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2012年05月10日の記事

2012年5月10日(木) 21:46

ダミーダイオードの設計

 ある電圧になったら抵抗を有効にする手段として、入力電圧を分圧したものでゲートを操作されるFETという安直なスイッチを採用してみる。明らかにレスポンスが悪いと思われるが、レーザー銃なら大した問題にならない。加工機のような高速レスポンスが要求されないため、LDドライバーの制御ループが低速なのだ。また、制御プログラムの基本はこれまでの工作で確立されているため、怖いのはバグによる異常動作だけ。
 異常動作していないことさえ安全に確認できるなら、ダミーは役割を果たす。

 下の回路図では3個の20W抵抗しか書かれていないが、実際は50個並べる。各セメント抵抗には、通電が確認できるよう低輝度ダイオードを併設。このダイオードの順方向電圧は誤算の範囲内として、ダミーの合成抵抗値を計算する際は無視する。

 入力電圧が約84Vになるまでは左端のP型FETがONにならず、そのON電圧を調整する半固定100KΩだけがダミー全体の抵抗値となる。当然ほとんど電流は流れない。
 ONになると100KΩが52並列となり、ダミー全体の抵抗値は2KΩ弱となる。

 1KΩのセメント抵抗を1セットとし、半固定抵抗で分圧された電圧でゲートを操作されたFETにより通電。以降入力電圧が高まるにつれて、順番にONとなり徐々に合成抵抗値が減少して行くよう調整しておく。
 ここで使用するFETの条件は、

・耐圧が高いこと。最低でも160Vは欲しい。
・ON抵抗は大きくても構わない。
・ゲート静電容量が小さいとレスポンスが良くなる。
・安い。

 ということで、秋月に売っているFQPF3N90を採用。

 半固定抵抗100KΩは、秋月で50個をレール買い。1750円。ところが、違ったものを売られてしまい自分もその場では気付かなかった。100KΩには違いないのだが、多回転タイプではなく単回転タイプにすり替わっていた。
 微妙な調整を要するので、多回転タイプでないと使い難い。しかし、単回転でも使えない訳ではない。精密機器ではなく、ある程度アバウトな調整でもダミーとしては成立する。半固定を10KΩとかにして、別に100KΩを直列するような方が使い勝手は遙かに良かったかもしれない。しかし別パーツにするのは、特性変化が気になる。1つの半固定を分圧抵抗として使うなら、温度特性などの個体差は無関係となる。

 FETは2個100円のパッケージだが、明らかに紙とビニール資源の無駄。しかし秋月にはレールがなく、袋入りを25個買う羽目になった。

 問題はセメント抵抗で、このシンプルなパーツが実は意外に手に入らない。オンラインショップでも、20ワットの1KΩはない。千石が単価80円と破格に安いのだが、在庫は10個しかなかった。泣く泣く単価140円の店で25個調達。いずれもショップの在庫をすべて買い占めた。
 残る15個はふたたび千石に戻り、820Ωを購入。

 同一抵抗値で揃えないと負荷が偏って不利なのだが、止むを得ない。
 過去セメント抵抗に誤って数倍の電力を流して焼いたことがあるが、数割オーバーで焼けるようなパーツではない。扇風機を当てながら使えば、多分大丈夫だろう。ダミーはあくまでドライバーの試験用であり、常用品の信頼性は必要ない。

 セメント抵抗に5500円も掛かってしまったが、LEDや抵抗を含めパーツ代は1万円ちょっと。励起LDの100分の1に過ぎず、ダミーのコストとしては納得。

written by higashino [ファイバーレーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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