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2020年5月28日(木) 20:58

レーザー銃のバッテリー

 レーザー銃のため採用した、大型ドローン用バッテリー。
 重さ、1225グラム。

 小さいのはSタンクなどで使えるラジコン用バッテリー。260グラムだが、レーザー銃なら3直列するので3個必要。他に、以前使っていた容量6000のものは、325グラム。
 重量あたりの容量なら、最新のものだけあって大型ドローン用のが一番大きい。

 牛乳パックの少し小さい奴って感じで、厚さ半分で面積2倍の実装してくれていた方がレーザー銃には合う。しかし、強度的にはこの形状が望ましいのは分かるし、ややスマートさに欠けるとはいえレーザー銃に実装できないってほどではない。
 強靭にパッケージングされており、自前で3つのバッテリーをパッケージングする手間を考えると、アリだ。

 リポバッテリーは、最初から少し充電された状態で売られているのが常識。
 何の気なしにCT90コネクターだけコントロールBOXに挿入すると、数秒後に「シャーっ」という小さい異音が聞こえたので慌てて外す。僅かな異臭も感じられたので探すと、コネクター内が一部炭化していた。これは、明らかに短絡事故である。

 だが、この巨大なリポバッテリーが短絡して、この程度で済む訳がない。それに、コントロールBOXにXT90コネクター部分が短絡していないことぐらい、当然確認済みだ。それなのに、なぜ短絡?

 コネクターを清掃し、充電してみる。
 買って早々にバッテリーを壊してしまわなかったかどうかを、確認するのが目的である。

 幸いにして、何事もなく充電できた。

 6セルまで充電可能な機種を使用しているので、1回で充電できて快適。
 旧レーザー銃のときは、3つのバッテリーを1つずつ充電する手間が必要だった。民生用ドローンなど存在しない時代に、6セルのリポを一発充電できるような安価な機種は存在しなかったのだ。
 バッテリーも最初から6セル一体パッケージだし、バッテリー運用は比較にならないほど楽になった。

 レーザー銃の想定消費電流は40Aなので、フル充電なら計算上は15分の照射が可能となる。実際は、10分以上照射できるという感じで考えておけば良いだろう。

 ただし充電器はエコノミークラスで、能力100ワットしかない。よって、4A余りの充電能力しかない。同じタイプでワット数の大きな機種があると良いのだが。
 それでも、以前の充電器に比べてバランス充電が高速なこともあり、実用性は比較にならない。

 充電中に、コントロールBOXのダメージを調べる。

 何と、昨日新調したXT90コネクター部分が犯人だった。極性を間違って実装していたのだ!
 極性を確認したのに間違った、のではない。極性を確認した記憶が無い。ぼけっとしたまま漫然とハンダ付けしちまったようだ。確かに、自分的にはありがちだが・・・

 これにより、ターンオフサージ予防ダイオードに膨大な順方向電流が流れたのである。そしてダイオードが焼き切れて、小さな異音と異臭発生。しかし、故障モードが短絡ではなく絶縁だったおかげで、どこかが炎上せずに済んだ。
 更に幸いなことに、すっかり忘れていたがコントロールBOXはXT90経由で電源を取っていなかった。電流が小さいので、バランスコネクターから電源を取っていたのだ。そっちは交換とかしていなかったので極性も正常で、ダイオード以外の被害は無かった。

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2020年5月27日(水) 21:34

コントロールBOX改装

 ドローン用バッテリーが使えるよう、準備する。

 バッテリー充電器に付属しているケーブル(上)は、径4ミリのバナナプラグになっていてタミヤコネクター対応。
 そこで、XT90コネクター仕様(中)と、バナナプラグ仕様(下)を作成する。

 XT90は、今回購入する大型ドローン用バッテリーに適合し、その充電に使う。
 バナナプラグは2セルのリポバッテリー用で、Sタンクに搭載する予定のものを充電する。

 バッテリーの形状が想定と異なるため、コントロールBOXの作り直しを考えていた。旧コントロールBOXは、マイコンが PIC16F88 だったり液晶ディスプレイがパラレル接続だったり、いかにも旧仕様である。
 だが、確認のため中を見ると、パーツ点数がかなり多い。これ作り直すのは相当な手間なので、当面このまま使い続けることにする。

 ただし、バッテリーコネクターは旧ユーロで、今では事実上手に入らない。これは、XT90に交換せねばならない。また、制御系電源を供給するコネクターの形状も、変えねばならない。

 コントロールBOXは、バッテリーから制御系電源を分離する。キースイッチや緊急停止ボタンは、制御系電源に対して働く。制御系電源がOFFになると、パワー系電源のDCコンバーターもOFFになる。

 コネクターだけでなく、間の配線も新品製作し交換。

 実のところ、コントロールBOXの最重要機能はセル電圧の監視である。リポバッテリーは過放電すると即死するので、セルごとの電圧を常時監視しておかねばならない。このコントロールBOXは、直列された6セルの電圧を個別に監視し、どれかが所定の電圧を下回ると警報ブザーを鳴らす。
 もちろん制御系電源はOFFになり、それに伴って結果としてパワー系電源もOFFになる。

 キースイッチや緊急停止ボタンは、無くても稼動可能である。だが、セル電圧監視は不可欠だ。このコントロールBOXを使わないと事実上リポバッテリーが使用できず、レーザー銃はポータブル運用できない。

written by higashino [ファイバーレーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2020年5月26日(火) 22:37

バッテリーを試す

 あちこちオシロを当ててみたが、ノイズの出方に納得行かない。

 そこで、エネループ5本の出力すぐの位置にプローブをセット。

 何と、エネループ直後でも、ノイズが乗っている!

 ますます訳が分からない。

 これぞ、本当の最後の測定。

 オシロのプローブで、自分自身からGNDを取る。

 ガッツリとノイズが乗っている。このノイズは、パワー系DCコンバーターにある程度大きな電流が流れないと出現しない。
 このオシロはパソコンにUSB接続して使用するタイプであり、パソコンは壁コンセントから電源を取っている。レーザー電源を供給しているスイッチング電源から、ノイズが回り込んでいる可能性が考えられる。だが、ここで問題なのはこのノイズが見掛けだけのものではないってこと。このノイズが増大して来ると、マイコンが確実に暴走する。液晶表示の化けるので、ノイズには実体がある。決して、見掛け上のノイズではない。

 もはや完全に、理解不可能。行き詰った。

 原因究明のために打てる手としては、パワー系もバッテリー供給してみるぐらいしか思い付かない。
 もともとポータブル機器であり、完全バッテリー動作可能に仕上げることは前提である。ただしバッテリーは高価だし、日進月歩。稼動時間にも制限が生まれ、実験の制約となる。だから、スイッチング電源で開発を進め、バッテリー化は最後に行う予定だった。しかし、こうなるとそんな事も言ってられない。
 予定を大幅に早め、全バッテリー動作を試してみる。

 レーザー銃の消費電力は電子レンジ並みなので、バッテリーはリチウムポリマーでないと能力不足。ラジコン用の2セル7.4Vを3直列して使う。取り回しの都合から、3つ1セットにして独自にパッケージングしたい。
 それはともかく、当然ながら同一のラジコンバッテリーを3つ揃えねばならない。ところが、ラジコンバッテリーが意外に品薄なのだ。もちろんカネに糸目を付けないのなら別だが、そういうのは過剰性能。ラジコンでは瞬発力も重要だが、レーザー銃に瞬発力は必要ない。最大電流は小さいが容量が大きいタイプが望ましい。そういうラジコンバッテリーはお買い得品扱いで、需要が多くやたら品薄。

 現時点では YOKOMO の Li-po 7800mAh/7.4V 75C バッテリー #YB-V278B がベストチョイスなのだが、どこにも在庫がない。売っていても、最大1個だけ。何なんだよこの品薄。

 だが、ベターな売り物が無いか探していて、発見した。そう、以前レーザー銃を作ったときには無かったものが、今はあるのだ。ここ数年での大変化、それはドローンの隆盛である。
 大型ドローン用のバッテリーには6セル22.2Vのタイプがあり、それなら3つ揃える必要もパッケージ化する必要もない。形状が想定と異なるため最終的な実装時に配慮が必要となるが、大きな問題ではない。ドローン用であれば、今後の入手性にも不安は小さいし。

written by higashino [ファイバーレーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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