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2018年8月11日(土) 19:24

放射温度計

 千石電商の店頭で売られている、放射温度計。この手の類の製品としては格安の2800円だが、特に使い道はないだろうとスルーしていた。

 だが、板金用ハンダゴテを恒温槽的に使ってのハンダ付けを行っていると、温度を確認したくなる。この場合、放射温度計が絶好だ。安物とはいえ放射温度計なのだから、つぶしも利くだろうと期待し、2800円払ってみた。
 店頭に出ているのは、すべてが温度範囲の最も狭い機種。−30度から+320度である。ハンダ付けの温度管理でも320度まで計測できれば充分であり、それ以外の日常で使うなら更に充分だ。

 ならば、一番安いコレに越したことはなかろう。千石電商も、そう考えてコレを大量仕入れしたと思われる。

 まず重要な話として、確かに本体は2800円だが電池は別売である。9V角電池を1個使用する。ダイソーの108円で、ちゃんと動作した。

 安いだけあり、測定領域が広いことに要注意。測定スポットは、距離の12分の1。12メートル離れると、直径1メートルの範囲を測定する。
 もちろん距離12センチで直径1センチと考えれば、加熱中の銅板を充分に測定可能。ただし、センサーの直径が2センチぐらいあるので、1センチの範囲をスポット測定はできないと思われる。
 また、上部からレーザーポインターが照射されて狙いを付けることができるが、2センチぐらいのパララックスが存在するため手元のハンダゴテを狙うことはできない。まあ銃口を突き付ければ済む話ではあるが、

 いずれにしろ3センチ程度より小さなスポットを測定するのは難しいと思われるので、銅板加熱の温度管理にどこまで使えるかは分からない。参考程度だろう。共晶ハンダが溶けるとき(183〜184度)に何度を示すかを確認のうえ、参考程度に見るべきだろう。

 ただし、測定値は意外に正確だ。仕様では誤差3%もしくは3度となっているが、室内の温度計との差は1度もない。自分の肌に向けると34〜35度になっている。皮膚表面の温度は体温より少し低いはずなので、まっとうな値だ。
 アスファルトの日陰と日向の温度差、同じ日向でも地面と垂直壁の温度差、などなどかなり納得できる値が出る。

 これはこれで、いろいろ使えそうだ。3000円のオモチャとしては、悪くない。

 蛇足だが、レーザーがクラス2と表示されていた。パワーメーターで測定すると、2.24ミリワットと確かに1ミリワットを越えて5ミリワット以下だった。レーザーポインターが1ミリワット以下でなければならないのは周知だが、この手の組み込み機器の場合はクラス2が多い。

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2018年8月10日(金) 19:41

失敗原因

 ではなぜ、一番最初のFETだけゲートとソースのハンダブリッジが発生せず、それより後の3個すべてがハンダブリッジしたのか。これに関しては、思い切り思い当たる節がある。
 ゲート配線のハンダ付けが、明らかに異なるのだ。

 ゲート配線に使用した細い配線は、余りに細くてハンダの乗りが悪い。ゲート電極にハンダ付けするのも、大変なのだ。
 一番最初のFETでは何とかハンダ付けに成功したが、同様の作業を更に11回も行うとなったとき、失敗を繰り返して発狂しそうになった。そこで、安易な道に逃げてしまったのだ。

 安易な道とは、被覆を剥いた配線先端部分を、折り曲げること。
 芯線を5ミリほど露出させ、その先端2ミリぐらいを折り曲げる。こうして先端を2重化すると、嘘のようにスムーズにハンダが良く乗る。これはノウハウとして遥か昔に発見していて、この配線を普通にハンダ付けする際は常に行っていた。11個のハンダ付けも、特に苦労せずに完了した。
 だが、芯線の先端を2つ折りにするということは、それだけ太くなるという意味でもある。

 こうして11個のFETは、最初のFETに比べてゲート電極のハンダ付け部分が太ってしまったのだ。
 ソース配線を取り付けていない状態でFETを眺めると、ソース電極との間には十分な間隔が確保されているように見える。だから妥協したが、実作業では、僅かな間合いの差が致命的な作業難易度の差となって襲い掛かって来た。
 ゲートのハンダ付けで苦しみまくっても、先端を折り返さないスマートなハンダ付けを行わねばならなかったのだ。

 明らかに、ゲート配線のハンダ付けからやり直すべきである。ソース配線に関しては、ハンダ吸い取り線の切れ端で8箇所の電極をいったんまとめる手法が相当に有効と思われる。ゲートとのハンダブリッジさえ回避できれば、作業すべてを成功させられるのではないか。
 何度も全体加熱をやり直しているせいでFETが壊れるかもしれないが、ここまで来れば追加購入も覚悟しておこう。

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2018年8月9日(木) 21:07

うまく行かない

 FETのソース端子が8つに分かれているのは、極めて使い勝手が悪い。どうして1電極にまとめてパッケージングしておいてくれなかったのか。
 ゲート端子だってそうだ。ゲートは大電流が流れないので細い配線で足りる。そんなものはパッケージ外に引っ張り出しておいてくれ。

 要するにコレ、PC用のインテルCPUで言うところの「殻割り」状態で販売されているようなものだ。ヒートシンクや配線の取り付けを適切に行えば、放熱性能や通電性能で、パッケージング製品を上回ることができる。しかし、作業の難易度が極端に高くなってしまっている。
 見慣れた3本足FETなら、配線など1日で楽に完了する。それが、何週間も苦闘する羽目になっている。FETに配線するだけで!

 ここまでの作業により、ソース電極がまとまっていないことが大きなネックだと判明。そこで、先にまとめてしまうことにする。
 思い付いたのが、ハンダ吸い取り線(在庫)である。吸い取りという本来の用途では性能が低いため、使わずに残っている3.5ミリ幅の品。これにハンダゴテを直接当てて、ハンダを吸い込ませる。そして、2ミリ半ぐらいの長さに切り取り、FETソース電極に載せる。そのままハンダ付けする。

 写真では銅板に直接載っているが、作業時は熱を遮断すべく基板1枚を挟んだ。

 後はこれまで通りにソース配線を載せ、まるごと加熱してハンダ付け。
 ソース部分に追加の共晶ハンダは必要だったが、これまでで一番の仕上がりになった。ソースに関しては。

 左が1個目で、仕上がりが悪い。
 中央が2個目で、ゲートとソースがハンダブリッジ寸前。
 右が今日の3個目で、見た目は成功だがゲート配線が外れている。完全なる失敗。

 ゲート配線が外れた理由は、ソースとハンダブリッジしたからである。
 ソース部分が豊富なハンダ供給源になってしまうため、いったんブリッジすると容易に除去できない。吸い取り線ではどうにもならず、吹き飛ばしても残存があり、残存ハンダをカッターナイフで削り取ったらゲート配線にも力が加わり、外れてしまったのだ。

 銅板とFETがハンダ付けされているこの状態では、全体を加熱して溶かし直すことなくゲート配線だけをハンダ付けすることは不可能である。つまり、やり直し確定だ。

 結局のところ3個作業し、1個が半端成功で2個が失敗。惨憺たる結果である。
 原因を考えると、3個すべてがゲートとソースのハンダブリッジに苦しめられている。ブリッジさえ発生しなければ、3個とも作業成功していた可能性は高い。

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2018年8月8日(水) 21:18

ハンダを盛る

 板金用ハンダゴテの上に仮設置したところ、ソース用の太い配線の先端がFETに密着しない感じがする。
 そこで、すべての配線先端に共晶ハンダでメッキし直す。

 加熱してソース配線をFETに押し付けたところ、ゲートとハンダブリッジしてしまった。
 いったん加熱を中止し、ハンダを取り除く。

 再加熱したが、8箇所ある電極突起のすべてに密着させるのが困難。それなりの力で押し付けねばならず、どうしても横ズレするのだ。
 何とか終わらせたものの、2箇所3箇所浮いている気がする。目視で、密着していると断言できない。密着していないとも断言できないが。
 更に、ゲート周辺のハンダ付けも汚くなってしまった。テスターでは短絡していないようだが、全体として仕上がりは非常に悪い。機能はしても、性能は低下しそうだ。ひとまず保留し、次のFETを仕上げに掛かる。

 2個目は、ほぼ満足な仕上がりになった。
 ポイントは、ソース配線をFETに密着させたあと、接触部分に共晶ハンダをガンガン溶かし込んで追加し、配線先端部分がハンダで膨らむぐらいにすること。これで8箇所の電極すべてに、しっかり密着する。そう言えば先日作業した一番初めのFETも、同様に配線先端部分がハンダ膨れするまで盛った。
 これは、ソースのハンダ付けを成功させるための重要ノウハウだと思われる。

 しかしその代償として、ゲート部分のハンダ付けとブリッジする寸前になった。これもテスターでは短絡していないようだが、かなり不安である。
 問題は、ソース電極8箇所すべてに確実に配線を密着させるほどハンダを盛ると、近接するゲートとどうしてもブリッジ寸前になること。

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2018年8月7日(火) 21:13

炭素繊維

 ドリル戦車の車体は、基本的にステンレス製を考えている。
 だが、世の中は炭素繊維というものがあることを思い出した。

 炭素繊維の板材。CFRPというのは、比重が鉄の4分の1で、強度は鉄の10倍と言われる。これで車体を作ることはできないか?
 厚さ1ミリ程度のステンレス板で車体を作ると、かなりの重量になる。これを炭素繊維にしてしまえば、大幅な軽量化が可能だ。ドリル戦車は軽量化し過ぎるとマズいが、軽過ぎるものを重くするのは容易である。逆に、作ってみたら重過ぎたという場合、軽量化は桁違いの困難を伴う。
 ならば、軽量化が可能だと見えている部分は、軽量化しても良くないか?

 CFRPは、普通に販売されている。買うのは、それほど難しくない。確かに高価だが、使用を諦めるほどの値段ではない。クローラー型ロボットというのはイメージよりも遥かにコストが高く、主要車体をCFRPに置換することによるコストアップは、全体の1割2割というレベルに収まる。
 しかし、だ。

 炭素繊維には、大きな欠点がある。それは、衝撃に弱いこと。ドリル戦車は、体当たり前提なのに!
 耐衝撃性という点において、ステンレスと炭素繊維では比較にならない。
 最近では衝撃に強い炭素繊維も開発されているが、それが個人DIYで入手可能かどうかは別の話である。仮に入手できたとしても、期待通りに衝撃に耐えてくれるかどうかは不明である。非常にリスクが高い。

 そもそも本当に、比重が鉄の4分の1で、強度が鉄の10倍で、更には鉄より衝撃に強かったりしたら・・・それこそリアル戦車の装甲が炭素繊維に置換されるはずだ。だが、主要装甲を炭素繊維にした軍用車両を開発している、などという話はどこからも聞こえて来ない。炭素繊維の本家であり、スペックだけは盛ったガラパゴス兵器の大好きな日本なんて、真っ先に開発を始めていなければおかしい。
 つまり衝撃に対しては、未だに鉄より遥かに弱い。そう判断するのが妥当だろう。

 トドメとして、直径12ミリの穴を簡単に開けられるのだろうか?
 非常に加工し難く、最初から完成品の形状に固めて製造するという話もある。

 これは、普通にステンレスで製作すべきだろう。

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