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2019年1月4日(金) 22:01

コンデンサー充電器

 予定ではストームタイガーを先にレストアし、その後にラジコン用エアガンを研究することにしていた。
 しかし自分の中で、ラジコン用エアガンに対する興味が急速に大きくなっているし、両方ともコイルガンを内蔵する。そして、コイルガンにはコンデンサー充電器が必要だ。
 両方ともコイルガンの初速安定は重要であり、初速安定にはコンデンサー電圧を安定させねばならない。しかし現状のコンデンサー充電器には、コンデンサー電圧が不安定になる欠点がある。所定の電圧で充電を停止するように作っているが、現実には数ボルト以上の電圧変動が生じる。
 これらを改善した新型コンデンサー充電器を開発したい。ストームタイガー搭載のコンデンサー充電器は当時の最新鋭だし、それなりに実用になっている。だが、ラジコン用エアガンにも必要だし、この際両方に使用できる最新のものを開発しよう。

 基本的には同じものだが、ストームタイガーはバトルタンクを基本にした8N電源であり、ラジコン汎用エアガンは6N前提だ。電圧が異なるので、一部パーツの変更が必要になるかもしれない。

 人間が手動で撃つコイルガンの場合、コンデンサー充電器はZVSが常用される。しかし、ラジコン搭載用には向かない。ZVSだと、バッテリーの能力を食い尽くしてしまうのだ。そのため最高速で充電できるが、充電以外の電力が欠乏する。波動砲発射準備!状態だ(汗)。
 性能は落ちるが制御が容易という点で、ラジコンには未だに昇圧チョッパーが向いていると考える。

 などと書いたが、実は頓挫したコイルガンS計画で新型充電器は試作済みだ。
 このようになっている。バッテリー電圧を元にスイッチング周期を決定し、PICのPWM制御で出力調整を行う。皮算用はうまく行ったが、課題も見つかっている。
 何しろ、直接の電流制限を行っていない。バッテリー電圧とコイルのインダクタンスを元にして安全な周期を計算し、過電流にならない「はず」という処理を行っている。よって、ソフトのバグや修正忘れが致命傷になる。過去の製作では、うっかりして過電流を与えてしまい、高価なFETを壊してしまった。
 しかしこれは、電流検出用抵抗による性能低下を防げるというメリットと表裏である。

 コイルガンSに比べると電流は小さいので、メインFETは古いが少しは安くなっている2SK3132で良いだろう。開発中に壊す可能性が結構あるし。メインコイルも、もっと小さいのでいい。

 MAX186はコンデンサー電圧の高精度検出用だが、調べると驚いたことに、10年前の倍額になっている。ただでさえ高価だったのが、とんでもなく高価になっている。10年前に唯一店頭販売していた鈴商が無くなったのは、余りに痛い。しかも、代替できる新製品が見つからない。
 MAX186の特徴は、高精度の基準電圧を内蔵していて使い勝手が良いこと。
 AD変換自体は、安価な製品が幾らでもある。どうやら、高精度の基準電圧ICと汎用AD変換の組み合わせで行くしかないようだ。それなら、昔のMAX186なみのコストに収まる。

 AD変換の精度はコンデンサー充電電圧の精度に直結するので、ケチる訳には行かない。

 制御用PICは、PIC16F88 から PIC16F1575 に更新する。外付けパーツが減り、何より16ビットPWMが使える。それだけではない。PIC16F1575 は動的にPWM周期を変更できるので、バッテリー電圧の変化に柔軟に対応できる。性能向上が期待できる。

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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