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2007年03月の記事

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2007年3月31日(土) 14:48

駄目じゃん (;_;)

 銃身パイプが長いので、側面にホットボンドでくっつける。真上に取り付けるのではかなり安定が悪い。

 実射すると、パワーが出ない。弾速を測定するまでもなく、回生型回路でドライブした場合とは比較にならない。しかも、なんだか撃っているうちにどんどんパワーダウンしてる感じだ。

 そのうち、銃身パイプが外れてしまった。見ると、接合部分にほとんどエポキシが乗っていない。
 内部にエポキシが盛り上がるとパチンコ玉の通過を邪魔するため、ギリギリまで添附量を減らしたのが影響したようだ。側面に盛っても強度的には大して役に立たないようだ。

 金属同士の接着なので、エポキシなら十分な強度が得られると思ったのに・・・

 しかし貴重な教訓が得られた。金属同士であっても、コイルガンの組み立てを甘く考えてはならない。ストームタイガーの砲身もスケールモデルとしての制約から接合面積を広く取れない。
 組み立て時に考えないと、射撃の衝撃で破壊されてしまうだろう。コイルガンの加速時間は1ミリ秒程度しかない。ノーマルの射撃でもパーツには「衝撃」と呼ぶべきGが加わる。

 いずれにしろ構造の単純なフライホイール型は、引き戻し力によるパワーロスが無視出来ない。回生型回路の気持ち良い射撃を知ってしまうと、製作が大変でもしっかりした回路を採用したくなる。
 このコイルピストルは通電時間をコントロール出来ない簡便な放電回路である。側面シールドによりインダクタンスが増大して通電時間も延び、引き戻される時間も増大してしまったと思われる。

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2007年3月30日(金) 17:10

旧品流用

 主砲の正式搭載版を製造すれば、最新の試作三号砲は不用になる。そこで、コイルピストルに使用しようと思い付く。

 現状のコイルピストルはパチンコ玉の保持が微妙で、装填には高度な慣れが必要となる。僅かなセッティングの狂いでパワーが何割も変化してしまう。非常に扱い難く手軽に楽しめない。
 試作三号砲は性能こそ若干劣りそうだが、ピアノ線保持なので装填が容易。遊ぶ分には望ましいだろう。

 そこで、0.4ミリのピアノ線をエポキシで接着。ある程度は狙いを付け易くないとこれまた楽しめないので、10センチほどもあるアルミパイプを取り付ける。

 側面に軟鉄シールドを巻いて接着。
 回生型放電回路を使うのなら、この構造は最強コンビだが、フライホイール型でコイル電流垂れ流しの場合は、どうなるか?

 ピアノ線による保持では、真後ろからパチンコ玉を挿入するのがやり易い。逆に言えば、真後ろに空間が無いと装填し難い。現状のコイルピストルでは真後ろに空間が無い。

 そこで、コイルを外すついでに前半部分をごっそりと除去した。

 旧コイルと単純に置換するだけでは、装填の作業が面倒でやってられない。

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2007年3月29日(木) 17:15

どこに設置する?

 全FETともソースとゲートの間にツェナを取り付ける。
 ソースとドレインの間にはフライホイールダイオード。コイルガン放電回路同様に、FUSN4を使用した。主砲より恐らくコイル電流が消えるのに時間を要する一方でピーク電流は数アンペアのオーダーでしかないため、DLM10Eの方が良さそうな気がした。
 しかし実装時に足が邪魔。チップ型のパーツは小さ過ぎない限り便利だ。

 K3140には更にプルダウン抵抗を追加。
 回路図では相当にごちゃごちゃしているが、実物はすっきりまとまった。

 K3140とJ607をペアにし、ドレインを合体させる。ここに、モーターへと通じる配線を取り付けることになる。

 PICへと接続されるゲート端子は、短く切り揃える。
 これでハーフブリッジ分となる。更に2セットを合体させると1つのHブリッジとなる。

 ソースは1本置きにまとめねばならない。別に難しい作業ではないが、占有空間には常に注意せねばならない。製作したものが物理的に搭載不能となっては意味が無い。
 放熱板の切り取りは案外重労働なので、何度も作り直したくない。

 主砲とコンデンサーそして放電回路。それらの置き場所は決定している。また、コンデンサー充電器とバッテリーの位置も決定した。しかし、それ以外の走行制御PIC、射撃管制PIC、PIC用電源ユニット、メインスイッチとヒューズ、ラジコン受信機、そして現在製作中な走行用アンプ・・・などはまだ決まっていない。

 配線に無理が生じず、そもそも物理的に収納可能かどうか?
 幾つもの案があり、比較検討を繰り返している。走行用アンプはテールランプ近辺が有力案だったが、モーターに超接近させる案が急激に浮上している。足の配線処理を考えると、Hブリッジを置ける場所がかなり限定されてしまうのだ。

 組み上げたHブリッジをあちこちに置いて考える。モーター後方に設置し、PICは横倒しで設置すれば空間を有効活用出来そうである。

written by higashino [コイルガン戦車1/35] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2007年3月28日(水) 17:04

走行用Hブリッジ

 PIC用電源は基板裏面をエポキシで固め、表のNJM2360には1センチ角の小型ヒートシンクを接着。見ての通り茶色の接着剤が使用されている。
 正体は、銅粉を練り込んだエポキシである。

 主砲コイル正式版を製造する際に使おうと、試してみた。当然ながら強度は純粋エポキシより落ちるが、実用上は問題無さそうだ。目的は言うまでもなく、純粋エポキシより熱伝導を良くすること。

 走行用アンプを組むために用意したFETはオーバースペックなので、放熱版を切り取って小型化する。しかしこの切断作業が相当に大変で、6個作業した段階で挫折。残る2個は明日ってことで。

 モーター1個を制御するHブリッジには、K3140とJ607が2個ずつ必要となる。戦車は左右にキャタピラを動かすためモーターが2個必要。つまり、FETは4+4で8個必要となる。
 厚みが5ミリほどあるため以外にかさばる。一列に重ねればFETだけで4センチも並んでしまう。どのように実装すれば邪魔にならないか収まりが良いか、頭の中でシミュレーションを繰り返して作戦を練る。

 Q2とQ3をONにすると正転、Q1とQ4をONにすると逆転となる。PICでFETのゲートをスイッチングする。
 しかし、現実に実装する場合は若干の考慮が必要となる。

 切り替える途中で一瞬でもQ1とQ3が同時ONになったり、Q2とQ4が同時ONになってはならない。かと言ってQ1だけがONになったりする瞬間があると、今度はコイルガンお馴染みのサージが発生してしまう。
 そこで、これまたコイルガンお馴染みのフライホイールダイオードを装着する。

 システムの電源が入った直後など制御PICが不安定でFETのゲート電位が不安定な瞬間に、FETがONになると困る。そこで、Q1とQ2のゲートにプルダウン抵抗を入れる。Q1とQ2が確実にOFFであれば、短絡することはない。
 更に、PICとFETゲート間の配線に誘導サージが発生しても破壊されないよう、FETのゲートにはいずれもツェナを配置する。

 小型化したい余りに保護素子を省略すると信頼性が低下する。どの程度までの保護を加えるかが悩み所だ。

written by higashino [コイルガン戦車1/35] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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2007年3月27日(火) 17:15

動作試験開始

 試験用システムで何千回も充電を繰り返して来たコンデンサー充電器を取り外し、代わりに正式搭載版を接続する。

 従来のものより充電が遅い。平均消費電流1.3Aだったものが1Aに低下している。やはりNJM2360では1000pFが小さ過ぎではないか?
 差し替えるのは難しいので、470pFを追加した。しかし消費電流は増えない。ならばと1000pFをもう1個追加。合計2000pFにするが、発振が少し不安定になっただけで改善しない。

 考えてみれば、電流制限が2Aである。これはピークであるから、平均すれば1Aを大きく越える方がおかしいのだ。これまでの充電器は、所定の電圧に達しても待機電流が0.3Aも流れるという怪しい挙動があった。コンデンサーの充電自体は正常に高速に可能なので、机上実験システムとしては問題がなく放置していた。

 充電が遅いのは、電源をモトから断っている点も大きいと思われる。旧充電器に後付けでJ607を追加していた場合は、J607が電源を断っても入力側コンデンサーに蓄積された電荷が供給された。だが、正式搭載版はJ607もビルトインされており、入力側コンデンサーとインバーターの間にJ607が挿入される回路である。J607がOFFになれば、その瞬間にインバーターへの電力も絶たれる。
 また、ONになっていてもJ607が若干でも抵抗になるのは確かだ。

 バッテリーがヘタって来た状態で戦車が全速走行を行いインバーターの動作割合が最低になれば、充電完了に30秒掛かるかもしれない。しかしそれはワーストケースだし、別にそれはそれで良いかもしれない。38センチロケット砲が数秒で連射可能ってのも逆にイメージを損なう。
 また、充電が遅くなるのに対応して消費電力も減っている。バッテリーが供給可能な電力がシビアなだけに、欲張らない方が良いのではないか?
 この正式搭載版は、もともと性能よりも信頼性・安定性を重視した設計である。少し性能が落ちても実用にならないほどではないのなら、良しとしよう。実際、実使用の大抵の場合は15秒以内に充電が完了すると思われる。

 充電器の正常動作を確認しつつ、まずは最も回路がヤワな基板裏面をエポキシで固める。硬化中も何度も動作を確認する。
 半固定は写真の左側が出力電圧調整、右側がPIC通知電圧調整となっている。左側を回して330Vに合わせる。右側は無調整でたまたま320V強の良い位置になっていた。電圧計を使い、予定通りの反応を確認。出力320V以下では黄色線の出力が0Vになっていて、それを越えると5.15Vになった。
 MCの代わりにNJMを使用したが基本的にはこれまで幾つも製作したコンデンサー充電器である。想定外の事態は発生せず、順調に動作している★

 出力電圧は0.3V以内の安定性で平衡する。ただし、先代のように時間が経過すれば2V3V変動するかもしれない。しかし、数Vの時間的変化なら実用上それほど問題ではない。

 机上の試験用システムで暫く使用して実績を積むと同時に、ローバッテリー時の挙動も重要確認事項である。無負荷4.4Vの消耗しまくったバッテリーを使うと、最初からウンともスンとも言わない。これは良い兆候だが半端電圧で不安定化しないかどうかはまだ分からない。

 手前に突き出している端子は、PICからの停止指令入力用。NJMの5番ピンに接続されており、1.5V以上を与えている間だけコンデンサー充電器の動作が停止する。この端子だけはまだ動作確認が済んでいない。
 そうだ、黄色線の充電完了信号をここに接続すれば良い。通常なら330Vで停止する充電が、その手前で停止するだろう。

 さっそく試すと、305Vで停止した。電圧計は反応遅延があるため320V以上で充電完了信号がHになったと思ったが、実際はもっと手前で完了信号が発生していたのだ。322V前後で完了信号がHになるよう調整する。

 電圧調整用の2つの半固定抵抗は写真の通り、容易に調整可能な位置に設置してある。

 基板は順調にエポキシで塗り固められたが、電解コンデンサーは将来交換する可能性が大であるため塗り込めていない。

written by higashino [コイルガン戦車1/35] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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