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　電源を１系統にまとめると、光ゲートドライバーの存在意義が問われる。
　もともとラジコン搭載ではないハンドヘルド・コイルガンを志向していた当初は、制御用ＰＩＣとそれ以外では電源を完全に別系統とする予定だった。この場合、ＰＩＣから送り出した射撃制御信号をどうやって受け取るかが問題である。サージ対策から電源を分離し更に送受信方法をと考えれば光ファイバーはほぼ必然の結論だった。
　ラジコン搭載に関しても、コイルガン用には別途乾電池１本だけ用意して使い捨てカメラ基板で充電と考えていた。この場合もやはりＩＧＢＴのスイッチング信号を送る方法が問題であり、光ファイバーは必須だった。

　しかし、コイルガンが低ノイズである点と使い勝手、更には使い捨てカメラ基板が使い物にならないこともあり、電源を１系統にまとめることになった。そうなると、光ファイバーを使う必然性が無くなる。
　もちろんハイサイドのスイッチングには電位の問題から光ファイバーは適切である。だが、ローサイドは有線でも良いのではないか？
　２カ所のＩＧＢＴが両方ともＯＮにならねばコイルに通電されない。だとすればローサイドを有線、ハイサイドを光と使い分けるのはメリットにすらなる。つまり、電磁ノイズと赤外線ノイズの両方に対抗可能となるのだ。電磁ノイズにはハイサイドが反応せず、赤外線ノイズにはローサイドが反応しない。すると、どちらが来ても暴発しない。

　更に、組み立ての大変な光ゲートドライバーが１つで済むのは大きなメリット・・・でもないんだよな。実は、残念ながら回路は殆ど簡略にならない。メリットは、光ファイバーアダプターを製造せずに済むことくらいだ。
　問題は、ＩＧＢＴという素子にある。基本的にはＦＥＴと同じように扱えるのだが、ＦＥＴに比べるとゲート電圧の許容範囲が非常に狭い。だからこそわざわざ別途で安定化された電源供給基板を用意せねばならなかった。ＰＩＣと電圧を共通化するのは難しいので、スイッチングにはどっちみちトランジスター等を挟まねばならない。
　更に、ＩＧＢＴが極めて大容量であるため、ゲート容量も巨大。ＦＥＴを扱ったことがあれば、合計１５０００ｐＦオーバーというのがいかに狂った値であるか分かるだろう。つまり、ブースト回路が必要。結局、ＴＰＳ６０１Ａが不用になるだけであり、組み立ての手間は似たようなものである。

　既存の光ゲートドライバーの１つからＴＰＳ６０１Ａを取り除いて流用しようにも、エポキシで固めてしまってるので取り外せない。もう一度作り直すしかない。
　なお、回路図には電源用コンデンサーや保護用素子は描いていない。

　最初の増幅用トランジスターが問題で、ハイサイドの光増幅用は６０１Ａに吸い出し能力が無い例の問題から、ＯＦＦ時の性能を確保するためエミッター・ベース間耐圧が５Ｖと低いＣ１６２３を使用。
　これに対しローサイドの電圧差吸収用はＰＩＣに吸い出し能力があるため、耐圧７Ｖと余裕のあるＣ２４１２Ｋを使用（もっと耐圧が高い機種でも恐らく大丈夫）。

　エアガンの６ミリＢＢ弾とほぼ同じ空間にパーツを詰め込むゲートドライバーの組み立ては極めて大変である。最新の組み立て手順を示す。自分自身に対するメモでもある。

　まず、２つのＦＥＴを頭側のドレイン端子で合体させる。両者を密着させると後のパーツを取り付ける際にかなりの無理をせねばならない。あえて２ミリほど隙間を空けておくのがキモ。ここで取り付けたジャンパー線はパーツを持つ時にも役立つ。
　別途で１０μＦのチップ積層セラコンに５．５Ｖのツェナダイオードを取り付ける。写真の向きでないといけない。逆だと後のハンダ付けで困る。

　ジャンパー線を使って２つのＦＥＴのゲート端子を接続する。中央の尻側ドレイン端子は切り取っておく。また、下側のＪ１８６はゲートとソースの間に１ＫΩのチップ抵抗を取り付ける。
　テープで仮止めしてからハンダゴテを使う。

　チップ抵抗は足の間隔に合っていると付け易い。１／８ワット品が最適なのだが、自分の場合１ＫΩでは見つけられなかったので９７６Ωという半端品を使っている。

　ツェナ付き１０μＦを取り付ける。＋側がＪ１８６のソースおよびチップ抵抗としっかりハンダ付けされたことを携帯顕微鏡で確認する。
　ツェナと１０μＦを合体させた時の向きが決定的に重要。

　一段落する毎に、フラックス除去液でせっせと掃除しながら作業を進める。

　増幅用トランジスターの位置を決める。写真では裏返し状態。
　ハイサイドの光ゲートドライバーを組む場合はＣ１６２３、ローサイドのゲートドライバーを組む場合はＣ２４１２Ｋを使う。

　まずはＦＥＴのゲートにトランジスターのドレインをハンダ付けし、続いてエミッターをＧＮＤ電極にハンダ付けする。

　光ゲートドライバーではＴＰＳ６０１Ａを取り付けて完成だが、今回はＰＩＣ直結用。トランジスターの最後に残ったベース端子がＰＩＣと接続されるが、途中で発生した誘導サージで破壊されないようツェナを保護に入れる。
　そのツェナの足を使って配線とする。

　動作確認は一発で通った。
　壊れたコイルガンから回収した２つの光ゲートドライバーも、動作はＯＫだった。試験が簡単に出来るようになっているので、初代コイルガンから取り外した光ゲートドライバーもチェック。これもまた動作に問題無かった。

　初代コイルガンはサージで１Ｎ４００７やＩＧＢＴが破壊された。続く回生型は快調だったが赤外線に殺られてＩＧＢＴが破壊された。いずれの場合も回路がショートして燃えた。
　しかしそれらのすべてを光ゲートドライバーは生き延びた。トラブルは多かったがおかげで光ゲートドライバーの方はバトルプルーフされました状態★

　信頼性実績の蓄積されつつある光ゲートドライバーと、耐電磁・耐赤外線な新回路でコイルガンの開発は続行される。気が付けば弾速測定器も使えるようになっているし、ゲートドライバー電源は用意されている。ＩＧＢＴ通電パルス幅も簡単に変えられるようバージョンアップされてます。
　継続は力なり。コケまくりながらでも続けていれば、前進するものだ。

　事故は弱点や原因が複数重なって発生することが多い。コイルガンが壊れたのは赤外線のせいだが、光ファイバーに黒ビニールか黒ガムテープを巻けばそう問題ではないだろう。そもそもラジコン戦車に収納すれば、外乱光の影響も無くなるだろう。
　だが、トラブル原因の１つは電源が分散していることにもある。本来最初に入れるべき電源を接続し忘れて後から接続ってのは非常に問題を生み易い。そろそろ電源をまとめる努力をすべきだ。ラジコン戦車では結局のところ４Ｎバッテリー１系統ですべてをまかなうことになる。
　もちろん本番では通電シーケンスを自動化し、各位置への電源供給が最適な順番で行われるよう保証する。

　趣味の工作に便利なパーツは少しずつ品揃えが変化している。時代の流れを示すようだ。例えばコンバットサウンド。大砲や機銃音を出せるのでラジコン戦車作りに便利だったが絶版となり、代わり？に超小型ボイスレコーダー基板が売られている。

　最近のトレンドの１つが、高輝度白色ＬＥＤである。乾電池１本で手軽に点灯させるための基板を千石で発見し確保。
　光ゲートドライバー電源に流用出来るのではないかと閃いたのだ。１００μＦクラスのコンデンサーを定電圧安定化充電するだけなので、容量は小さくて良い。しかし基板は小さくないと困る。このＬＥＤドライバーは２０ミリアンペアの能力しかないが、小さい。

　３種類あった中で、ニッケル水素４本駆動に向いていそうなものを選択。

　動作は昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバーターらしい。そして定電流駆動らしい。基板に小さなコイルがセットされており、スイッチング方式に間違い無いだろう。そして、スイッチングレギュレーターであれば、定電流駆動を定電圧駆動に改造するのは容易なことが多い。
　これを定電圧安定化電源として使えると、非常においしい。

　トリセツに注目すべき記述がある。出力電圧はＬＥＤの順方向電圧に１Ｖを加えたものになると言うのだ。
　つまり、電流検出抵抗による電圧差が１Ｖなのではないかと推測可能。

　出力カソード端子近辺、ツェナらしきダイオードの真下に５１Ωのチップ抵抗がある。２０ミリアンペア制限用と考えるとピタリである。恐らくこの抵抗の両端電位差が１Ｖになるよう制御されるのだろう。

　さっそく改造。５１Ωを除去し、出力電圧を分圧して与える。
　分圧後の電圧が１Ｖとなるように、出力電圧が安定化されると皮算用。６Ｖ前後の出力になるよう半固定抵抗を回す。

　だが、５Ｖ与えると出力は１４Ｖ近くまで上昇してしまった。
　５１Ωが付いていた部分の両端電位をテスターで調べると、１Ｖではなく−１Ｖを指した。やられた！逆かよ。
　しかし電位差の絶対値はドンピシャで１Ｖになっている。

　端子を入れ替えると、見事に出力電圧が安定した。
　元が供給能力２０ミリアンペアで設計されているはずなので、安全に１ＫΩの抵抗を挟んで１００μＦを充電してみる。

　本番を考え５．６Ｖに調整すると、ニッケル水素電池４本を想定した供給電圧４．３〜５．８Ｖ（ちょっと広め）全域で５．６Ｖ充電された★
　昇圧型なので供給電圧より高い電圧しか出せないと書いてあるのだが、５．８Ｖから５．６Ｖを作ることも出来ている。

　どうやら、光ゲートドライバーの電源問題は解決したようだ。このサイズなら問題無くストームタイガーに積める。

　以前はクリップ方式の小型電灯を使っていたが、クリップで適切な位置に固定するのが困難で不用意に熱を与えたり転倒したりと苦労した。
　そこで今回は、電球ソケットだけ買ってきて最適配置を狙って組み立てることにした。

　弾速測定にはセンサーが２カ所必要だが、それぞれに電球を２つ並べて直射することに。
　うまく行けば拡散板無しでも検出してくれるだろう。そうなると熱の問題はグッと楽になる。

　使用電球は３０ワット品×２とする。以前は４０ワットの１灯で光量は足りていた。

　メッシュなアルミ板は少々高価だが、フリーハンドによる加工が容易でパーツの固定もやり易い。短時間でブツをでっち上げ可能だ。
　コイルを作った余りのエナメル線で結んでハンダ付けすればたちまち結合出来る。電球ソケットは結束バンドで一発。

　アルミなら電球の熱で溶けることもない。

　各センサーに必要なので、２セット製作する。
　念のため尻はホットボンドを埋めて絶縁してある。

　予想外のトラブルが発生。
　弾速測定器は動作したが、コイルガンが誤動作する。どうやら、光ゲートドライバーが白熱電球の赤外線を拾っているようだ。モロにＴＰＳ６０１Ａの感度に合っているはず。しかも至近距離で強烈。防弾ではなく赤外線防止に板を張らねば・・・
　今度はエラー多発。センサー間が１フィートあるので、照準の安定しない現在の実験コイルでは検出がうまく出来ない。自作測定器のようにガイド用の紙筒を取り付ける。太さ５センチほどだから扱いは容易。こうして遂にコイルガンの弾速が測定可能となった。秒速７．３１メートルとしか表示されない。

　このコイルと現状の通電時間はバランスが悪いのが分かっているので、これから通電時間を可変化してシステマティックに最適条件を調べることになる。だが、もっと速い数値も拝みたくなったので、以前の短いコイルに換装。ボタンを押すが発射されない。いつの間に光ゲートドライバーの電源外れてたんだ？
　バッテリーを接続し、コイルを弾速測定器に向ける。発射ボタンを押す前にいきなり暴発。一瞬置いてコンデンサー充電器が炎上した！（焦）

　２カ所のＩＧＢＴが２カ所とも破壊されていた。ショート状態となり配線が焼けた。
　原因はやはり弾速測定器の赤外線だと思われる。コイルを動かした拍子に光ファイバーも動き、運悪く赤外線の影響を受ける位置に来たのだろう。そしてＩＧＢＴが常時ＯＮに・・・

　自作の昇圧チョッパー型充電器の重大な問題点は、コンデンサーの電圧が一次バッテリー電圧より低い場合に素通しで電流が供給される点にある。
　大電流の供給が可能なラジコンバッテリー等を使用した場合、初期充電が非常に高速となるので性能的にはメリットである。しかし安全面からは相当にヤバい。正常ケースであればコンデンサー充電器をメインバッテリーに直結＆常時充電で全く問題は無いのだが、光ゲートドライバーがＯＮ固定になっていると最悪である。コンデンサーが放電した後はラジコンバッテリーを直結し続けたのと同じ状態となり、ＩＧＢＴが破壊されショート、続いて配線が燃える。

　ヒューズ入れとけよ（汗）

　何てこった。コイルガンの影響で弾速測定器が壊れるのを恐れ、ガチガチに対策した自作測定器を作ったら使い物にならず。
　そして逆に、弾速測定器の影響でコイルガンが壊れるとは！

　ＰＩＣのプログラムを調整し、センサーレールに指を走らせる。秒速数センチからうまく表示されている。表示される数値も見た目に合っており、今のところは大丈夫。

　弾速測定器のセンサー部分に厚紙筒をガムテープ止めする。射出されたパチンコ玉がセンサーを破壊することなくうまく通過してくれつように強制するためだ。筒と接触することで減速してしまうが、大まかな計測は可能だし実際より高速に判定されることはないのでそれほど気にならない。

　ところが、試しに一発撃つと計測されない。
　電磁ノイズが少ないということで本体の蓋を開けたまま計測したのがマズかったのか？
　今度は本体をシールドケースに完全密閉し、コイルガン発射。やはり全く反応無し。指でパチンコ玉を転がすとちゃんと計測されて数値が出る。
　初期位置を変えると、ちょろっと弱々しく発射された。測定器の液晶ディスプレイには秒速２メートル強の数字が表示された。

　その後はまた何度射撃しても数字が出ない。全く反応していない。散々試した挙げ句、どうやら秒速数メートルを超えると検出不能になるようだ。つまり、センサーの反応が余りに遅くて、パチンコ玉が光を遮る時間が短い場合に遮ったと分かっていない。
　ＰＩＣ直結で遅延を減らしたのは良いが、途中に増幅を入れないため感度を稼ぐ必要が生じ、プルアップ抵抗が２ＭΩにもなった。かくしてＰＩＣ端子に流れる電流が非常に小さくなり、スイッチング時間が極端に長くなってしまったのだろう。

　電磁シールドは不用っぽいので、レーザーポインターとＴＰＳ６０１Ａを数センチ間隔で向かい合わせにし、レーザー直射で検出すれば問題は解決すると思われる。しかし、シールド不用なら自作しなくても市販の弾速測定器を使えば良い。

　自分はエアガン用に実銃用の弾速測定器を持っている。実銃用だから頑丈な鉄の筐体であり、追加で電磁シールドを強化すればこのまま使えると考えていた。せっかくだからと自作したが、ネックになっていたのは屋外専用という点。
　蛍光灯照明下では使えない。

　こいつを室内で使うためには別途で白熱電球を用意せねばならない。
　白熱電球は大量の熱を発するため、付属の白プラスチック板が溶けてしまう。だから使用不能となり、この数年は使っていない。
　とは言え、レーザーとフォトトランジスターを向かい合わせた装置のように弾丸の通過位置がシビアではない。数センチの空間のどこかを通過すれば測定される。頑張って再度白熱電球環境を作れば、かなり快適に測定出来るのではないか？

　自作測定器の方はムカついて扱いがいい加減になってしまい、パチンコ玉がフレームを直撃。衝撃でホットボンド接着が外れてしまった。別に機能に支障はないが、これをレーザー直射に作り直すよりも市販測定器を室内対応にする方が楽そうだ。

　作業中に稼働中コイルガンをオシロで測定しようとしたが、オシロがストライキを起こす。
　コイルガンではなく、二号充電器を作動させるとオシロが計測不能になりやがる！
　どっちみち二号充電器のサイズではストームタイガーには積めない。必要な一次電圧も高過ぎるし。

　電圧が低いこともあるが、ＩＧＢＴ通電パルス幅が３００μ秒ではかなりパチンコ玉の勢いが弱い。
　旧回路では１０ミリ秒のパルスを使い、フライホイール状態だった。同様に１０ミリ秒だと明らかに引き戻し力が馬鹿に出来ない。１ミリ秒にすると勢いアップ。
　それ以前に、パチンコ玉の初期位置による影響が恐ろしく大きい。加速距離が数ミリなのだから、僅かな初期位置の違いで加速効率が激変する。初期位置を確実に固定する装置を製作しないと、データを取れない。

　パルス幅を固定した上で初期位置を動かして調整するのは、位置設定の精度を考えると避けるべきだ。初期位置を固定してパルス幅を変える方がデータ収集し易いと考えられる。ディップスイッチでパルス幅を簡単に設定し直せるようにすべきだな。８ビットとして１０〜２５５０μ秒までパルス幅を変えられるようにすれば実験装置として良い感じだろう。

　プロジェクタイルは鉄球なのだから、磁石で保持することが可能。
　当然だが強力な磁力を発生させるコイルガンにおいて、磁石をパーツに使って大丈夫なのか？という不安がある。しかし、意外に大丈夫そうなのだ。

　二号充電器を使って３３０Ｖチャージ。さすがに１秒未満で充電完了。射撃したかと思うと一瞬で３３０Ｖに戻っている。非常にお手軽になった。メインコンデンサーに例によって常時接続＆常時充電状態にしてあるが、何も問題は無い。

　効率も重要には違いないが、室内で遊ぶことを考えるとパワーはそれほど必要ない。空き缶に穴が開かなくても一向に構わず、確実に転倒させられれば充分だ。余りパワーがあると家具を傷付ける危険も高まる。ラジコン搭載では、低ノイズ性の方が遙かに重要な性能となる。
　これがかなり優秀。有線ヘッドホンで音楽を聴きながらコードをコイルガンの至近距離に這わせる。射撃！全くノイズは聞こえない。至近距離で携帯ゲーム機を動かす。射撃！全く変化はない。いろいろな電子機器を至近距離に置いてコイルガンを撃ってみるが、何もトラブルを起こさない。

　回生型回路恐るべし。

　全長２０センチに満たないラジコン戦車に搭載するのは単段式の予定である。コイルガンだけでなく通常のラジコン装置も同時に積載するので、空間の余裕は無い。

　そうなるとコイル内径はもうギリギリで構わない。パチンコ玉が接触して命中精度が落ちても、用途を考えると致命的ではない。そこで、直径１１ミリのパチンコ玉に対してコイル内径１２ミリで試作することにした。
　冶具にガムテープをぐるぐる巻きにし、太さ１２ミリにする。Ｍ１２なワッシャーを両側に置いて、エポキシで固める時に同時に接着作り付けにしてしまう。

　コイル長を２５ミリと長目にしてみる。
　軟鉄による磁気シールドには明白な問題点がある。それは、コイル通電により磁力を帯びることだ。コイルガンは中心への吸引力が働くため、プロジェクタイルを非接触加速可能である。ところが、このリング状の軟鉄が磁気を帯びれば、逆に周辺への吸引力を生じる。

　つまり、プロジェクタイルの弾道が不安定になるのだ。ソレノイドのように弾道が固定された装置なら良いが、コイルガンでは必ずしも良いと言えないパーツだ。しかしラジコン搭載なら電磁シールドとしての有用さが無視出来ない。

　少しでも安定化するためには、パチンコ玉をリング状シールドより奥に挿入してから撃たねばならない。そう考えると、１２ミリのコイルでは短過ぎるのである。

　ガムテープは非常に有効で、硬化後に取り外すのが嘘みたいに容易だった。ＰＥＴパイプより遙かに優秀だ。
　外径１ミリのポリウレタン線を９８回巻きにしてある。実測で約７５μＨ。

　製作時点から一体接着済のこのリング状シールド。パチンコ玉をくっつけたＯリング磁石をここに吸着させれば、初期位置を楽に安定させられる。性能に若干は影響あるかもしれないが、装置としての便利さは充分にそれを補って余りある。

　新旧並べると、長さだけでなく内径の違いも分かる。

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　電磁ノイズ問題がクリア出来そうなので、ラジコン戦車搭載は成功するだろう。効率が思ったほど出ない場合でもオモチャ的には既に充分なパワーだ。
　その後は１６分の１なストームタイガーに多段式を搭載するか、単独で使用可能なコイルピストルかコイルライフルを作るか。どの方向に話を進めるかは、これからの基礎研究でコイルガンの性格を把握してから決める。