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2024年5月20日(月) 20:14

試験基板は一応完成

 ハイサイド用の電荷バンクに、100μFの積層セラミックコンデンサーを6×2列に組み合わせ、1200μFを確保する。11年前の製作では400μFに落ち着いたが、今回はドライブ対象のIGBTが3倍になっている。

 ハイサイド周りの配線が複雑で、非常に取り違え易い。2箇所いずれも切った張ったの付け替えを強いられた。むちゃ面倒で、これ本番では実体配線図を作って慎重に組む必要がある。
 更には、この基板の動作確認もしっかり行うべきだ。

 サージ対策回路も、配線ミスし易い。

 何度もパターンはチェックしているが、錯覚は良くあるので油断できない。回生型回路は大変だ。でも、IGBTが耐えてくれた場合の見返りは大きい。

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2024年5月19日(日) 19:04

ハイサイド用電源

 2個所のハイサイド用電源を作る絶縁型 DC-DC コンバーターは、別基板にすることで本番でも使い回せるようにする。本番実装時は、射撃制御基板と貼り合わせるような感じを想定している。

 念のためにサージ対策フェライトコアを付与しまくってるが、どうやら最終的にフェライトコアを追加購入することになりそうだ。

 2つの DC-DC コンバーターは180度向きを変えて互い違いの点対称実装とし、真ん中付近にサージフィルターを設置。

 入力電源線は、中央付近に引き込む。出力は両端になる。ハイサイドはコイルガンの根元と先端で必要になるので、合理的配置である。

 基板本体には、ハイサイド用のフォトカプラを実装。

 ひとまず電源を入れて、出力電圧を確認する。
 DC-DC コンバーター基板は、正常動作している。本体の方は5Vが出て来ない。三端子レギュレーターの出力部分に配線ハンダ付けする際に、GNDとブリッジが生じていた。修正すると、正常に5Vが出て来た。

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2024年5月18日(土) 20:32

ハーフブリッジの実装

 dsPIC に比べるとマイコン周辺回路が少なくて済むので、配線が楽。
 その代わり、いちいち抜かないとプログラムできない。

 MCLRをトリガー入力に割り当てて、正常に入力を認識できるかどうか確認したい。

 PIC16F1579 は20ピンで、入力にしか使えないMCLRと電源2ピンを除外した17本を出力として使える。これが非常に重要なポイントで、順送り回生型16段式コイルガンではスイッチング素子が18箇所になる。しかし、ハイサイドとローサイドと同時に1本のピンで制御できれば、必要な出力ピンは18本から16本に減る。
 だから、決定的に重要なのだ。

 ハーフブリッジの実装に必要なスペースを確認する。最初に見当をミスして1ユニットがズレているが、基本的に現在の射撃制御基板と同様に3穴ごとの詰め込みが可能なようだ。

 2本の抵抗の足を使って基板に固定した上で、ジャンパーを穴に通してソース足にハンダ付け。作業は細かいが、端から順に実装すればそれほどの精神疲労はない。時間は掛かるけどな。

 放電スイッチングを1つの PIC16F1579 で可能になると、現在の射撃制御基板と同じ処理を PIC16F1575 で行い、dsPIC の代わりに PIC16F1579 を使うことができる。これで8ピン分の空間を節約できるものの、回路の複雑化や DC-DC コンバーターの必要性により実装は辛くなりそうだ。

 さすがに基板が大きいので余裕はあるが、ここから DC-DC コンバーターを追加すると一気に窮屈に見えそう。

 このテストではハイパワーサーボは実装しないので、電源線は細めで済ませる。

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2024年5月17日(金) 21:44

放電制御回路修正

 PIC16F1579 のスペックを、データーシートで確認する。焦点は、GPIO のドライブ能力である。その結果、新し目の8ビットPICならでは・・・出入り共に50ミリアンペアと確認できた。チップ全体で800ミリワットという制限を守れば、大きな電流を直接ドライブできる。50ミリアンペアあれば、LEDも2系統同時にドライブ可能だ。回生型コイルガンで言えば、ローサイドとハイサイドを1本のピンで同時にドライブできる。ただし、ローサイドとハイサイドの論理は一致していなければならない。
 ※順送り回生型では、ローサイドとハイサイドは同時にONにしたりOFFにしたりする。

 以上の観点から、テスト用PICのピンアサインを変更。センサーもサーボも無視して、4段式コイルガンの制御に必要なピンだけを残す。もはや14ピンの PIC15F1575 でも足りるが、テスト段階なので気にしないことにする。

 放電制御の回路図も、一部修正。

 初段と最終段は、1本のピンで PIC-H と PIC-L を同時操作する。
 ハイサイドの TLP621 を吸い込みドライブにすることで論理反転させ、ローサイドと論理を合わせてある。

 ↑の回路を実装するときに基板面積どれぐらい必要なのかイメージが掴めないので、テスト基板は大きめのものに組んでみることにする。
 本番基板をどう仕上げるか、の参考にしたい。

 テストでもノイズ対策は必須なので、フェライトコアもトリガー信号のサージ避けも組んでおく。しかし、傾斜センサーやサーボは無視だ。

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2024年5月16日(木) 21:01

IGBTユニット

 射撃制御PICを設計する。

 基本は現行基板の PIC16F1575 と同じ処理で、PIC16F1579 に変更。余ったピンで4段式コイルガンの放電制御を行う。成功すればもう1つ PIC16F1579 を増設し、カスケードで16段式コイルガンの放電制御を行う。
 4段式の試験段階では、傾斜センサーや水平維持サーボ出力は割り当てておくが使用しない。

 パーツ製造は面倒臭いものだらけ。

 1人で作るので、製作順番を変えても完成は変わらない。
 IGBTの3並列ユニットを製作する。

 まずはドレイン端子を結合することで、後の作業性を向上させる。隣接ユニット間でソースとゲートが短絡するのを予防するため、段差を付けてズラしつつ合体させる。面倒極まる。ユニットが3つではなく2つの合体であれば、180度違いにして簡単に合体させられる。2と3では大違いなのだ。
 そしてこれが4並列となれば、やってられない。このあたりが精神的に並列化の限度である。

 2ミリのバナナプラグを使い、ソース端子をまとめる。

 ユニット間に段差があるせいで物理的にドレインとの短絡寸前となり、実装が大変。

 「歯並び」の悪いユニット2つからプルダウン抵抗を削除し、ハイサイド用とする。

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