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2019年2月19日(火) 21:26

試験成功

 ターンオフしない最も単純なタイプのコイルガン放電回路を、手早く組み立てる。

 コンデンサー充電器の電源カット機能を実装していないため、ずっとターンオフしないのも実はマズい。手動でバッテリーを外してから発射すれば良いと思ったが、バッテリーを外せば電源も落ちて、IGBTのゲートに5Vを与えられなくなる。
 そこで、スイッチを一瞬押してすぐ離すという職人芸に頼ることにした。

 職人芸と言っても、普通にボタンを押すだけだ。それで数十ミリ秒という適切なターンオン時間になるものだ。パーツの定格には余裕があるので、そうそう壊れたりしないだろう。
 今回の試験は、コイルガンの威力が足りているかどうかを確認するだけの目的である。想定通りのパワーが出ることさえ確認できれば、まっとうな回路の製作に移る。

 パワー不足だった場合は大幅に手戻りするので、とにかくパワーの確認が緊急事項なのだ。

 加速コイルだけを通電し、このコイルガンが出せる最大の打撃力を発揮させる。それで、ガスバルブを叩くのに足りるだけの力が出せるかどうか?である。
 確認したいのはその一点であり、確認できれば直ちに次のステップに進む。だから、確認に必要な最小限の準備しかしていない。発射は、機械スイッチでIGBTのゲートに5Vを直結するだけだ。これは、あくまでスピード感優先の簡易試験である。

 コンデンサーは1個だけにしてあり、10ジュール程度。

 コイルは固定していない。エナメル線なので、330V通電で短絡破壊の可能性もある。前例からすると、たまに短絡破壊してしまう不良コイルが仕上がる。まずは一瞬の充電で100V強を蓄積し、発射。プロジェクタイルが、穏当な速度で飛び出した。
 次に、330Vのフル充電。プロジェクタイルをガスガンマガジンのバルブに密着させ、発射。派手にガスが噴出した。威力は充分で、コイルもIGBTも破壊されなかった。

 室温は10度ぐらいしかない。マガジンを40度ぐらいに暖めて、再度試す。

 高温になりガス圧が高まると、バルブを開くのに大きな力が必要となる。そのため、打撃力が不足することがある。基本的にガスガンは温度が高いほどパワーアップするが、この問題により温度が上がり過ぎるとパワーダウンするものもある。
 加熱マガジンでも、バルブを開くパワーは足りていた。よし、成功だ!

 この試験は加速コイルに全電荷を使用するという、最もパワーが出る条件である。実使用では減速コイルにも時間差通電することで、パワーを調整する。もっとはっきり言えば、意図的に今回よりもパワーダウンさせる。
 つまり、仮に今回パワー不足だったら、実用にならなかったのだ。

 最後に、レスポンスを確認。
 オリジナルのソーコムmk23 でハンマーに叩かれたノッカーが飛び出すシーンを高速度撮影したが、同じように秒間1200フレームでの撮影。
 コイルガンの、桁違いなスピードが良く分かる。

 数ミリ突出するのに、オリジナルのノッカーは5フレームを要した。しかしコイルガンなら、停止状態から1フレームで充分だ。スイッチを押してからガスバルブを開放するまで、1ミリ秒のオーダーなのは間違いない。

 こうして、コイルガンは皮算用通りに機能することが実証できた。これで、本実装に進むことができる。
 だが最後の発射で、プロジェクタイルが行方不明になってしまった。ストッパーを用意しておかなかったのは油断だが、地味に頭が痛い。
 カメラと発射ボタンで、両手が塞がっていたんだよなあ・・・それで、コイルも固定されず反動が激しい。

written by higashino [ラジコン用エアガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2019年2月18日(月) 21:28

プロジェクタイル

 コイルが巻き上がったので、プロジェクタイルを用意。

 太さ6ミリの軟鉄棒を2センチ強の長さに切り出し、別に真鍮パイプの短い輪切りを用意。

 軟鉄棒と真鍮パイプをハンダ付けし、錆止めとして全面をハンダメッキしておく。

 写真と文字だとアッという間だが、これだけで本日の作業は終了。これ、それほど楽な作業じゃない。何本も作ろうって気になどなれない。1本作ったら、充分だ。
 実際、繰り返し利用するのだから1本で足りるのだが。

 回生型であろうとなかろうと、コイルガンにダイオードは必須である。ラジコン用エアガンは16分の1スケール級を想定しており、空間の制約は究極ではない。そこでこの機会に、何年も未使用の在庫パーツを優先使用することにする。
 1センチぐらいのサイコロ状に組み立てられている謎のパーツは、由緒正しき重要な品である。元祖コイルガン・ストームタイガーに使用されたスイッチング素子。多数のセットを製作し、多数のセットが破壊され、生き残った数少ない予備パーツだ。8G121の刻印が光る。

 交換してもまた壊れるのが明らかだったため、元祖ストームタイガーを眠らせた当時に使用せず、在庫と化していた。ここで放電用スイッチング素子として生かしてやろう。このサイズでパルス耐電流600Aあり、ターンオフしないなら壊れることはまずない。

 2本足の方はダイオードで、耐圧600V・パルス耐電流180A。その仕様としては高速に属する、逆回復時間90ナノ秒が自慢。しかし小型コイルガン用としてはサイズが大き過ぎ、昇圧チョッパーの出力用としては遅過ぎる。今回の充電器に使用しているダイオードは、逆回復時間30ナノ秒だ。
 2並列して使用すれば良いだろう。

 ところで、耐圧400V以上のダイオードで、逆回復時間が最速のものはどれか?
 昔から愛用して来たDLM10Eが、自分の知る限り最速の30ナノ秒である。ところがこれディスコンで、現在では鈴商通販でしか手に入らない。鈴商では昔から35ナノ秒と称しているが、耐圧の低い姉妹品と仕様書を読み違えていると思われる。30ナノ秒が正しい。一方で、順方向電圧は0.98Vが間違いで、1.25Vが正しい。
 DLM10Eは、現行品に匹敵する性能のものがない。1本20円と高価だが、究極の性能を考えれば妥当である。だが、今のうちに買い占めておこうと一瞬考えて、やめた。

 そろそろ手持ちの在庫が無くなるが、そもそも今の在庫は鈴商の実店舗が秋葉原に存在した時代に買ったものだ。それも、100本まとめて買ったとかではない。何年も経っているのに、大した本数を消費していない。なぜなら、高速ダイオードが必要ならショットキーバリアダイオードを使えば良いからだ。秋月でも、DLM10Eより安い。
 DLM10Eは、ショットキーバリアダイオードを使いたいのに耐圧が不足するので仕方なく使う品なのだ。だから、なかなか在庫が減らない。

 数百ボルトの耐圧が必要な高速ダイオード。そんなパーツの使用機会は少ない。かくして、DLM10Eはディスコンになったのだろう。

 今やDLM10Eの代替品は、SiCショットキーバリアダイオードなのだ。今回の実験用充電器にはDLM10Eの最後の在庫を使ったが、新ストームタイガーにはSiCショットキーバリアダイオードを採用したコンデンサー充電器を積む予定である。ZVSでも、出力のダイオードブリッジはSiCにすべきだろう。
 現状でSiCの実用化は、ダイオードが最も先行している。しかしまだ、コイルガンの整流用には使えない。パルス耐電流の大きなタイプが無いのだ。

written by higashino [ラジコン用エアガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2019年2月17日(日) 21:05

コイル製作開始

 久しぶりに、コイル巻き用の道具を組み立てる。

 6ミリパイプと異なり、6ミリシャフトは長さ15センチしかない。そのため、両側の金具を内向きに固定し直し、間隔を狭めてある。

 タミヤのポリパテで固めながら、7〜8メートル巻き付ける。
 インダクタンスを測定すると、370μHぐらいある。ストームタイガーの初段コイル同様の200μH強になるまで、少しずつほどいて実測を繰り返す。

 パワーには恐らく相当に余力があるので、余り厳密に仕様を詰める必要はないはずだ。ただし、何か問題が発生して作り直しとなった場合、相当に面倒。
 コイルの作成は常に、面倒で面倒でたまらない作業だ。

 逆側のコイルを巻く準備を行う。

 スペーサー代わりの金属ワッシャーを外し、両サイドがポリカーボネイト板になるようにする。

 通常の2段式コイルガンだと、巻き付ける向きを確認しておかねばならない。だが、これは2段式ではない。加速用と減速用に分かれているので、実のところ巻き方向はどっちでも良い。電源と接続する際も、極性を気にする必要が実は無い。

written by higashino [ラジコン用エアガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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