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2019年01月の記事

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2019年1月31日(木) 21:36

お座敷ラジコン

 主砲の真後ろからBB弾発射を眺めると、最初から明らかに左にズレて飛んでいく。これは銃口で接触している可能性が極めて大だ。
 そう考えて、マズルブレーキ部分をしっかりとリーマーで拡張する。

 その結果、弾速が安定するようになった。純正0.12グラム弾使用で、ほぼ0.17ジュールだ。
 グルーピングも改善されたが、それでも有効射程(空き缶や紙コップにほぼ必中する距離)は、2〜3メートルがせいぜい。屋外では、全く実用になりそうにない。

 更なる大問題として、照準用レーザーは突然全く光らなくなった。実用的なレーザーサイトを搭載するため、ここまで大変な苦労をしたのに・・・
 有効射程が短くて、照準という行為が意味を持つのは室内限定なので、1ミリワット未満だが信頼性ある国産レーザーポインターを搭載するのが良いだろう。しかし、今すぐ作業する気になれない。レーザー抜きで、いったん完成扱いとしよう。

 無線カメラの有効距離を確認するため、近所の公園に持ち出す。

 ここで、想定外の問題が発生。
 最初に水路に対岸すぐの地面に戦車を置いたのだが、電波が通じなくて操作不能。発車できない。距離は5メートルそこそこしかない。

 電波状況は、送信→受信の強度0。受信→送信の復路は100以上ある。往路が事実上途切れているのに復路は情報が取れるというのが謎だが、受信強度0と表示されることも発車できないことも事実だ。
 少し場所を変えたりアンテナの向きを変えると、かろうじて発車できた。しかし、自慢のスムーズな走行は全く不可能。途切れ途切れにしか電波が到達していないため、途切れ途切れにしか操作できない。木の後ろに回ったら、一発アウト。

 電波が届いていない場合は安全のため停止するので、マトモな操縦は不可能だ。謎なのは、復路の電波強度は、滅多に0にならない点。また、往路は100以上の強度があっても唐突に0になる。半端に小さな値を経ることがないため、ノーコンになりそうだと警戒する暇がない。
 一方で無線カメラも、映像は時々しか更新されない。しかし操縦電波よりは少し良く届いている感じ。

 TWE LITE を使用した自作プロポが実用にならないとなると、今度の計画が崩壊する。
 そこで、再確認することにした。車体下部だけを家の前の地面に置き、送信機の電波強度表示を確認しつつ少しずつ離れて行く。
 離れるに連れて電波強度は少しずつ小さくなる。唐突に0になることなどなく、50メートルぐらい離れても30や40は残っている。その状態で操作すると、普通に走行した。

 場所は住宅街で、直視可能。
 それで50メートル離れた場所から普通に操縦できているので、自作プロポは実用になっている。ドローンならともかくラジコン戦車なら、これぐらい離れて操縦できれば充分だ。

 となると公園でノーコンになったのは、車体上部が電波を妨害したからだとしか考えられない。操縦電波の受信アンテナは、尾灯脇に折れ曲がって車体内に納まっている。こういうのが電波受信に不利なのは、言うまでもない。
 TWE LITE の有効距離には余裕があるので、これでも大丈夫だと踏んだのだが全然大丈夫じゃなかった。いや、車体下部だけなら大丈夫だ。

 車体上部はプラスチック製だが、それなりに金属パーツを含んでいる。それが、想像以上に電波を妨害するようだ。
 無線カメラのアンテナも車体上部の妨害を受けるが、車体外に出ているぶん少しマシだったのだろう。
 波長の短い2.4G帯を使用する場合、アンテナは最高の位置(具体的には砲塔の上)に設置すべきってことだ。ただしこのバトルタンクに関する限りは、アンテナの設置場所を変えるのは困難。それに、変える意味も小さい。何しろ主砲の有効射程が2〜3メートルなのだから。ここは大人しく、室内専用のお座敷ラジコンとして楽しむべきだろう。

 バトルタンクのネガを片っ端から潰し、究極のお手軽ラジコン戦車を作ろうとした。だが、野望を充分に果たすことはできなかった。室内でなら無双だ。走行は超絶スムーズだし無線カメラはリアルだし。

written by higashino [バトルタンク改造Tiger1] [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1月30日(水) 21:34

外観仕上げ

 レーザーサイトの調整に六角レンチを通すための穴が、砲塔に余分に開けまくっているので、タミヤのポリパテで埋める。

 色はダークイエローに近いイメージだったが、思い切り明るいイエローだった。

 マスキングテープを貼りまくり、塗装。

 残念ながら、仕上がりは良くない。
 やはり、スプレータイプでの塗装には限界がある。

 それでも、塗装しないよりはマシだし穴を埋めた意味はあると思う。
 戦車の良いところは、仕上げが荒くても雰囲気を壊さない点だ。

 ボッシュライトのカバー上半分も、新たにアルミ薄板を切り出して接着。ペイントマーカーで黒く塗る。

 アルミ板を使わずに塗装だけすると、LEDの光が思い切り透過してしまう。

 右隣のスリット内に小型カメラが仕込まれていることは、普通に眺めてもまず気付かない。

written by higashino [バトルタンク改造Tiger1] [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1月29日(火) 21:59

ゲートドライブ

 コイルガン戦車のレストアが成功するかどうかは、放電回路次第である。すなわち、RJP5001APP が使い物になるかどうか。
 仮に駄目でも、ストロボ用じゃないIGBTという手段もある。自分の設計するコイルガンでは最終段以外のパスル最大電流600A、最終段は1200Aを想定している。そうなると、ストロボ用でなければ非現実的に思える。しかし半導体はいちおう進歩していて、調べるとストロボ用ではない一般用途のIGBTも採用可能なのだ。

 ポイントは、ストロボ用IGBTは極端に入手困難なのに対し、一般のIGBTは簡単に買えること。だから、最新技術のものが手に入る。
 2SK3132と同サイズのパッケージで、パルス600A流せる一般用IGBTというのは存在するのだ。
 ただし高価だし、ゲート入力容量もでかくなる。回生型コイルガンにおいてはターンオフをギリギリの最高速で行うことが重要であり、ゲート入力容量がでかいと駆動回路が大変になる。RJP5001APP までなら、TLP250が使用可能だ。

 RJP5001APP を試して見て、それが駄目だったら一般用途IGBTを試すということで良いだろう。
 しかしまあいつの間にか、化け物みたいなスペックのIGBTが買えるようになっているものだ。

 IGBTの厄介な特性として、最大電流を流せるゲート電位が限定されているというものがある。ゲート電位を特定の狭い範囲内にキッチリとキープしないと、性能を引き出せない。RJP5001APP の場合、12〜17Vである。
 電源として用意し易いのは12Vと15Vだが、12Vだと下限ギリギリ。リップル次第で容易に下限を割ってしまう。よって、データーシートでも14V以上推奨となっている。ここは普通に考えると、15V駆動すべきである。
 ところが一方で、この手のゲートドライブで圧倒的に便利なTLP250Hのスペックに問題がある。

 動作電圧範囲が、10〜30Vなのだ。
 ターンオフを高速に行いたい場合、必然的に負電源を用意する。つまり、ゲートを15Vでドライブする場合、用意する電源は±15Vとなる。これは、電源電圧としては30V扱いであり、スペックのギリギリになってしまう。
 ±14Vという電源があればベストだが、無い。可変電源を組み合わせて作るのでは、サイズもコストも増大してしまう。

 状況の過酷さはIGBTが断然上なので、まだ±15Vで動かす方がマシなんだろうな。

 さて、この手の回路では常に、ハイサイドのゲートドライブが課題となる。ニーズありまくりなのだから、当然のようにドライバーICが存在する。だが、ちょっと調べても全てチャージポンプ型なのだ。すなわち、旧放電回路で自分がディスクリートで組んだ回路と同じ。ハイサイドがプルダウンされている(ローサイドがONになっている)期間にコンデンサーにチャージし、ハイサイドのゲートドライブ電源にそのコンデンサーを使用する。
 よってチャージポンプ型は、

・ハイサイドを長時間ONにできない。
・ローサイドをONにする時間を確保せねばならない。

という制約が発生し、それを考慮したハードおよびソフトの設計を要求される。不適切な設計を行うと、ハイサイドのゲートドライブに失敗する。
 はっきり言って、超ウザい。

 自分が組んだ回路がそうだっただけに、チャージポンプ方式の使い勝手の悪さは身に染みている。面倒なことは、良きに計らえよ!
 専用ICの価値って、良きに計らってくれる所にあるんじゃねぇか!
 良きに計らってくれない専用ICなんて、使ってられねぇ!

 順送り回生型だと、ハイサイドは常に2箇所しかない。だったらこの際、ゲートドライブ電源をコンデンサーではなく、絶縁型DC-DCコンバーターにすれば良いんじゃね?
 確かに高コストだが、2箇所だけだ。それぐらいなら、圧倒的な使い勝手の良さで許容できる。TLP250H自体が絶縁型ゲートドライバーなので、その電源を絶縁型DC-DCコンバーターで供給すれば、ローサイドと全く同じ扱いになる。

 複数の電源を組み合わせて±14Vを作るとか、+15Vだがマイナス側は12Vだとか、そういう電源を用意したくない最大の理由である。
 ハイサイドにも2箇所設置しなきゃいけないのに、やってられない。

 コイルガン戦車の電源を6Nから8Nに変える数少ないデメリットが、ここにある。
 6Nならば入力4.5〜9Vの DC-DCコンバーターが使えるが、8Nだと使えない。それで、少しコストアップする。とは言え、全体的なメリットを考えれば小さな問題だ。

written by higashino [コイルガン戦車24] [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1月28日(月) 21:39

新IGBT

 回生型コイルガンの製作において、これまで2種類のストロボ用IGBTを使用した。
 まずは元祖コイルガン・ストームタイガーで活躍した GT8G121 である。これは1000回以上の射撃実績があったものの、その後壊れてしまった。
 次が、段数を増やした強力な手持ち射撃用コイルガンに採用した GT10G131 である。これは
GT8G121 の次世代品種であり、ターンオンが若干遅い以外は性能がアップしている。ところが、データーシート上はスペックが上がっているにも関わらず、コイルガンに使用したら壊れまくった。コンデンサー電圧を下げても容易に壊れまくり、全く使い物にならなかった。
 ならばと GT8G121 に戻そうにも、そっちも開発中に壊れまくった関係で在庫が不足し、戻せなかった。

 こうして、コイルガンからはいったん手を引いた。回生型に耐えられるスイッチング素子が無い。まだ、科学技術がアイデアに追い付いていない。

 しかし元祖コイルガン・ストームタイガーは、曲りなりにも1000発以上は生きていた。もう少しだけスイッチング素子を冗長化すれば、復活可能なのではないか?
 そこに幸いにして、主砲コイルや装填装置など作り直すには手間が掛かり過ぎるパーツを捨てずに保存していたと判明。こうして、レストアする気になった。

 ここで念のため最新のIGBT事情を調べたところ、意外な方面で情報が引っ掛かった。それは、ストロボ用IGBT本来の用途である、カメラのストロボである。
 安物の中華ストロボを買ったらすぐに壊れてしまい、IGBTだけ買ってきて自力修理したという話題である。そこで使用されているのが、今回新たに入手した RJP5001APP という次第。

 一般に、ストロボ用IGBTは極端に入手が困難である。GT8G121 も GT10G131 も、筆舌に尽くし難い苦労の末に入手した。だから、GT8G121 を追加購入しようなどど簡単に決断できない。これに対し RJP5001APP は、容易に入手できる。だからこそ、一般人が修理に使用しようって話になる。
 興味を引かれたのは、ストロボの故障内容だ。カメラ用ストロボは一般に、フル発光だけでなく発光量を落とすことができるし、発光量を落とせば連続発光できる。それを可能にするのが、ターンオフ可能なIGBTというスイッチング素子である。故障内容はフル発光しかできなくなるというもので、これは明らかにIGBTがターンオフできなくなっていることを意味する。

 コイルガンでも、IGBTが壊れるのはターンオフと相場が決まっている。
 ターンオフがキチンとできて、しかもターンオフ時の破壊が再現されない。そのような修理パーツとして RJP5001APP が推奨されているのだ。だとすれば、コイルガンにも適しているのではなかろうか?
 コイルガンでIGBTを壊しまくり、原因を調査しまくり、何が問題なのかほぼ明らかになっている。I2t である。IGBTのデータシートにはI2t が記載されていないが、記載されている素子から類推すると、パッケージのでかいものほど I2t 耐性が大きい傾向にある。

 その点からも、RJP5001APP は期待できる。パッケージがでかいと限られた空間に実装するのが困難になるので、つい「劣っている」という目で見てしまう。もちろん巨大なブロック型IGBTではラジコン戦車に搭載できないが、RJP5001APP
のサイズなら許容範囲である。

GT8G121 GT10G131 RJP5001APP
耐圧 400V 400V 500V
連続耐電流 8A
パルス耐電流 150A@1ms 200A 300A@2000μF
飽和電圧標準 3.5V 2.3V 4.7V
飽和電圧最大 7V 10V
ゲート操作電圧 4〜6V 4〜6V 12〜17V
ゲート入力容量 3800pF 2800pF 2050pF
ターンオン時間 4.8μ秒 5.9μ秒 0.53μ秒
ターンオフ時間 3.8μ秒 3.8μ秒 0.75μ秒
ターンオフdV/dt 400V/μ秒 400V/μ秒 1000V/μ秒

 それだけではない。RJP5001APP は、ターンオフが高速な上に dV/dt 耐性も大きい。ターンオフを高速で行えば、I2t
は減少する。これだけでも、以前のIGBTに比べて圧倒的に強い。
 唯一飽和電圧だけが高めだが、より大容量のメインコンデンサーに対応可能なので、容量を増やして押し切れば良い。

 この RJP5001APP が、コイルガン・ストームタイガーのレストアを決断させた最後の一押しとなった。
 GT8G121 が実用ギリギリ境界線だったことを考えると、並列数を GT8G121 の半数にした RJP5001APP が実用になる確率は、かなり高い。この場合、新ストームタイガーにおける使用総数は16個となり、実装空間は確保可能だ。
 以下、データーシートの追記。

・耐圧は500Vだが、コンデンサーは300V以内が望ましく最大350Vまで。
・電流は200A以内が望ましく、最大300Aまで。
・メインコンデンサーは1500μF以内が望ましく、最大2000μFまで。
・ゲート電位は12V以上あれば良いが、14V以上を推奨。

・300A以内のパルス通電で、寿命は5000回。
・電圧が加わっている時間が、合計5000時間で寿命。
・射撃間隔は5秒以上開けるのが望ましい。
・スイッチング周波数は70KHz以内で。

 コイルガン戦車で問題になるのは、寿命5000回というところぐらいだ。開発中に1000〜2000発を撃つ可能性があるが、本運用を開始したら3000発とかそう簡単に撃ち尽くせるものではない気がする。
 またゲート操作が12V以上必要なので、ローサイドもPIC直接ドライブはできない。6箇所のスイッチングすべてで、TLP250のお世話になる。

written by higashino [コイルガン戦車24] [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1月27日(日) 18:42

塗装

 砲身と防盾に、白ベースを塗装。

 砲身はマスキングテープで密閉し、洗濯物の代わりに吊るして乾燥させる。
 バレルにはクリーニングロッドが通してあり、それにより砲口側からの異物も阻止される。

 ただしこのせいで、砲口側に塗料が厚く溜まってしまった。

 続いて、ダークイエローを塗装。

 レーザービームを通す穴は、先に空けてある。

 最後に、ダークグリーンで迷彩する。

 スプレータイプなので、細い迷彩をクッキリと付けることはできない。境界のボンヤリした迷彩になる。しかし、全体として見れば違和感は大きくない。やってみれば、ジャーマングレイのままよりは良いかもしれない。

 厚い塗料が砲口に溜まると、BB弾が接触してしまう。だから剥がすしかないが、塗料が大袈裟に欠けた部分も出てしまった。
 だが、再塗装はせず様子を見る。戦車というのは、隅から隅までピカピカ・・・ではない方が雰囲気が出るので、放置しても気にならないかもしれない。

 それよりも、塗料の厚みで砲身が防盾に挿せなくなってしまった。防盾内を少し削って挿入し、アクリダインを流し込んでガタツキを無くす。

 組み立て直した主砲を撃つと、初速のバラツキが大きい。パワーにすると、2割も違う。命中精度も、論外に悪い。

 塗装後にもバレルはクリーニングしたが、砲口周辺の塗料にBB弾が接触している可能性が疑われる。まあ組み立て直した直後だから、100発や200発は慣らし運転として様子を見るべきだろう。

 あと、強化スプリングを組んだぶん、重いBB弾を使ってみたい。これは標準推奨の0.12グラム弾だが、バイオではないから屋外射撃し難いし精度もウリではない。0.20グラムのベアリングバイオBB弾が使い物になるようであれば、嬉しいところ。
 どうせ10メートル以上先なんて当たるわけがないので、問題は近距離だけだ。ホップアップが充分に掛からなくても、関係ない。

written by higashino [バトルタンク改造Tiger1] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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