあり、レールガンの効率を下げる要因の一つです。
さらに、容量抜けからして、
コンデンサの寿命もそう遠くないと思います。

オイルコンへのシフトも検討していますが、
やはり値段が張るのでなかなか手は出せません

そこで、

CIMG2929.jpg

コンデンサを自作することにしました。

とは言ってもコンデンサの製作など素人なので
最初からうまく作れる保障などありません。

なので、「コンデンサの研究」も兼ねて製作していきます。

作るのは、やはりオイルコンデンサです。
絶縁紙にはクラフト紙を使用、
本物の絶縁油は入手困難なため、
もっともと近い(と思われる)鉱物系エンジンオイルを使います。
そしてコンデンサの電極板は当然アルミホイルです。

いきなり作るのは無謀すぎるので、
ある程度実験してデータを取ってから作ります。

まずアルミホイルを10cm四方の正方形にきります。
(出っ張った部分は電極、重ならないので対象外)
つまり、100cm2でどのくらいの容量か実験します。
CIMG3021.jpg
そしてクラフト紙の表裏に重ねてコンデンサの原型完成
CIMG3022.jpg
しかし、この状態だとアルミホイルとクラフト紙の間が、
一部浮いて容量が安定しないので、クランプと木の板でプレス
出来る限りきつく締めて密着させます
CIMG3024.jpg

まず、オイルなしの状態で測ります。

CIMG3025.jpg
(100Hz)848pF、やはり少ないです。

次にオイルありで測ります。
(室内でやる時は換気をしましょう)
CIMG3026.jpg

アルミホイルの重なる部分に少量を垂らし、
はけで伸ばして染み込ませます。
CIMG3027.jpg

同じようにプレスして
測ってみると…

CIMG3031.jpg
2.324nF! 大分容量が上がりました。
しかし、クラフト紙に油が染み込んでいる途中なので、
この後、次第に静電容量が上昇、

最終的に2.558nFで落ち着きます。
CIMG3034.jpg
オイルの使用により、容量が4倍以上になりました。

とはいっても単位はnFなので多いとは言えませんが、
とりあえずデータ収集はできたので良しとします。

いま手元に1kv以上を発生させる高圧回路が無いため、
とりあえずこの前作った昇圧チョッパーで低圧の耐圧テストをしました。
最大電圧の550vを10秒間かけ続けましたが、問題なし。
とりあえず低圧域クリアです

早いうちに高圧回路を準備して耐圧テストをしたいところです。

2013年2月12日火曜日

分析

動画で三回目の分析はしちゃいましたが、
とりあえず書きます。

まずご存知の通り初速は333m/sでした

今回の実験で意外だったのは、効率がスチールウールに比べ、
ひくかったと言うことです、アルミの方が効率がいいと
思ったのですがね。

とりあえず今後は銅+スチールウールの組み合わせで行きます。

動画ではさらっと流してしまった衝撃波の発生の
証拠を説明します。

CIMG3014.jpg
CIMG3015.jpg
いずれも動画で使った画像です。
まず電磁シールド、煤けたところがレールガンの射出口と面した方です。
原寸大で見てもらうと分かりやすいですが、変形しています。

プロジェクタイルがヒットしないように穴の位置を調整してあり、
衝突はありえません。プラズマも同様です。

つまりこれを凹ませる要因は、初速が音速であったことも踏まえ、
衝撃波であった可能性が極めて高いです。

そして初速計測の銅線、これは突入側です。
切断した両サイドの導線が外側に膨らんでいます。
勢いよくカットしたとしても普通なら引っ張られ、
少なからず張りつめた状態になります。
これも衝撃波によって外側に膨らんだと推測できます。

動画内では、二回目の実験が最高率だと言いましたが、

実は一つだけ気になることがあります。


CIMG3011.jpg

三回目の実験で、飛翔体のヒットした部分が、
綺麗にカットされていたことです。

この現象はなぜ起きたのか、疑問です。
初速が早ければ綺麗にカットできるのか、
それとも飛翔体がまっすぐにヒットしただけなのか、
もしかしてこれも衝撃波による原因の一つだったり?

いずれにしても理由は不明、
今後も分析と調査を続行します。

2013年2月11日月曜日

新作公開

はい出来ました。



今日は疲れたので、
今回の分析は後日…

2013年2月10日日曜日

新型アーマチャ

追記:アクセス数が10000件を超えました。
沢山の訪問、有り難う御座いますm(_ _)m
これからもよろしくお願いします。


明日の実験で動画をまとめて第二期の一回目とするので、
明日は何としても初速の計測に成功したいところ

そこで、もっと正確にとらえる為に、
レールガンの放電波形の計測は一回やめて、
2チャンネル両方で初速計を監視します。

前後別のプローブにつなぎ、別の波形としてとらえます。


そして今回最後に使うアーマチャも初の試みになります。

CIMG3000.jpg
これもハイブリッドアーマチャです。
銅アーマチャ後部に10μgにも満たない0.1mmのアルミを付けました
いつも装填するスチールウールよりさらに軽く、少ないです

0.1mmしかない為、瞬間的にプラズマに変化し、
銅アーマチャをレールと導通させます。

また、プラズマになるその一瞬だけ、
ソリッドアーマチャとして機能することで
僅かな効率化を図ります。

2013年2月8日金曜日

シールド

coilerさんからアドバイス頂きまして、
初速計の仕様を変更しようと思います。

電圧が低いとノイズが入ったときに区別しにくいため、
使用電圧を一次側12v、二次側5vに変更する予定
(二次側はちょっと変わるかも)

あとEMP対策でアルミのシールドを作りました。

CIMG2986.jpg

レールガンの発射口からすぐの所に置いてEMPを遮断します
念のため二重にシールドを設置、
アルミホイルと0.3mmのアルミ板で遮断、
アルミホイル側は完全に覆われてますが、
簡単に裂けるので無問題です。



それと話が変わりますが、
CIMG2973.jpg
CIMG2979.jpg

やっとマスドライバープロトの仕様が煮詰まり、
コンデンサーとサージ回収ダイオードを購入、

レールガンの実験が一段落着いたらこちらも再開していきます。

では

2013年2月7日木曜日

チョコレート

バレンタインが近いと言うことで

板チョコを作ってみました。

ニコニコ向けに作ったのでニコニコテレビ君が描かれています。

ずっと見てると食べたくなってきます。

分析

最近やけに更新頻度の高いHILENです

銅レールに付着した銅の粒についてちょっとだけ分析

CIMG2963.jpg
結構大きくいので取り除きます。
CIMG2968.jpg
意外と簡単にポロポロ落ちます。

ちょっと気になって測定
CIMG2969.jpg

銅レールの損傷は殆どないのでやっぱりアーマチャ側の銅ですね。

どうやら銅アーマチャは若干溶けたものの、
全くプラズマにはならなかったようです。
銅の粒は恐らく、プラズマ化したスチールウールとの接触で融解するも
熱容量の大きい銅レールに接触して冷え固まった、

と言ったところでしょう

Q:あれ?それって銅レール側も溶けてるって事じゃね?
A:簡単に取れる程度なので温度こそ上がっても微々たる程度しか溶けていないでしょう

銅レールこそ損傷していませんが、
銅アーマチャを使うことで毎回この状態になるのはいささか面倒ですね…

次回はプラズマ源をスチールウールからアルミに変更して実験予定

2013年2月5日火曜日

分析

昨日の実験で謎の現象が起こった波形について分析

幾つかのポイントに分けて分析してみます。

分析

①がコンデンサの放電開始、
間を置かずに②で初速計の電圧降下が始まってますが、
これは放電開始直後で、
完全に放電が終了する以前に弾が到達したことになります。
(リストライクの発生で放電が長引いたのならありえない話ではありませんが)
そして③、ここは一番気になる地点です。
放電終了と同時に初速計の電圧が上昇しています。
(この二回目の波形は後から到来したプラズマによって
切断された銅線の間を再導通させた時の物なのか?)

↑この可能性は極めて低いです
理由としては、銅線は絶縁被膜がある為、
プラズマが電流の橋渡しとなることは考えられません、
断ち切った銅線の断面で導通することもできますが、
たった0.2mmのホルマル線どうしを導通させるほどに、
プラズマが器用だと考える方が難しいです。
(仮にそれが出来たとしても、③から④の間ずっと導通させることに
なる為、58msもの間プラズマで導通させなければならなくなります)

以上の理由からプラズマによる再導通の可能性は極めて低いと言えます。
それにノイズもほとんどありませんし、
つまり、本当にプロジェクタイルが到来したのは④からで、
それ以降が本当の初速計の波形だという可能性が高いという事

なら②から③にかけての電圧降下はいったい何なのか?
これは私の想像になりますが、②から③までの間、
EMPによって電流の導通が妨げられたと考えます。

原因が何であるにせよ、電流が流れなかったのは確かです。

では⑤以降を見ていきます。
⑤の←は全くわかりません。
↓の矢印は、電圧(1.5v)的に見て銅線の二本目と
絡んでいそうな気がするのですが、此処だけではよく分かりません
(④で3v側の銅線を切断し、⑤の↓で1.5vの導線を切断と考えると、
初速2m/sというアリエナイ速度になってしまうので此処ではない)

⑤は置いておき
AとBについてみてみます。

B点を置きましたが、多分あまり関係ない地点だったと思います。
A地点で電圧は最も低い値までいったのでおそらくこの地点までには
プロジェクタイルの通過は終わっていると思います。
Finの地点以降は一定の波が続いているので、
初速計との接続が完全に切れたことを意味しています。
(このオシロは何も繋がない状態では一定の波が表示される)
B点は切断でFinに移行するまでの過程が捉えられただけだと思います。
(もしかしてプラズマノイズだったりするの?)


…ひとまず分析してみましたが、

結局初速が分からない


分析して思ったのは、私一人だけで解明するのは困難です。

そこで、ブログをご覧の皆様からご意見をいただきたく思います。何か気づかれたことがございましたら、是非コメントをお寄せください。 お願いいたしますm(_ _)m

追記:3回目の実験データから見るに、②から③での電圧降下はEMPではなく、プロジェクタイルがワイヤーをカットした地点だったようです。おそらく④以降がEMPによるものと思われます。

2013年2月4日月曜日

TG35C60

電子部品シリーズ

今回のモデルはSanRex社製のトライアックです。


以下スペック

MAXIMUM RATINGS
DRM Repetitive Peak Off-State Voltage  【600V】
:It(RMS) RMS on-state current Tc=58℃ 【35A】
:I(TSM) surge on-state current One cycle, 50Hz/60Hz, peak, non-repetitive 【300/330A】
:I^2t Value for one cycle of surge current 【450A^2S】
:PGM Peak Gate Power Dissipation 【10W】
:PG(AV) Average Gate Power Dissipation 【1W】
:IGM Peak Gate Current 【3A】
:VGM Peak Gate Voltage 【10V】
:di/dt Critical Rate of Rise of On-State Current 
    IG=100mA,Tj=25℃,VD=1/2VDRM,dIG/dt=1A/μs 【50A/μs】
:Tj Operating Junction Temperature 【-25 to +125 ℃】
:Tstg Storage Temperature 【-40 to +125 ℃】
:VISO Isolation Breakdown Voltage(R.M.S.)A.C.1 minute 【2500v】

Mounting Torque(M4)Recommended Value 1.0~1.4(10~14)

1.5(15)N・m(kgf・B)

Mass Typical value(Excluding bolt, nut and wrapping material)

23g

実験 Day2

始めに、言い忘れていたことがあったので言っておきますと。
充電に自立電源を使うとか言ってましたが、
かなり長い延長ケーブルがあったのでそれを使ってました。

さて、今日の実験について書きましょう。

前よりも良く、非常に興味深い結果になりました。

CIMG2933.jpg

動画はまとめで(ry

まず、的に被せる箱ですが、無事、破壊されませんでした。
換気ファンも大分仕事してくれたようで、いつもより煙が少なかったです。

ちょっと発射音も小さくなったかな?


で、今回の興味深い結果の一つ目がコチラ






CIMG2941.jpg
ヒットしたアルミ缶の中です。
煤けたプロジェクタイルの他に、なんと銅アーマチャが入っていました。


回収したプロジェクタイルとアーマチャ

CIMG2950.jpg
ほとんど解けずに残っています。
やはり抵抗が低いのでジュール熱による消耗が少なかったのでしょう
CIMG2952.jpg
使用後の銅アーマチャ重量、0.28グラムなので0.1g分溶けたことになります。

ちなみにコンデンサの残電荷は相変わらずで、96v余っていました
(レールの短さが原因と見てもう間違いありません)

CIMG2948.jpg
今回のアルミ缶

中身
CIMG2949.jpg
奥に二つの傷が見えるのが分かると思います。

形からして、上がプロジェクタイル
下が銅アーマチャによってつけられた傷と思われます。

しかも、アーマチャが付けたと思われる傷は裂け掛かっており、
穴が開く直前まで行っていたことが分かります。

この傷の大きさから、前よりも効率が良いということが証明できます。


レールの分析に移行します。
CIMG2944.jpg

ズーム
CIMG2946.jpg
かなり溶着物が見られますが、レール自体はほとんど損傷していません。
この二回の結果からして、10kj以下の低エネルギーでの銅レールの使用は有効と思われます。

ちょっと煤をふき取ってみると溶着物は銅と判明

CIMG2947.jpg
アーマチャ側の銅がくっ付いたのだと思いますが、そもそも何故こうなるのか、
この部分も興味深いところです。

そして最も気になるのがコチラ

オシロが捉えた波形です
(今回は捉えることに成功)
2回目 波形
(初速計測波形)  (コンデンサ放電波形)

放電波形の方は、インダクタでの計測を結局取りやめ、
コンデンサそのものの波形を見ましたが直線的過ぎて怪しいところがあります。

しかし、一番の謎は初速計測波形です。

ズーム
zoom.png

…何故下がって上がった

ただ銅線切断するだけなら電圧は下がり続けるはず。
しかし謎の電圧上昇があります。
(ワイヤーカット法は確実じゃなかったの!?)

たぶん発射口から近すぎるのが原因でしょう。
JAXAでも1m以上離しているので(こっちは20cmも離れてない)


今日は疲れて頭が回らないので、
後日、レールガン本体含め、もっと分析していきます。

2013年2月1日金曜日

銅アーマチャ

明後日の日曜にまた実験をしようと思うのでまた準備作業をしています。

次の実験では初の試みをします。

CIMG2927.jpg
CIMG2926.jpg

初の銅アーマチャです。どれくらい結果が違うのかを調べるために、なるべく重さを揃えています。(前回のアルミアーマチャは0.31g、今回の銅アーマチャは0.38g)
ちなみにアーマチャが円形なのはホムセンに売ってるのが
丸棒だけなので形に深い意味はないです。

JAXAの研究データを見ると2mm厚の銅アーマチャで最高効率を出している模様

条件が全く違うのでどうなるかは分かりませんが…