半田付けしてます

よくわからないまま半田付けしてます

単相開放タイプFETレギュレター

はい、というわけで、なんかうまくいきましたってことで。

回路図は以下のごとく。

回路図

スイッチング素子に、MosFETを使ってますので気持ち効率は良いような気もします。

ハイサイドスイッチングのゲート電源


面倒なのはこれですねぇ。今回のはチャージポンプです。
555とトランジスタプッシュプルで作ってみました。
SMDでまとめると、そこそこ小さくなりますが、やっぱり面倒ですw

前回からの変更点は
チャージポンプのダイオードをショットキーにして
ゲートのブリーダー抵抗を高抵抗にして
制御回路を正しくしました。

チャージポンプの周波数は100kくらいになってます。
というか、もっと高くしたいんですが、なんか汎用の低周波トランジスタだと
ここらが限界っぽいようです。

チャージポンプで発生する電力と
ゲートチャージで使う電力が、なんとなく現物合わせっぽくなって
先読めないんで、いやですねぇ。

IRFW540のゲートキャパシティは1320pFなので、2個分で2.6nFくらいですかね。
これを1kHくらいで抜いたりチャージしたりするわけです。

ゲート電圧をオシロで観察してましたが
ずーっとONになるときは、8Vくらいで、微妙です。
本当は10VでONしたいんですが。

で、スイッチングはじめると、15Vくらいまで跳ね上がりますねぇ。
ゲート壊れないようにツェナーかなんか入れといたほうがいいかもです。
か、もっと積極的に555を制御して電圧をコントロールしたほうがいいかもですが
あんまり複雑にしてもイケませんので考え物です。


実際の動作





ちゃんと動きますね。
ブリッジダイオードの発熱がすごいですねぇ。
今回、秋月のコレを使ったんですが、ちゃんと使えますね。
1kHくらいなら、一応整流はしてくれそうです。
普通は商用電源の二桁くらいなんで、どうなるかなーと思ったんですが。
並列接続のNchFETはそんなに熱くないです。


ゲート電圧の波形を観察です。
エンジンの発電利用に応じて、FETをスイッチングしているのがわかります。

本当は、ブリッジダイオードは使わず
同期整流できれば発熱も少なくて電力も無駄にならずに一番ですねぇ。
オペアンプと組み合わせれば、なんかできそうな気もしますが
今度は負電源が必要になりそうで、また大げさになりそうですw
あ、負電源はあるか。ハイサイドなので。

自作1号レギュレータみたく、ブリッジの半分をFETにすることで
効率と発熱しなくなるようにできるんではと目論見。
ただ、サイリスタと違って、サイリスタは基本ダイオードなんですが
FETは、ONになると、ただの導体になっちゃうんですよね。
なので、ダイオードっぽいことさせるには
ちょっと工夫が必要なんですね。

むむむー。面白そう・・。
いや、その前にまだ作らなきゃいけないものがあるんですかwww

どうしましょ。

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  1. 2013/07/26(金) 15:26:17|
  2. 発電ユニットの製作
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自作 単相用短絡レギュレータ TL431でハマる

はい、暑くなってきましたねー。

てことで、短絡式レギュレータを作ろうといろいろやってたんですが
この装置のキーデバイスであるところの電圧リファレンスのTL431でハマってました。

壊れたバージョンも含めて一応動いてたんですが、なんかいろいろ間違ってた模様ですw
それでも通算10時間くらいは動いてました。単車なんかだと割とすぐでしょうか・・w
モノが船外機なので、海に行かないと動かしませんので何か起きるのも釣行ごとです。


何か変だw



新作制御基板を作ろうと思いまして回路図を眺めてましたら、
あれ? TL431の下側に負荷入れると電位わかんなくなっちゃわね?

図1

今回のですと、最終的にはサイリスタのゲートをドライブしようとしてますが
そんなもんがアノード側でゴソゴソして正確にターゲット電圧を監視できるんでしょうか?

どう考えてもダメですwww

いや、TL431が4端子でリファレンスのグラウンドと制御のグラウンドを別に管理できるってなら
これも可能なんですが、そんな構造にはなっておりません。3端子でありますw

となってくると今まで作ってたのもダメダメじゃんw

ターゲット電圧付近でそれっぽい動きしてたんで
問題ないと思ってたんですが、たまたまうまく動いてたっぽいですw
これだから、無学な素人の工作は信用できません。 気をつけてくださいねw


やっぱトランジスタを使わないとダメ



というわけで従来通りNPNトランジスタで受けてみました。

TL431の内部というのは、

図2

大体こんなもんらしいです。
なんかトランジスタ入ってますね。
したら、このトランジスタがONになったらTL431の上側の電位は0Vになりますよね。
したら、TL431の上から引っ張ってNPNに入れればスイッチングできますよね。

だがしかし、これできないんですw

こんな回路で実際にTL431の上側の電気を引っ張ってNPNのベースに入れたんですが
ずーっとONになりっぱなし。

え・・・なんで・・・?

図3


TL431はONになっても上側は0Vにはならない。


ONになってるところを測ってみると、2Vくらいでてます。
え、ダメじゃん。
要は、TL431はただのスイッチングトランジスタではなく、オペアンプと基準電圧が入ってるせいで
電気を食ってるわけで、その分が2Vというわけです。
で、データシートを見ると、このオペアンプと基準電圧の為にOFFの時でも1mAは流せと書いてあります・・。

ここからは取れませんねぇ・・。

となると、下からしか取るしかないですが、それは先のグランド問題になりますので
ダメです。



そこで受けをPNPを使ってみる


図4

TL431の上側の電圧はVcc~2Vと決まってるようです。NPNで受けると常にONなってダメです。
そうすると、PNPで受けた方がよいですね。

PNPは、ベース電圧がエミッターと同じ時OFFになり、
ベースから電流が流れ出すとONになります。電圧にしてコンマ数V低下です。

PNPを電源に接続して、ベースをTL431の上側に接続して試してみますと・・・。
おお、コンパレータのような、パッキリした反応が出るようになりました。



分圧を固定化して電源電圧を変化させてみます。



実際の運用はこれですね。
バッテリーが、充電されながら、イロイロ装置がぶら下がり電気を消費して
電圧が下がった分、ジェネレータコイルから充電をしたりとかを繰り返すわけです。
電源は、24VをLM317Tで可変にして供給します。

なんとダメですwwww

電源電圧を5V~17Vくらいまで、動かしてみます。
設定電圧、つまり、14.5VあたりでONになり、LEDが光り・・・ ん?
5Vあたりからうっすらとつきはじめ、ずーっとつきっぱなしです。
設定電圧あたりで何もおきません。

ここで途方に暮れます・・・。

TL431の内部の基準電圧2.5Vは外がどうなろうと2.5Vのはずなんですよね?
うぇぇぇ。わけわからん・・・。

さっきと違うのは、監視電圧も変化しますが、カソードの電圧もいっしょに変化します。
まさか・・・これか?

急きょ、5Vレギュレータを追加して
TL431周りを電源変動しないようにしました。

お。できたw

なんと、アノードとカソードに加える電圧は変化しちゃいけないっぽいです。
(スイッチングのような動きを期待するなら)
中の定電圧ってなんなんだよw



だかしかし、まだ変・・。


なんか、前のバージョンととあまり変わりなくなってきました・・・w
定電圧電源が必要なら、簡単というメリットがなくなってきます・・。
とか思っていじってましたら、またONになりっぱなしになりwww
ONになりっぱなしというか、なんか5Vレギュレータが熱いです。
どっか電流が過大に流れてるっぽいです。

今度はなんだよ・・・。

う、もしかして、PNPのゲート電圧がTL431がOFFの時でも
PNPのエミッターよりも低くないかい?

で、ちょっと測ってみましたら

ゲ、そういうことかい・・・。
試しに、PNPのエミッターと5V電源の間に1kを入れてみると
お。正常になりました。

もしかして、TL431がOFFのときって、カソード電圧って電源電圧まで上がらないって事なん?
あ、またしても、例の定電圧回路とオペアンプが電気を食ってるせいっぽいです。
測ってみますと4.7Vくらいまでしか上がりません。
上に負荷を乗っけるとこうなるって事ですかあ・・。

となると、PNPの電位を下げてやるか
ゲート電圧を上げてやるしかですね。
どっちでもいいですが、デジタルでなじみ深い

吊る

処理をしてみました。

図6
ちゃんと動きました。

で、まだありますw

シャキシャキした反応にはなりましたが、ONになったとき
100mAくらい流れてますw
どこでダダモレかというとPNPのベースからTL431にダダモレのようですw
なのでこうしました。

図7

これで、ONになっても10mA以下になってるようです。

ここでちょっと整理であります。
こんな風に動いてますという説明ですね。
自分が忘れそうなので、ちとまとめてみました。

電源電圧が下がった時

電球とか、モーターを回して電気を使うと電圧が下がります。
すると何がおきるかというと・・・。
番号順に追ってみてください。
tl431動作説明1
で、サイリスタがOFFになるとコイルから電力が供給され電圧が上がるわけです。


電源電圧が上がった時

今まで点いてた電球を切ったり、エンジン回転数が上がって電力過多になり
電圧が上がります。すると・・・
tl431動作説明2

サイリスタがONになり、コイルの電力を消滅させて結果、システム電圧が下がります。

というようなサイクルを秒間1000回以上やってまして
人間から見ると大体14.5Vくらいだなーってことになってますw



そして短絡式単相レギュレータ全体回路は


図8

こんななりました。
そして、交流電源(バスポンプのトランスです 入力100V/出力12V AC)を用意しまして
大物のサイリスタとダイオードとヒートシンクを組み立てたものを組み合わせて
電球をつけたりけしたりしてみました。
サイリスタがONになると、トランスをショートして、電球が消灯します。



ようやくできましたw

トランスはやや熱くなりました。
短絡制御なので、どっかヤバいかなあと思いましたが割とフツーでありました。

これで大体良さそうなんですが、TL431は反応が鋭すぎて発振したりするので
コンデンサを追加して遅れ制御とかした方がいいらしいです。
つっても、チップコンデンサを乗っけるだけなんで、様子を見ながらですかね。

ナメてかかって、大変でありました・・・。
これだからアナログはなー。

でも、TL431の使い方がよくわかりました。
あと、PNPトランジスタの使い方もです。
NPNばっかり使ってたのはPNPがよくわかってなかったんです。ハイw

あと実は、チャージポンプ+FET開放式レギュレータも進行しております。
こちらも、電圧検出部分がヘンチクリンなので新しくしたいと思いますw


追加 もう少し修正w 2013/07/14



はい、エンドレスですねぇw

温度補償用のD05不要

温度補償用のD05ですが、TL431の正しい扱い方ができたのでもしかしてと思い。
設定電圧ギリギリのところに電圧を設定しまして、TL431の足に半田ごてをあててみます。
こんなこと前のバージョンでやったらギュンギュン動いて、LEDが付いたり消えたりしてたんですね。

ところが。

今回、微動だにしませんwwww
半田ごてなんかあてたら動作温度域の70℃なんて簡単にオーバーしてしまうんですが
2.5V動きません。いかに前バージョンが変なことをやってたかということですねw

となるとですね、温度補償用のD05いらないですw
付けとくと変な風に動いてしまうので削除してください。
実機で確認した結果、ヒートシンクが60℃以上になっても全く問題なしでした。
ナメてましたTL431。

電圧値の設定方法

それからですね、机上でのセッティングで
たとえば、14.5Vでスイッチするようにすると
私の実機の電圧ですと、13.5Vと、1V低くなってしまうようです。
なので、机上のセッティングは15.5Vくらいになるように
ターゲット電圧分圧用のR04~R05を変更しました。
ここらへんは現物あわせですかねぇ。

ケーブルの発熱

実機でいろいろやってましたら、この短絡式、ケーブルが熱くなりますねぇ。
前回、ケーブルのみで短絡テストしましたら発熱しなかったのになんでですかね。
現在、コイルとの接続を少し細い線にしてありますので
やはり太いものが安心かもです。
この短絡式制御の特徴としては、ジェネレータとレギュレータの間は常に全開状態なんですね。
なので、強力なジェネレータの場合、それなりに強化しておかないと発熱でやられるって
こともあると思います。そう、短絡式はパーツに厳しいわけです。

レギュレータの発熱

これはですね、方式からするともう仕方ないですw
ネットを調べてみますと、電装が弱いホンダなんかだと100℃とかw
なので、放熱を強化してみました。
というか、対策しないと接してるファンカバーのABSを溶かしそうな勢いだったのでw

放熱板

レギュレータの面積比3倍くらいある1mm厚のアルミ板で拡張しましたwww
ファン実装もあるんですが、いろいろ面倒ですw
これで、一応、50度くらいに収まるようになりしまた(気温33℃)


てことで、最新バージョンの回路図


短絡レギュレータ

ずいぶん簡単になりましたねー。
部品選定は秋月にあるのでいいと思います。
パワー関係のは大きめにしとくといいと思いますが
古い単車の横一本コイルなんかにはそんなに気合入れなくていいと思いますw

ブリッジダイオードは10Aで耐圧200Vくらいのシリコンので。
ショットキーでもいいですけど、耐圧が高いのがあんましないです。
サイリスタは一種類しかないので600V25Aのでw

サイリスタより、FETの方が発熱は少ないでしょうから
置き換えも可能ですが、ゲート電圧を高くしないといけませんので
少し変更が必要です。

あと小電力パーツは面実装がオススメですが
シニアな筋はヘッドルーペ必須になりますので、まあリードパーツでもいいですw
面実装パーツですと物凄く小さく、振動にも強くなりますので
目と手先がしっかりしてる若い方は是非チャレンジオススメしますw


で、開放タイプのFETレギュレータも成功したので、次でご報告しますw



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  1. 2013/07/09(火) 14:42:19|
  2. 発電ユニットの製作
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短絡タイプ単相レギュレータ設計

はい、というわけで、海外の方のシンプルレギュレータを和訳しますと以下のようなものになり。

こんな感じに超簡単になりますw
今までのは何だったのか・・・。
まだ作ってないので、未検証であります。
作る前に間違いに気づきまして直しましたw 次のエントリーをご覧ください2013 07 09

これは動きませんw
間違い回路

この内容は、おそらく、ちょっと古い原付についてる
ちっこいレギュレータの中身とたいして変わりないと思います。

ならば、新品が入手可能なら、そっちの方が手っ取り速いし間違いないです。
で、webikeをチョロっと調べましたら

ヒロチー レギュレータ 12V 578円 安っww

中華でしょうね。でも、自作するよりはるかに簡単で安いですwww
で、ポチってみました。ほかの買い物もあったので・・。
全波整流かどうかは分かりませんが保険でありますw(いきなり燃えたりしてwww 保険じゃないしw)

はい、全波整流ではありませんでしたwww2013/07/05
届いたので、早速調べましたら、どうも新電元のページのあのタイプのようです・・w
つーと、1500円くらいのですかねぇ・・。
調べが甘かったでしたw ああ、銭失いw


他のレギュレータに全波整流とかちゃんと書いてあるならそっちをお勧めします。

というわけで

これはあくまでも、わけわからんジェネレータ用の記事として見てくださいw

で、まだ自作したい方の為に回路の解説などw(アナタヘンタイデショw)



秋月のサイリスタSCF25C60のゲートは1.5V、15mAでONになるので
2個で30mA 倍見ても60mA。
シャントレギュレータTL431ACZのON電流(max100mA)だけで駆動できるはずです。
なので、バッファのトランジスタも不要となります。

ここらへんがツェナーダイオードとの差ですねぇ。便利です。

で、オリジナルの回路についてたナゾなのがC1 このコンデンサです。

バッテリの+からぶら下がってるのが不思議なんですが
どうも、ツェナーダイオードの電圧に何かしているっぽいです。

ツェナーダイオードの設定値より電圧が上回ると
Q1のベース電圧が抜けて、サイリスタのゲートに電圧がかかる仕組みですね。

で、このC1の働きは何ですかねぇ。
なんでもツェナーは細かくスイッチングするので
ノイズが出るということらしいです。
それを吸収するようにも見えますし
スイッチングをゆっくりにするようにも見えます。

(1)素子ノイズ予防ならTL431ACZの下でしょうし
(2)センシング電圧安定化なら、センシング端子につけるべきでしょう。

スイッチングがあまり速くてもこのシステムの場合あまり意味がないので
ゆっくりでいいんでしょうね。

てことで、(1)でしょうか。

バイクのアイドリングの時、ウィンカーとか付けてないにもかかわらず
アイドリング回転数が規則的に少し上下するのってあるじゃないですか。
ふと、あれなのかなーと。

私、あれ嫌いなんですw
ああいう風にならないようにするには、スイッチングを早くする(コンデンサの容量を少なくする)か
アイドリング領域でスイッチングをしないようにするかですかねぇ。


サイリスタのゲートのダイオード

これは、多分、サイリスタの上下にかかる電圧が100V以上振れてくるので
片方のゲートから見ると他方のゲートが±200Vになったりして
そのままつなげると、壊れるって事だと思います。
なので、ゲートお互いと、ゲート駆動回路をダイオードで一方通行にして保護してるんだと思います。
本家の部品設定では1000Vのダイオードですが、500Vでもいいような気もしますがどうなんでしょ。


ブリッジダイオード

たとえばこれなんかは
バイクが壊れてもこれは壊れないでしょうw 効率は少し悪いかもです。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04682/

200V耐圧くらいのネジドメできるリカバリー時間の短いタイプのバラのを
4個接続してもいいですかね。ちょっと効率は良いかもです。

まあ、お好きにどうぞ。

どう逆立ちしても中華パーツには価格、手間では勝てませんw
ただ、中華のことですから定格ギリギリの素子なんか使ってるのは大アリだとは思うんで
強化コイルとかにしてる場合は、いきなり燃えるとか覚悟しといたほうがいいかもですw


こんくらいですかねぇ。



さあ、どうしましょ。
また別の回路思いついちゃったんで、中華は来るから
レギュレータを改良しようかなあw

燃えるレギュレータ3品持って海に行ってみますか?w
暑いんだよなあ、海w

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  1. 2013/07/03(水) 14:35:20|
  2. 発電ユニットの製作
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開放型レギュレータ断念

はい、というわけで、変なレギュレータはやめにしましたw

ジェネレータの短絡テスト


単相のジェネレータコイルは短絡制御が可能なのかどうなのかをテストしてみました。

あ、その前にどんなジェネレータかというとこんなんです。
5000回転くらいで片側80Vくらいですかねぇ。
5000回転ジェネレータ波形

短絡したことはないので、結構ドキドキでした。
方法は簡単で、ジェネレータコイルの出力端子を
ミノムシクリップのついたコードで短絡するだけです。

エンジンをかけて、アイドリングしているときにクリップで短絡。
イグナイタはバッテリのみで運転です。
短絡するときに、スパークして、アイドリングの回転が重くなります。
で、アイドリングだと、クリップのケーブルがだんだんあったかくなります。

それではと、エンジンの一番おいしい回転域5000回転くらいまで回します。

さあ、燃えますでしょうか・・・。
加熱したらすぐ取れるように、手で持ってます。

ブィィィィィン。

あったかくはなりますが、熱くはないです。
5000回転で1分くらい回しても燃えることはありません。
発電量としては、100Wくらいは出てるはずなのでそれが全て
ケーブルで熱に変換されたら、燃えてるはずですよね。

電機子反作用は本当だったのか!!

電機子反作用についても調べたんですが
理解できませんでしたwwww

要点としては、コイルから出た電気がそのまま戻ると
発電の磁力を打ち消す磁力ができるらしい
ってことだけは
なんとなくわかったんですがw

あと、アイドリング時の方がケーブルは熱くなりましたね。燃えはしませんでしたが。

したら、先日の海外の方のレギュレータで十分ではないですか・・・。




解放タイプのレギュレータは難しい


新電元のサイトにありますジェネレータにも開放制御タイプはありますねぇ。
どういうときにつかうんだかわかりませんが。

で、制御として開放タイプというのはどういうのかというと

システム電圧が規定より高い

発電電流をシステムから遮断(回路としては解放)

システム電圧が規定より低い

発電電流を接続
…以上を多いときは秒間1000回単位で繰り返します。


で、これのどこが難しいかというと
スイッチングする素子が負荷の上流にあるということです。

いわゆるハイサイドスイッチングというやつで
制御素子によっては、システム電圧+10V以上の電圧と電力を必要とする場合があります。

で、この制御に必要な電気を生成するのに別の回路が必要となり
それが結構な工数が必要になるのです。
はじめ、チャージポンプかトランスで適当に昇圧すればいいかと思いましたが
いざ、それぞれ作ってみましたが、思ったようには動きませんでしたw

・チャージポンプタイプ
ターゲットはMOS-FETのIRF540 100V 28A のスイッチングで10Vくらいの電圧を
555で発振、トランジスタプッシュプルで12Vを2倍にして入れてみました。
机上の直流制御はうまくいったんですが、実機の制御は何かおかしかったでした。
どうも、チャージポンプの電圧か電力だかが足りないようで
FETが発熱ばかりして、肝心の電力がシステムにいきませんでした。

・絶縁トランス
チャージポンプは取れる電力が小さすぎるようなので
(半導体メーカーの専用ICだとなんか1Aとかすごいのいっぱいありますw)
小さ目のトロイダルコアにコイルを巻きまして、1:1の絶縁トランスを作り
やはり555で1MHz25%デュティー比の交流を作りハイサイド電源にしようとしました。
が、いざ作ってみてみると、2次側の電力が思うように出ないですw
赤色LEDがうすぼんやり付くくらいでしたw

スイッチングが人間が時々ポチポチやるくらいなら両方とも問題ないんですが
常時キロヘルツオーダーなので、結構電力はみとかないとダメっぽいですw

で、そんな時のために絶縁DCDC電源モジュールがあるわけなんですねw
はい、秋月に1コーナーできてますw
ちょっと前はこんなモジュール誰が使うんだろうと不思議に思ってたんですが
こういう事情だったわけですねぇ・・・。

http://akizukidenshi.com/catalog/c/cdcdc1w/


プロの方でもこの部分は面倒と思われますw
でもお値段見ますと630円とか・・・・。
いろんなノウハウが入ってると思いますのでその技術料と思えば安いかもですが
数百円のパワー素子の制御にこれは出せませんwwww

いやー、フローティング電源ナメてましたw

道理でプライベーターの方のページの作例がなかなかないわけであります。
てか、ググってると自分のページばかり出てくる現象ってなんだかなwww

この用途でフローティング電源を自作するなら
・ミリヘンリー単位のトランスが巻けるのコア
・タフなトランジスタ
が必要で、電力も数ワットは見といたほうが適用範囲は広がるかもです。
つーと、けっこうゴツくなってくるんですよねぇ・・・。

てことで、コストのかかるハイサイドスイッチングなんかメーカーがやるはずもなく・・・。


でも、ハイサイドスイッチングやりたいです。


このレギュレータの例では必要ないんですが
条件によっては、有効な手段にはなるんで、今回の失敗は参考にはなりました。
てことで、500mAくらい流せるDCDC作っとくかなあw
やっぱ、巻きやすく小さいコアですよね。必要なのは。

はい、というわけで、短絡タイプはどうしましょ。
今までのより10倍簡単ですwww
FETも使えるんですが、自分の好きな50円IRFW540は使えませんw 耐圧的に。
振幅は200Vくらいになるんで、400Vくらいないと安心できないですねぇ・・。
つーと500V25A 2SK2372とかですかね。100円でお宝マークついてますがw

いやあ、遠回りしてますね・・・。

初めに海外をググればよかった・・・。




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  1. 2013/07/01(月) 14:48:29|
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ブリッジ回路の勘違い

海外のレギュレータの例の回路図をですね、見てましたら、アレ?
これでいいの?

と思った個所があったので、いろいろ調べてましたら
いろいろわかりましたので、記録w

サイリスタのトリガがこれでいいの?

図中のこれですね。

疑問

これのトリガーがこれで動くのかという。
結果は正解んなですけどねw


ブリッジ整流すると何が起きるか


いや、フツーに全波整流されたものが出てきますよねw

では、整流された直流を利用する回路から見た場合
交流の電圧はどのようなものになるかわかりますか?w


私、交流なので、整流された直流から見た場合
なんとなく、+と-の電圧になると思ってたんですね。

なので、アレ?って思ったわけです。

サイリスタQ3の上がマイナス
サイリスタQ3の下がプラス
になったとき、Q3がONにならないと制圧できないわけですよね。
その時に、ゲートの電圧は上側の電圧より高いのでしょうか?


ブリッジ整流ってそもそもなんだ?w


はい、よくわからないまま半田付けしてますのでこんな事がわかりませんwww

まあ、普通、整流した直流から交流電源に手を回すってのがあんまりないんで
ここらがぼんやりしてますw

そこで、よくわからないときはシミュレータw
ホント便利ですよね・・。

で、LTSpiceで適当にブリッジ組んで
負荷とサインウェーブを入れてみます。

ブリッジ回路


するとなんと、こんな結果がw

ブリッジ回路オシロ

緑のラインが交流電源の上側電圧
青のラインが交流電源の下側電圧
赤が負荷R1にかかる整流された電圧

なんと、直流回路からみると
交流電源のどちらの線もプラスに見えるんですね!


え、というと、フツーに直流側から手を回せるじゃないですか・・・。

今まで、フォトカプラーを使って操作してたんですが
そんな必要はまったくなかったわけです。
なおかつ、二つのサイリスタのゲート用の回路も二つも要りません。

かなり回路が簡単になりそうな予感でありますw

やっぱ、応用だけやってると頭悪いですよねぇ・・・。
基礎は大事です。



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  1. 2013/06/27(木) 15:00:16|
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自作 単相 レギュレータレクチファイア 海外の例

はい、というわけで、自分は解放タイプで変わり者みたいなんですが

motorcycle regulator

と画像検索しますと海外の自作の回路図なんかでてきまして
短絡制御の方がメジャーなようです。

ちょっちょっと作るならこっちですねー。

単相全波レギュレータレクチファイア
http://mastercircuits.blogspot.jp/2010/11/single-phase-voltage-regulator.html


自分のより、こっちの方が簡単でいいですねぇw

単相でも短絡して制御していいっぽいです。
したら、簡単ですよね。
短絡する素子はサイリスタの

bt151-500 or bt151-600

とかです、ググりますと
SCR, 12A, 15mA, 500V, SOT78

とか出てきますね。
察するに、昔の単車のコイルが二つで
一個はエキサイタと、発電コイルのとかで
あんまり発電量が多くないタイプ用ですかねぇ・・・。

秋月のサイリスタか、トライアックでイケますね。

ただ、短絡制御なので、全開で走ってるときに
どんくらい発熱するか気になりますね。

実物作ってどうしたこうしたって書いてないので信用できるんだかわかりませんが。

似たようなので
Shunt regulator 35W for the honda 125ccm
http://www.sper.hr/eng/shunt_regulator_for_light_honda_of_motorcycles_scheme.htm
がありますね。

こっちの制御素子はBDW-84とかいうPNPのパワートランジスタですね。

-45Vの-15Aですかあ。

いずれも、昔の原付についてる、マッチ箱くらいのレギュレータの中身っぽいですね。

うーむ。簡単だから試してみようかなあ。
要は、電機子反作用が効くんだかなんだかわからないんですよね。
フツーに考えると、ショートして大電流が流れて
焼損するんではと思うんですけどねw





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  1. 2013/06/21(金) 14:26:56|
  2. 発電ユニットの製作
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船外機用自作レギュレータ 故障 原因

はい、というわけで、調子よく動いていたのは
気のせいだったようですw

過去分のエントリーにべたべた注意文をくっつけておりますw
なにやら、「レギュレータ 自作」でググりますと結構上の方にでてきます。
ちょっと無責任な事書けないなあと。

いやあ、壊れるならすぐ壊れてくれればいいのに
しばーらく平気に動いてるもんだからわからないんですねw

どこが壊れたか

壊れたレギュレータ

サイリスタです。
秋月の大容量サイリスタ SCF25C60 600V25A(2個入)
こんなマッチョな素子はなかなか壊れないだろうと思ってたんですが
どうも、ゲートに定格外なエネルギーが加わったと思われます。

いつものように、釣りでボートで出てまして
用心のためテスターで電圧を見てるんですが
エンジン全開で走ったりすると、電源電圧が17Vくらいに跳ね上がります。
エンジン半開くらいだと、13.5Vくらいで、一応制圧はしてるようですが
なんかおかしいです・・・。

で、帰ってきまして、レギュレータをチェックします。
いろいろ見てましたら、二つあるサイリスタのアノードとカソードの抵抗値がやけに低いです。

230kΩと1kΩとかになってますw

新品が1個あったので、それを測りましたら
8MΩとかでした。

半分壊れてるって感じでしょうかw
ゲートから壊れたというのは、使用条件としてそこしかないという判断からであります。
制御電圧は600Vにもなりませんし、電流も25Aにもなりませんから・・。

設計不良

ゲートの電圧をどこから取ってるかというと
高圧側から取ってるんですねぇ。
そのままだとヤバいだろうと適当に100Ωはカマして
フォトカプラーでスイッチングしたものを入れてますが
このゲート-カソードの最大定格は

5V
1A


ということらしいんですね。
ミニマムのトリガー条件は

1.5V
15mA


で、コイルからの交流の電圧はどんくらいかというと、ちゃんと測ったことないのでわかりませんw

単車のコイルだと、100Vくらいはフツーに出るらしいです。
100Vがコイルに発生したとして、交流なので+100~-100ってことですね。
カソードにはバッテリーの12Vがきてますから、+90~-110くらいってとこですか。

100Ωの抵抗カマしても無理っぽいです。
でも、なんだかしばらくちゃんと機能しちゃってましたw


修正方針

修正というより、リプレースですかね・・。
コイルの方からくる電気は使いにくい。
いわば、これって、ハイサイドスイッチングって奴ですよね・・。
うーむ・・。
つーと、ハイサイド用フローティング電源とかつけないとダメっていう。
でも、高々、2.5V、30mAくらいの為にってとこでやる気が出ませんが
やらざるを得ないですね・・・。

というか、これをクリアすると、あれこれ応用効きそうなんでやるべきですが
腰が重い・・w

簡単にするならPch MOS-FETって手もありますよねぇ。
ただタマがあるのかってのと、ちょっとお高いですよね。

ただ、手持ちのMosFETだと、激安のIRFW540くらいですが・・・。
ちょっと耐圧が心配w

てわけで、チャージポンプなどを実験中でありますw

チャージポンプ実験

バイクのレギュレータ用途で考えてたんですが
難易度があがりますね・・・。
ちょちょっと作ってメーカー品と同等くらいじゃないと
あんまりメリットないですよねぇ。


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  1. 2013/06/19(水) 14:31:26|
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レギュレータの6V設定

このレギュレータの設計に誤りがあり、初めは大丈夫ですが
条件によりすぐ壊れることが判明しましたw(2013/06/16)


はい、というわけで、リクエストありましたので、ちょっと回路を書いてみました。
検証はしてませんw

レギュレータ6V設定込み

基本的なとこはなにも変わってません。
6V電源だと制御回路が5Vレギュレータで動いてるので
安いシリーズレギュレータだと、ドロップが2Vでちょっと不安定になるかもです。
ちょっとお値段高めの低損失レギュレータを使うといいかもです。

変更部分はR11とR12をそれぞれ5kにしたってだけですね。

部品調達で注意すべき点は、D01、D02、はショッバリアキーダイオードが良いですねぇ。
古いバイクのジェネレータコイルがどんくらい電圧発生するかわからないんですが
これか
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03803/
これですかねぇ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03804/

ただ、6Vコイルで25Aってそんなにながせるんですかねw
モンキーとかゴリラの12V化キットかなんか流用した方がイージーなような気もしますが・・。

この回路の動き
システム電圧が7.2V以上でサイリスタを閉じてジェネレータからの電気を止めます。
7.2Vより下がったらサイリスタを開けて電気を供給します。

調整方法
ターゲット電圧の上下を可変できる電源をつないでR12の可変抵抗をいじって
7.2Vあたりになったら、LEDが消えるようになればOKです。

ということですので、可変電源が必要になります。

まったくの初心の方ですと、ここらで、つまづくと思いますw

おいおい、他のもの買わないといけないのかよって事ですよねw

可変抵抗器なぞ用いず、調整なしで作れるようすればいいんですが
このセットですと、無理ですw

なので、自作の場合は余計なものを買い込むことを折り込めないと
ダメです。この電源もそうですが、テスターも必須です(1000円ので十分ですけど)。

折り込めますか?w

はい、折り込めると仮定して進めます。
では、実験用の可変電源を買ってもいいんですが、マトモなのだと軽く数万しますw
なので、そんなもんは買わずに

●大容量出力可変安定化電源キット LM350T使用 最大3A
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00095/
●65W級スイッチングACアダプター16V4A 内径2.1mm GF65I-US1640
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00407/


こんなもんを買っておくと後でいろいろ実験が捗ります。
2200円ですw ああ、なんか秋月の営業みたいですねw
スイッチング電源は、代わりになるものがあればそっちでも構いません。
たとえば、トラックのバッテリーがあるからそれ使うとか
パソコンの電源とか・・・
創意工夫で乗り切ってください。

やあ、なんかえらいことになってきましたねw

面倒くさいから、いきなりバイクにつなぐっていう豪快な手もありだと思いますw
これこそプライベータならではの醍醐味w
ただ、絶版部品もろとも焼失ってのはちと痺れますねぇ・・。

なので、お金はかかりますが、余計なものは買ってみてください・・・。

追記

ちょっと調べたんですが
古いタイプのジェネレータコイルでも巻きなおしで12V化が簡単にできるようですね。
http://www.bikebros.co.jp/vb/sports/sfeat/sfeat-20091214-07/
この記事の他のページでも触れられていますが
6Vだととにかく不自由らしいですねぇ・・。
バッテリーは高いし、用品は少ないしと。
うちのレギュレータで博打するか
12V化で博打するかの違いですけどねぇ・・。

自分なら・・。
12V化しちゃいますwww
レギュレータはいかようにも作れますが
消耗品とか使えるアイテムの幅が違いますんで・・。

オリジナルにこだわるなら、雑音でしかないですが。





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  1. 2012/09/30(日) 23:02:20|
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レギュレータをハヤコートでコーティング

はい、というわけで、レギュレータなんですが
温度補正の方も問題なさそうなので
実戦投入です。
が、基板剥き身だと潮風が厳しいので
一応、ハヤコートでコーティングしてみます。

ハヤコート

なんか、買ったハヤコートが無色なので
見た目なんも変わりませんw

よーく見ると、コーティング剤がかかったところはテカテカしてますね。

さらに、これで問題なければ
別の放熱ケースを作ってそこへポッティングですかね。





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  1. 2011/10/14(金) 14:16:50|
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船外機用 単相レギュレータ 温度補償

このレギュレータの設計に誤りがあり、初めは大丈夫ですが
条件によりすぐ壊れることが判明しましたw(2013/06/16)


はい、というわけでまた日が開いてしまいましたが、細かいことをいろいろやってます。
で、実戦配備に近い状態で、船外機を回しておりましたら、発電電圧が時間とともに
低下してくるという現象がでてきまして。

電圧ははじめ、14.4Vくらいに設定してあり、ちゃんとその値に収まるんですが
あれこれやってますと、いつのまにか、13Vを割り込みます。

なんでしょう・・。

レギュレータをさわってみますと、じっと持っていると耐えられない位熱くなっています
(定量的ではないので、今ちょっとお湯をわかしまして
件の感じの温度を測ってみましたら、50度+くらいです。
60度は熱すぎで70度だと触れませんw)


うーむ。これかな・・。

ためしに、ガスのダスターで、レギュレータの制御基板を冷却してみます。
シュシュっとやると、キュッと14Vまで回復しましたw

むはー・・・。電圧検出用のTL431ですかねぇ・・・。

実機環境は以上で、今度は机上でテスト。

16Vの直流の電源につなぎまして、動作を見ます。

冷えてる時は、ちゃんと14Vですね。

半導体は、温度により、特性が刻々と変化していくらしいです。
ダイオードもそうですし、トランジスターもです。

ピンセットで、各素子をつまみまして、ピンセットを半田ごてで暖めてみて
動作がどうなるか見てみましたらやっぱり制御電圧が落ちますねぇ。


じゃあ、温度補償

モニターしてる電圧(分圧で2.5V)の下側にダイオードをいれてやれば
ここも温度が上がれば、電圧が下がりますから
全体としては、正しい動作になるはずです。

aaa_20110926092648.gif
回路図

SH010025.jpg
テスト写真

一本じゃ足らなくて、2本入れてみました。
一応、対策しないものよりは、安定するんですが
やっぱり下がりますねぇ・・。んじゃあ3本ですかね。
ダイオードの順方向電圧降下は0.5Vくらいですから
3本で1.5Vですかね。
だいたい、これでうまく行きそうですが何か腑に落ちませんw


そもそも動作温度域なのか?w

で、データシートを見ますと秋月で入手できるTL431ACZは70度までとかありますねぇw
いっぱいっぱいかもしれません・・・。
この石の別のグレードのは125度までイケるのもあるようです・・。

バイクなんかのレギュレータなんかも基準電圧はツェナーかこの手のIC使ってるはずですが
運転中に電圧が下がってしまうなんて話も聞きますねぇ。

どうも、システム温度が高いのがマズいようです。
今回の場合、ヒートシンクをこれ以上拡大したくないんですねぇ・・。

したら、強制ファン空冷かなあ・・。
したら、ファン制御やりたくなるよなw
ぐぬぬ・・システムが複雑化するぅ・・・。

まあ、とりあえず、他にやんなきゃいけないことが山積してるんで
これはひとまずここで終わりにしますかぁ・・。



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  1. 2011/09/28(水) 14:21:07|
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ヒートシンクver2

はい、というわけで、2個目です。

今回は、フィンの部分を押し出し材のアルミチャンネルでやってみます。
ホムセンの部材売り場にあるんですが、本来何につかうんですかね。

ヒートシンク

アルミチャンネルなら、ベンダーで曲げなくてそのまま切って
貼り付ければオッケーなんで簡単でいいですね。

ただ、アルマイト処理されてるんで、サンドペーパーで荒らす時
硬いんですよね。

ver01より、フィンが細かくなってるんで放熱が期待できます。
まあ、作ってみて具合見るって感じですが。







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  1. 2011/07/27(水) 14:35:00|
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自作単相用レギュレータレクチファイア02

このレギュレータの設計に誤りがあり、初めは大丈夫ですが
条件によりすぐ壊れることが判明しましたw(2013/06/16)



はい、というわけで、ver02です。

ver01で理屈はあってるようだったので、制御回路をリッチにしてみます。
電源リファレンスをTL431にしまして、フォトカプラLEDを3石にしまして
パイロットLEDを付けます。

以下回路図

単相用レギュレクチ02

はい、かなーりリッチになっております。
というかですね、ルネサスのフォトカプラーの使い方のページなんか見て
無茶な使い方すると、壊れやすくなるんだなあと思いまして
あちこちマージンをとって、手間掛けてみました。
ただ、基板がでかくなるのは嫌なので、1815をSMDにしてみました。
あと、フォトカプラーをシャープのPC814から東芝のTLP521にしました。
受光側のトランジスタの耐圧が高くなりました。

制御基板
で、今回はガラエポ両面基板にしてみました。
これ、丈夫でいいですねー。
トランジスタが全部2SC2712です。
で、トランジスタのフリをしてるのがシャントレギュレータのTL431ですw
これで、抵抗器を全部SMDにしたらもっと小さくできるんですが
リードパーツの抵抗器からなかなか離脱できませんw
パイロットランプはサイリスタONでONになるので
通常はつきっぱなしですね。


で、次にヒートシンクです。
このレギュレータは、負荷が増えますと、そのままその電流が
サイリスタを通過しますので、マジメに熱処理します。
といいつつも、アルミ板で自作ですw
いいじゃないか、マジメに作るんだからw

ヒートシンク
2mm厚のはベースで、1mm厚の板で、フィンを作ります。
サイズはベースが50*100です。

ヒートシンク02
んで、ハンドベンダーでテキトーに曲げまして
接合面をサンドペーパーで荒らしまして
エポキシで接着します。例によって、ダイソーエポキシですw
んで、このあと、面取り、バリ取り、取り付け穴あけ、タップ立てしまして
パーツを取り付けまして、まわしてみました。

動画はまた後ほど。


レギュレータ
現状、こんな感じです。写真が悪いんですが、デジカメ壊れましてw
パーツのレイアウトをいじってました。

はじめ、太めのビニールコードで結んでたんですが
どうにも収まりが悪いので、0.3mmの銅板で再編成しました。

バラのDが8個並んでますが、意味はないですw
いろいろ変遷しているうちに、中古の5AのFRDがたまってきて勿体無いので
こんな風に使ってます。

新規に作るならここらの方がネジドメ一発で済むのでお勧めです。
となると、ヒートシンクに止めるものが制御基板と、この手の四角いパーツ4つになりシンプルになって
とっても良いです。

で、とりあえず、剥き身で使いまして、一回くらい釣行に行って
問題なければポッティングっていうんですか?
なんか埋めればいいかなと。


やった!!100W超え!!

結果、どんくらいながれたかというと
60WのH4バルブを2個付けまして、ジェネレータからバッテリー方向に
9Aくらい流れました。9A×14Vですからぁ
堂々の100W超えです。一応、目標達成ですね。
まだ、コイルを巻くところはあるんで、強化しようと思えば
まだ、50Wくらいはイケそうです。

ヒートシンクは結構熱くなりまして、全力負荷で10分も回すと
100度くらいいきそうですねぇ・・・。
ファンでも付けようかなw

運用としては、電動リールで大物がかかるとヤバいですね。
魚探と、ホバリング装置だけなら余裕のヨっちゃんぽいですね。

これで、重くてデカいディープサイクルバッテリーを積み込まないで
電気を思う存分使えます。
といっても、高々100Wですからねw 明るい白熱電球1個分ですが。

てことで、あとは細かいところをシコシコと・・・。

この細かいところが、結構いっぱいあるんで
もうちょっと先になりますねぇ・・・。

ま、ただ、シーズン的には、秋口が一番いいんで
タイミングとしてはバッチリですね。
とか、去年言ってましたがwww

さあ、細かいのを片付けよう・・・。


ちなみに、これバイクの単相コイルにも使えるのでは

と思いまして
ネットをいろいろ漁ってみたんですが
レギュレータレクチファイアを自作する人って殆どいないですねw
前、チラっと見かけたんですが・・・なんか見つかりません。
パーツ供給が終わってしまってる旧車なんかには
これ、結構いいと思うんですが、どうでしょうw
誰か、追試してくれませんかねw
パーツはすべて秋月で入手できますよw

というか、自分で不動車でも引っ張ってきて
テストすればいいだろがってところですよね。
ただ、欲しいバイクはないんですよね。いまんところw
今買ってもまったく乗らないと思います・・・。
買い物はクルマありますしねぇ・・・。
6輪生活はあまりにも贅沢ですかねぇ・・。
でも、飛びまくってるホンダかなんかで
試すのなんてかなり血が滾ってきますねwww
うーん・・・w


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  1. 2011/07/19(火) 10:10:16|
  2. 発電ユニットの製作
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自作単相用レギュレータレクチファイアテスト01

このレギュレータの設計に誤りがあり、初めは大丈夫ですが
条件によりすぐ壊れることが判明しましたw(2013/06/16)



はい。というわけで、強力になりましたジェネレータコイルを
レギュレートしてみます。

レギュレート方式を決める

3相レギュレータは、スター結線された各コイルを短絡して
出力を止めるわけです。
単相の場合はどうなんだかわからなかったんで
コイルをショートするテストをしたんですね。

結果どうかというと、オープン状態よりも負荷はかかります。
が、この後に続く負荷試験よりも、負荷は弱いです。
短絡させると、少しアイドリングが落ちるくらいですかね。
ただ、短絡させると、配線がジワーっと熱くなります。
やっぱり、配線とかで少しはエネルギーが消費されてるっぽいです。

ふーん・・。じゃあ、オープン制御でいきますか。
負荷は少ない方がいいです。

単相オープン制御レギュレータをでっち上げるw

web上に単相のレギュレータの作例も、資料もロクなもんがありませんw
ニーズがないと、こんなもんでしょうか・・・。
新電元のサイトに1例上がってますが、あんまし・・。

単純に、ACアダプターだと考えれば
入力電圧可変スイッチング電源とも考えられます。

じゃあブリッジで整流して、スッチングすればいいんですかね・・。
でも、一般のACアダプタってのは入力が商用電源で
今回のように、コロコロ周波数も電圧も変わらないですよねぇ・・。

うーん・・。

とりあえず、ver1なので、複雑なもん作ってもしょうがないですね。

ところで、サイリスタってのは、ゲートがオープンして、通電してる時って
ダイオードになってるんですね。
あー・・。

ブリッジのハイサイドをサイリスタにしてみるってどう?w

そういうのって見たことないんですが、理屈はあってますよね。
んじゃあ、作ってみようw

で、回路図w
単相用レギュレータ01
サイリスタのゲートドライブにフォトカプラを使ってるのは
ブリッジの下側がマイナスに振れてまして、単一電源で直接いじろうとすると面倒です。
フォトカプラだと絶縁されてますから、単純でいいです。
ただ、扱える周波数が高いものを使えませんが
鉛電池相手のレギュレーターなので牧歌的でも問題ないはずです。

で半日くらいでユニバーサル基板を裏返して組み立てました。
単相用レギュレータ01画像
最近、両面ユニバーサル基板を使ってみまして
配線面に部品をペタペタ付けるのが気に入って
片面ユニバーサル基板をこんな風に使って快適です。
あくまでも、作り捨てプロトタイプなので
こーゆーのもアリだと思ってます。

で、ドライブしてみました

H4バルブ


60W車内用掃除機


かなりいい加減に組んでみましたが、意外とイケてますw

レギュレート電圧がフラフラしてアレなんですが
制御がツェナーダイオードと2SC1815一個でここまでできれば
まあいいんではw

ヒートシンクは千石の120円のテキトーな奴ですが
マジメにフツーのバイク用のくらいのを用意しないと
ヤバいです。
アルミ板切って貼って箱を作ってみたいと思います。


いろいろ考察


・動作概要

電源電圧が下がりますと、ツェナーダイオードを通る電流がなくなり
トランジスタがOFFします。
すると、トランジスタの上から取っているフォトカプラーの電圧がONになり
フォトカプラーに電流が流れ、フォトカプラーの受光側がONになり、サイリスタがONします。
すると、コイルからの発電電流が流れます。

逆に、電源電圧が下がりますと、各素子で逆の事が起きて
コイルからの電流を止めます。

というON/OFF動作を繰り返し、設定電圧で安定するようにできてます。

・電圧監視用のツェナーダイオードはもう古い

現在、秋月では手に入らなくなってますw
電圧リファレンスとしては、精度が牧歌的な10%とかで
後述のものにリプレースされてるっぽいです。

で、代わりに何が使えるかというと
シャントレギュレータのTL431とかです。(@10円on秋月)
で、こちらは、精度も標準品で2%、温度変化にも強いようです。

現在の仕様で、スタティックな電圧で14.5Vに設定してあったんですが
実際のコイルの電流を加えて見ますと、15.1~13.6くらいと
ちゃんと10%くらい振れるんですねw

CDIのトランスドライブ回路はレギュレータを通してないので
モロに電源変動を受けます。
ドライブ回路で500mAも流れないので、シリーズレギュレータ充ててもいいですが
ここは、高精度な電源電圧管理をしてみたいと思います。(カックイーw)


・切ないフォトカプラLEDドライブ

現在、2SC1815一個ですが、これではあまりにも切ないので、一個ずつ
オペアンプか、トランジスタを当てたいと思いますw
フォトカプラも個体によりバラつきがありますから、この対策もあります。
あと、前述の電源変動率に影響されないように、5Vレギュレータを入れて
安定化します。


・ようやく役に立ったサイリスタw

電力用素子としては、あまり流行っておりませんが
前回の4相整流の時にうまくいかなかったのが納得いきませんでしたので
再度採用(廃物利用ともいうw)です。今回はバッチリでした。

サイリスタはあんまり周波数の高い交流には向かないとか書いてあったので
本案件もダメだとおもったんですが、イケてますねぇ。
前回と何が違うんですかねぇ・・・。

ゲートとアノードに直にコンデンサを付けてノイズ対策をしてます。
絶縁の必要があるのでフォトカプラを使用してます。
前回は、オペアンプで直にゲートに印加してノイズ対策はしてませんでした。
あと、ゲート駆動電圧を
・前回はバッテリー電圧
・今回はコイル電圧
でやってます。
コイルの電圧は必ずアノードの方が高くなりますので確実にonになります。

前回との違いはこんくらいですかねぇ。
でも、パーツが無駄にならなくてよかった。






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  1. 2011/07/11(月) 14:48:26|
  2. 発電ユニットの製作
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ジェネレータ2号機テスト

はい、というわけで、予想外にうまくいってびっくりしてます。

以下、コイル4個を直列につないで、クルマ用の23Wのバルブをつけた動画です。



切れた瞬間、ビクっとしてますw
前のバカでかいコイルは、こうはいきませんでしたねぇ。
何が違うんでしょうか。

とりあえず、うまくいったコイルのデータを残しておきます。

2号ジェネレータ仕様

コア部
・冷間圧延鋼(いわゆるフツーの鉄板)1mm厚 レーザーカット
・エポキシ接着剤(そこらに売ってる奴です)にて10枚積層、10mm
・巻き部分コア寸法10*10*10
・極数16極

コイル部
・巻き線1mmPEW
・上記コアに一層9ターン巻いて、6層~7層 50数回巻き

ローター部
・ネオジムマグネット 10*12*4mm 380mT 二六製
・16極
・ローター直径130mm
・コアとのギャップ だいたい1mm

発電位相
・単相


現状で、前のコイルを上回ってます。
前のコイルは1.2mmで、一個のコイルに180も巻いてました。
で、このコイルを駆動する磁界の周波数は
アイドリングの2000回転のときに、528Hz
4000も回すと1kHzになってしまいます。

なので、インダクタンスが大きいコイルだと
コイル自体で抵抗になってしまうんですね。

あと、磁力線は、コアの中を大体通るワケですが
磁石に近い方が貫通する磁力線は多いわけです。

前のコイルのように、長い物は、効率が悪そうです。
クルマのオルタネータの外側のコイルなんかもそうですね。
長さなんてほとんどないです。

で、波形は以下のごとく。

4個直列アイドル時

いかにも、エンジン発電機って波形ですねw
ピークは30V弱ですね。
これをブリッジダイオードに通しますと具合良く14Vくらいのが出てきました。

で、これが4個分なので、丁度あと4個ありますので
並列につなぎますと倍の電流が取り出せます。

というか、今日の電球の実験で、もうかなり十分な電力と見てます。

今後の問題は、レギュレータですねぇ・・。

多相用のは作ってなんとなくわかってるんですが
単相用のって単純にコイルをショートしちゃっていいんですかねw
マズいような気がしておりますw

ブリッジから出てきた直流をスイッチングするのがいいのかなあ・・・。

おまけ

コイル巻き巻きの様子

コイル巻き01
ボビンのツバがないと巻き線が倒れてきますのでエンビ0.5mmで作りました。
本当は1mm位の方が丈夫でいいんですが、ちょっと今回、タイトに作りすぎ・・w
んで、コアにはポリエステルテープを巻きます。
で、ツバとポリエステルテープに隙間が開いて、コアに接触しないように
テーピングするといいでしょう。

コイル巻き02
で、マキマキするときに、他の部分をこんな風にカバーすると
巻き線にキズが入りにくいです。でも、キズだらけですけどね・・・w


コイル巻き03
はい、仕上がりまして、テスト用の配線を出したところです。
線材がもったいないですが、実験のためです。







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  1. 2011/07/02(土) 21:52:13|
  2. 発電ユニットの製作
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ホンダのショップロケータ

はい、というわけで、ホンダのパーツ関係でいいもの発見。

ホンダショップロケーター
http://locator3.honda.co.jp/menu.jsp

ちょっと発発が欲しくなってきておりw
んで、新品買う気もなくw
オクでジャンクを引っ張ろうかと。
相手はもう、勝手知ったる内燃機なんで怖くはないんですが
パーツ調達ですね。
まず、パーツリスト。
サービスマニュアルは・・・。まあ、要らないかなw
と甘く見てると痛い目見たりw

どうせキャブは開けないとダメなんで
パッキン類はどうしても欲しいですね。
ジェットもショップで買うより、パーツセンター経由の方が安かったりします。

あんまり古いと値段が張ったりしますが
機械モノが壊れてたりすると、どうしても交換パーツを用立てないといけません。

ということで・・・。


  1. 2011/05/28(土) 21:59:58|
  2. 発電ユニットの製作
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BF2D(GXV50)のアイドリングで何ワット取れるか

はい、というわけで、まだ忘れておりません、船外機改造w

魚釣りのための道具で、原発の件もあり、モチベーションも下がってしまったんですが
しかかりということもあり、やりますよ。とりあえずw

一応、水産物は平気なようですねぇ・・
ただ、これもお上のやることですから、額面どおりには取れません。
骨に沈着するストロンチウムのデータも出して欲しいですが・・・。

ただ、40代の自分がたまーに取って食う分には
ただちに影響はないと思いますw

そんなもん気にしてたら、普段、昼に食ってるコンビニ弁当なんか
どうなることやらです・・。

てなわけで、ふと、エンジンからアイドリングあたりで取れる電力って
どの程度のもんなのかなと、今更ながらに気が付きましてw

gxv50.gif

はい、これがBF2Dと大体同じ汎用エンジンGXV50の性能曲線であります。

3000回転で0.75kW、750Wですかあ。

これ、出力ですよね?
発生出力ではないですよね?
と、ここでつぶやいてもしょうがないですがw

つまり、エンジンの外にエネルギーを取り出すものとして
750Wならいいんですが、エンジンはエンジン自体を動かすにも
エネルギーが必要なわけで、それを除いて750Wじゃないと
困るわけですw

だとしたら100Wくらい貰ったってどってことないとも思えますが
ただ、効率を考えますと、50%もないような気がします。
となると、仮に100W取るためには200W頂戴しないといけません。
となると、結構負担になってきますよねぇ・・・。
まあ、あんまし考えてもしょうがないんですが
ちょっと気になり。

ってことを一番はじめに確認したような気もしますが・・・
やあ、遠大なる改造だわーw


で、実作業ですが、こんなもん作ってますw

コア

先の発電コイルは一個あたりの巻き数が多すぎ、インピーダンスばかりになり
電力がとりだせないのではと、判断しました。
そこで、一個あたりの巻き数を少なく、そして、局数を大幅に増加しました。
そのため構造としては、円形一体構造がよいのではとこのような形であります。

で、鉄板ですが、フツーの鉄板ですw
で、切断がもう素人レベルではないので、レーザーカットしてくれるところを探して頼みました。
材料費込みで2万円弱ですか。
おそらく、電磁鋼とか珪素鋼なんかと比べると効率が落ちるはずですが
まあ、いいです。先のブリキコアでもそこそこイケましたから。

で、今、コアの寸法がちょっとタイトに作りすぎて、フライホイールが入りませんw
なので、ジワジワ内側から削ってますw

てことで、まだ先は長いですw








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  1. 2011/05/21(土) 19:17:41|
  2. 発電ユニットの製作
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電動リールの消費電力

はい、あんまり電子工作じゃないんですが。

あんまり深いところ行かないんですが、40mくらいになると
リール巻くのがタルいんですね。

なので、電動リールなんかが欲しくなるわけですが。
気になるのが、消費電力なんです。

なんと、最近は12Vで20Aくらい食うらしいですw

発電機を備えてるはずの遊漁船に乗るときに、なぜかバッテリーも持ち込むらしいんですが
なんと、漁船の発電機の発電が間に合わなくなるらしいですw

船に何人で電動リール全開にするんだかしらないんですが
ワーストケース、数キロワットオーダーになるのは想像に難くないですねぇw

鋭意開発中のジェネレータの仕様に跳ね返ってくるわけで。
というか、一個で240Wってどんなモーターなんでしょ。
なにやら、DCモーターのようですが。

魚釣るのに、なんでこんな事まで心配しなきゃならないのか
良くわからないんですがw

てわけで、ジェネレータですが案が固まりつつありますが。
当初は、オリジナルの外観はキープして、シレーっと発電するって事なんですが
下手すると、なにやら変なBF2Dになりそうでありますw
うーむ。しかし、発電て大変・・・。




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  1. 2010/11/26(金) 14:49:11|
  2. 発電ユニットの製作
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ジェネレータの発電不足 また変更

はい、というわけで、足りないんですw


現状、どんなのかというと
発電能力は23Wの電球をつなげると、3000rpm回してても
バッテリーから電気を持ち出してしまいます。
ということは、23Wも発電してないということですね。
当初の目標はマブチの540を2個回して200Wとか思ってたんですが。
1/10にもなってません。

何か、決定的に間違ってますね。(キリッ)

といってもどうしようw

現状、1コイル30*6で 180ターン。4コイルでざっと800ターン。

参考にしてるバイクのジェネレータは600ターンでしたねぇ。
ただ、バイクの方は、コイルが10個です。
なんでも、バイクの方は200W位は稼いでるらしいです。

ぜんぜんダメじゃんw

まず、相違点としては、局数が違います。
磁力線の利用効率がまったく違います。

エンジンからエネルギーを奪って電気エネルギーに変換するわけですから
作用する場所は多いほうが有利にきまってますね。

だとすると、現在、磁極は周上の60度しか
つまり、1/6しか作用してないですね。

現状、多めに見積もって、20Wだとすると、利用効率だけで計算すると
全周を使えるなら6倍の120Wですねぇ。

現在、コアの透磁率がケイ素鋼の半分だとすると
まあまあこんなもんなのかもしれません・・・。

となると、コア数を増やすか

当初予定してたカウンターダミーコアで
クランクシャフトベアリングの負荷を軽くしようとは思ってたんですが
カウンターコアをまじめに作らなくてはいけないようですねぇ。

ただ、こちらは、冷却風が通りますので、同じ大きさのものは設置できません。

うーん。まだまだ足りません。
となると、横にもですか?
いや、設置スペースありませんw

さあ、どうするか・・。
カウンターコアを設置しても、40Wも行かないとと思います。
まあ、魚探だけなら間に合いますが・・・。
当初のスラスターモーター2個動作の野望が・・・w
せめて、100W・・・。

まあ、船外機とミンコタで
ディープサイクルバッテリー積んでる方いらっしゃいますが・・。

うううー。耐えられないw

うーむ・・・。
かくなる上は禁断のアレいきますか・・。
春まで出漁しないしw



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  1. 2010/11/23(火) 21:06:32|
  2. 発電ユニットの製作
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ロウ付けしてますw

はい、というわけで、発電ユニットのステーが早くも壊れましてw

こちらもエポキシ接着です。
が。
こちらはバイク用品店で買いました
耐熱146度のエンジン補修用のエポキシですw

●破損原因
・外れたマグネットが衝突し、その衝撃で外れた模様。

●対策
・禁断のアルミロウ付けにて新ステーを溶着する。

というわけで、まあ、ちょっとぐにゃぐにゃしてたんで
強化もかねましてアルミロウ付けです。

禁断とか書きましたがあ。

実はこれが習熟が必要な技術でありまして。
アルミの融点というのは、純アルミで600度。
母材としては、低い融点です。
そこへ、硬ロウだと5百数十度。
アルミソルダーだと3百数十度。

母材が熱に弱いんですね。

以前、やってみたんですが、パーツが溶けるは、くっつかないはで
散々でしたw

なので、エポキシとネジ止めでやってたんですが
強度的に限界かなあと。

で、例のごとく、ググってみますと、調子よくうまくいったよなんて
ページはあんまりなく。

このカテゴリーで出てくるのは新富士バーナーの製品ですねぇ。
近くのケーヨーD2に置いてあるのもこのメーカーのです。

で、ググっていきますと、彫金とかともダブってきますね。

おしえて掲示板などを見ると、O2トーチ(これも新富士バーナーの製品)を使えとかあります。

熱源として、ピンポイントに加熱できて、扱いやすいんだと思います。
ただ、酸素タンクがお高いかもですね。

鉄板とか、真鍮板なら、融点が高いのでやりやすいらしいです。
真鍮なら半田付けもできますしねぇ。
ただ、こいつらは厚いものを切るのがちと難儀。

うーむ・・。

まあ、今はそれでもヒントはネットにあるんでボチボチやってみますかあ。

●アルミソルダーで2mm板をやっつける。

どうも、アルミは熱引きが良過ぎるので
くっつけるパーツの温度管理が難しいようです。
小さいパーツはあっという間に融点に達して溶ける。
一方引っ付ける大き目のパーツはどんどん熱が逃げる。
どうもここらへんらしいですね。

で、とりあえず、ホムセンで

・アルミソルダー 2本 1700円
・フラックス 400円
・レンガ 3センチ厚のひらべったいのを3枚 270円
・皮手袋 400円

を調達。
パーツを固定するためのヘルピングハンドは所持してるんでオケ。
このヘルピングハンドは必須です。
非きき手でバーナー。
きき手でソルダーとなると、パーツを固定するものが必要です。
お買い求め下さい。

あと、バーナーというかトーチというか、これは、カセットコンロ用のブタンボンベの頭に
くっつける安い奴です。キャンプなんかの火起こし用ですかねぇ。
これも持っていたのでこれを使用。
O2トーチをポチりそうになりましたが、とりあえず、これでもなんとかなりました今回はw

で、早速、レンガを作業台に置きまして
アルミの切れっぱし同士をくっつけます。

s_DSCN0952.jpg


テスト1

s_DSCN0953.jpg

どうみても、盛り過ぎですw ありがとうございました。
ただ、こんなんでもガッチリくっついてますねぇ。
エポキシなんてメじゃないです。

テスト2

s_DSCN0957.jpg

台の方が温度がどうも上がりにくいので
ダマっぽくなってしまいます。
まあ、でも大体わかってきたので
本番いきますw(はえーってのw)


●本番

材料のアルミ板はホムセンで入手しました、2mmのアルミ板です。
材質の番手とか表記がないので、ちょっと困りますw

何なのかみっけました。

A1050Pという、あんまり硬くないアルミみたいですねぇ。
融点は659度らしいです。

結果です。

s_DSCN0961.jpg
片方はいいんですが、片方が限りなく怪しいwwww

s_DSCN0969.jpg
いつの間にか穴が開いてますw

s_DSCN0971.jpg
右の方が、沈み込んでます。大きいパーツの方が溶けてしまったようです。

うーん。難しいw

とりあえず、板モノ同士をくっつける時のポイントです。

・フラックスは必ず塗布。

・大きいパーツはレンガ直置きにしないで、フローティングする。
 (なのでヘルピングハンドは2台は必要かも、キレイにうまくいったほうは
 レンガとの間にアルミの切れ端を挟んで熱逃げを阻止しました)
 新富士バーナーの通販ページにセラミックの台が売っていたのは
 このためなんですねぇ。多分これを使うと熱が逃げにくいんだと思います。

・アルミソルダーがどうしてもキレイに流れないので
 ヘラのようなものでならすとキレイになる。
 とっさに、カッターナイフを使いましたがこれも溶けて曲がりますw
 なにか、セラミックの小さいマイナスドライバーのようなものが良さそうです。
 ただ冷えると痩せるので、あまりタイトにしないこと。

・のんびりやると、母材が溶けて穴が開くw

・アルミ板がその気になる温度になっているかどうかが判別しにくい。
 ソルダーはすぐ溶けるが、なかなかなじまない。
 結局、ソルダーの玉をヘラでペタペタしてるうちに
 なんか母材の侵食が進んでいたって感じです。

・アルミソルダーはいきなりススーと溶ける。
 今回はテストも含め0.8本使いました。でもかなり無駄になったw

・バーナーはあてたり、外したりを繰り返しながら温度調整をする
 一方方向だけでなく、熱の回りを考えながら多方向から。

・とりあえず、皮手袋でも危ないwやけど注意。
 鉄みたいに赤くならないからわかりにくい。

・ヘルピングハンドのワニグチのスプリングが熱でなまってしまうw
 なんかいいのないのかなあw

・アルミは接合が終わったら、水で急冷
 なんとアルミにも焼きいれ焼きなましがあるらしい。
 で、水で急冷しても、すぐには硬くならない。かなり柔らかい。
 時効硬化という結晶構造の変化ののち硬くなる模様。
 室温だとモノにもよるが何百時間とか。
 なので、工業的には百数十度で2hとか。

・ソルダー(ハンダ)といっても、母材も溶ける。

まあ、思いついたまま書きましたが参考になりましたでしょうか。
一応、くっつくことはくっつきます。エポキシより強度は出ます。
ただ、マジメな溶接なんかよりはモロいでしょう。

この手のロウ付けってのは、精密溶接のカテゴリーに入るらしいんですが
ちょっと精密とはいいずらいですねぇw

もうちょっと習熟しないといけませんねw



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  1. 2010/08/25(水) 15:12:24|
  2. 発電ユニットの製作
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フライホイール マグネット取り外し エポキシ接着剤 耐熱

はい、というわけで、マグネット取り付け強度に問題がありますので、エポキシ接着剤を変えます。

いままで、シレーっと何を使ってたかというと

ダイソー100円エポキシ接着剤

でしたw

先日のブン回した時、実は、強制空冷用のエアダクトが
光学ピックアップ用の日よけで半分ふさがれてた状態だったんですね。
いつもの、ダンボールを持っていくの忘れて、適当なので間に合わせてたんです。

で、猛暑もあったんですが、それでかなりエンジンの温度が上がってたようです。

フライホイールは、強制空冷用のフィンが付いてるんですが
空気量が足らないとオーバーヒート起こすようです。

で、フライホイールの温度も上がって、接着剤の強度も下がり

6000rpmの時、おおよそ10kgの遠心力と、コイルのコアの引力3kgで引っ張られ

ボロリと。

ちょっとダイソーエポキシには酷な環境かもです。
まあ、にしては善戦したかもですw

いやあ、海に出る前でよかったあ・・。

●マグネット取り外し

でなわけで、エポキシをいかに剥がすかであります。
熱に弱いということで、ver01ではバーナーで炙ったんですが
ネオジムを再利用したいので、もすこしマイルドにいきますw

煮ますw

鍋に水を張り、フライホイールを入れて火にかけます。
ぐらぐら・・・。

てんぷら油温メーターにて水温100度確認w

あらかじめフライホイールの取り外し穴に針金を通してありますので
そいつを持ちまして、湯から引き上げます。

数あるBF2D船外機ですが、フライホイールを煮るのは世界初ではないでしょうかw

で、煮上がりましたフライホイールを作業台に載せまして
おもむろにスクレーパーをマグネットの隙間に当てまして
ググっと力を入れます。

s_DSCN0972.jpg

ズグッ

と刃が入りましたw
なにこれw
で、そのままコジりますと、ニチャッとネオジムが外れましたww

簡単・・・。

これじゃあ、本案件だと、明らかに強度不足もいいとこですねぇ・・・。
先に剥がれた2個の残り14個を同様に外しまして、作業時間5分です。
エポキシ剥がすとなにやらエポキシ臭がしますね。
フツーのエポキシを剥がしたい場合、煮るのは結構有効かもですね。

s_DSCN0973.jpg

全部外れました。接合面をキレイに綺麗にするのが大変で退屈かもです。

●エポキシ接着剤の選定

さあ、うまいことマグネットは外れましたが。
ということで、ダイソー100円エポキシはもう使えません。
というか、こんな用途に使うなよってとこですがw

シレーっと使ってたのには、設計変更でまた磁石を外す可能性を睨んでいたのもありますw
大人はしたたかなのだよ。フフンwって誰に言ってんのw
あと、誰かに磁石どうやってつけてるのって聞かれたときに
ダイソーの100円エポキシだよって答えるのを楽しみにしてたのもありますがw

てなわけで、さらに強力な接着剤が必要になりましたが。

とりあえず、発電量はこれでイケそうなので、マグネット強化はこれで終了しときます。
となると、完全固定が用件となります。

となると・・。

・スリーボンド2088E 耐熱 200度
・ブレニー技研 GM-8300 耐熱 260度
・歯科技工用レジン 耐熱詳細不明


あたりを睨んでおります。

変り種の歯科技工用レジンは、ラジコンモーターのカスタムしてるサイトで
ローターパーツの固定でこれが決定版というのを見たんで、候補に上げておきます。

さあ・・・。
どれも通販で入手可能ですが。
レジンが最強そうですが、衝撃に弱そうですねぇ。

まあ、こうなってくると、機械的に接合したいんですが、いかんせん設計上
現状のネオジムだと引っ掛けるところがないw
台形のネオジムといいのになあ。
でも、そしたら、オーダーメードですねw
したら、もう、角型にこだわる必要なんてないですよねw
でも驚愕にお高いですよねw ないないww

これでダメなら
ねじ穴付きのネオジムですねぇ。
これはなるべく避けたいです。
なぜなら、フライホイールのケイ素鋼と思われる部分に穴あけて
タップを立てないといけません。
ルーターで削っていた時、かなり硬いなあと思ってたんですよね。
しかも、ムク材ではなく、積層されております。
削る分には、砥石を減らせばいいだけなんですが
穴をあけて、タップを立てるとなると、複雑な応力が発生して
予期しない事態が発生しそうです。

バイクの古いフライホイールなんかも、マグネット外れなんてのもあるみたいですねぇ。
なかなか難しいです。

さあ・・どうすっかなあ・・・・。


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  1. 2010/08/24(火) 10:22:31|
  2. 発電ユニットの製作
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4相レギュレータ 設計変更 FET化

はい、というわけで、レギュレータ設計変更です。
お盆休みにいろいろやってたんですが、
どうにも、サイリスタが思うように動かず。

●動作
・起動直後はサイリスタはOFFで、制圧電圧までは電圧が上がる
・そのあと、サイリスタがキックされて、ONになると、どれかひとつのサイリスタが
 ONになりっぱなしになる。
 結果、発電電力がバッテリーに行かず、電圧降下
 ONになりっぱなしになるサイリスタはまちまち。

●うまくいかないポイント(推定)
・制御対象の交流周波数が高い?
 サイリスタは自己消弧動作するはずなんですが
 このセットの場合、3000rpmの時に約1kHzの交流がコイルから入ります。
 サイリスタがゲートを閉める前にまた電圧が上がってしまうと
 ゲートが閉まらないとか?
 
・ノイズがゲートを駆動してしまう(CDIユニットから0.4Vくらいのパルスが入ってくる)

あんまり、ゲートが言うこときかないんで
試しに、ゲートをカソードと短絡して無理やりゲートを閉じてみたら
充電するようになりましたが・・。
でも制圧はしないです。当然w

サイリスタって、耐圧が250Vとか高いくせに、ゲート駆動電圧って1Vそこそこなんですよねw
したがってノイズに弱いわけです。ゲートの低インピーダンス化とか
ノイズ対策をきっちりしないとうまくうごかないのかもです。

CDIの方で使ってた時は、問題がでなかったので、当惑w

うーん・・・。
サイリスタのアプリケーション例は大抵、商用電源あたりなんですよねぇ。
まちがっても、桁が二つも上がった周波数なんか扱わないようです。
ただ、バイクのジェネレータからの周波数ってこんくらになるんじゃないかなあとも。
今、バイクを所有してないんで、わからないのがもどかしいんですが。

●サイリスタダメじゃん。んじゃFET

いい加減、サイリスタに業を煮やしましてw
ということで、同じ回路構成で、FETを入れたらいいんじゃね?
FETは、サイリスタと違い、ONならON、OFFなら、OFFですw
扱う交流がなんだろうが関係ありません。(ただしインダクションキックは要注意)

で、サイリスタを手持ちの激安IRFW540に変更しまして
ドライブに、適当な汎用オペアンプの増幅率を50倍にしたもので
突貫工作しまして、テストしました。

ビンゴ!!

サイリスタの苦悩がアホらしくなるくらい一発で所望の動作ですwww
エンジンの回転数を上げると、FETがあったかくなります。
ちゃんと、ショートして電流をコイルに戻してるようです。
で、負荷の電球なんかをつけるとFETがOFFになりFETは発熱しなくなります。

まだ、あちこちの波形見てないんで、心配してたインダクションキックの懸念はあるんですが
全然オッケーです。

レギュレタ
4回路入りのオペアンプなのでもったいので
1個のゲート駆動を1回路当ててます。
回路図は大げさに見えますが、組んでみるとアッサリしてます。

s_DSCN0943.jpg
んで、現物はこんな感じです。抵抗器がいっぱいですねぇ。
各回路は同じタイミングで同じ動作しかしないので
共通化したいんですが、何が起きるかわからないので
ベタに一回路ごとにちゃんと抵抗を入れてます。
現状はFETとダイオードのユニットを見直して
もすこしいい感じになっております。

秋月でサイリスタの品種とか少ないですよねぇ。
結局、FETが性能アップしてきて、需要がなくなってきるんですかねぇ。

●マグネット脱落!!

で、うれしくなって、じゃあ、エンジンぶん回してみようとぶん回しましたら。

ガキン!!

うっ。

もう一回、ぶん回したら

ガン!!

うはぁ・・。これは、ネオジム外れたなw

どうも、エポキシ接着剤が遠心力に耐え切れず、剥がれたようです。
コイルユニットを外して、フライホイールを見ると
ああ、2個ほど外れてましたw

てわけで、開発の神様はすんなり通してくれませんw


ああ、8月出航は無理っぽくなってまいりましたw






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  1. 2010/08/18(水) 15:28:07|
  2. 発電ユニットの製作
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4相レギュレータ テスト2  1号機組み立て

はい、というわけで、ブレッドボードレギュレータを再度テストしました。

s_DSCN0909.jpg

結果は、それっぽくなりましたが、アイドリングより上を回そうとすると
制圧しきれず、電圧オーバーします。
なんでしょう、サイリスタの容量が小さいんですかねぇ。

サイリスタのゲート電圧を観察してみました。

アイドリング無付加
負荷がない状態です。ゲートに電圧が掛かってサイリスタがONしてるようです。

アイドリングちょい負荷
ちょっと負荷が掛かっているときです。
具体的には、電球でバッテリーから放電して、閾電圧を少し下回ったあたりです。
サイリスタがちょくちょくOFFして、バッテリーに充電してるようです。

アイドリング23W電球負荷
負荷がもうすこし掛かっている状態です。
頻繁にON/OFFを繰り返してます。PWMっぽいですねぇ。
バッテリ電圧は13.5Vくらいですかね。

んで、エンジンを徐々に回しますと、ONになりっぱなしになり
サイリスタ全開で、コイルにエネルギーをバンバン戻してるようです。
で、エンジン回転数を上げていきますと、どんどん電圧が上がり
17くらいになると、イグナイタのポリスイッチが切れて
エンジンが止まってしまいました。

波形を見ながら、エンジンの具合を見てますと
充電しているときには、回転数が落ち、してないときは上がります。
結果、アイドリングが上がったり下がったりします。
理屈どおりですね。

でもなんだか、まだよく状況がわかりません。

さて・・・。





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  1. 2010/08/18(水) 14:34:13|
  2. 発電ユニットの製作
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マグネット強化 レギュレータテスト 結果

はい、相変わらずお暑うございます。
先週末いろいろ進展しましたのでご報告でございます。

●マグネット強化、取り付け改善結果

いつものように、暑い川原にいきまして。
できあがりましたエンジンをかけまして
アイドリング状態で、コイル単体に電球をつけてみますと

ビカー

とまぶしく光りました。フライホイール1号では日中下では
ほわわんとしか光らなかったですからまずまずですね。

波形を見ますと、15Vくらいですね。
単体で4Vしか出てませんでしたから4倍ですか。

マグネットの磁束密度が倍弱、エアギャップがすべてのマグネットについて
均一になっているのがかなり効いているようです。
狙い通りに、コイル巻きなおしなしにいい感じです。

●4相用レギュレータテスト

さあ、コイルがきましたから、レギュレータです。
結果は、よくわからないものになりましたw

s_SH010011.jpg

先エントリーのように、4相用に、ゴツいものを空中配線で組んで
これをシステムに接続。テスターを10A電流モードでバッテリーの端子での
電流の流れ具合を見てみました。

ちゃんと発電して、充電すれば、電流はマイナスになるはずです。

エンジンスタート。

おおおお、-2Aとか、なんですかこれ。スゲーwwww

同時に、オシロでバッテリの電圧も測ってます。
と、見る見るうちに、13、14、14.3・・・おおお、充電してる。

あれれ、14.7、15、16と電圧が上がっていきます。

え、ちょっwww、レギュレートしてない?

17、18・・・

ちょっとまてい!!www

なんだこれ・・・。

空吹かししてみます。

お、ストンと電圧が13Vくらいに落ちました。
電流を見ると、0.45A。
制圧がかかってバッテリーから電気を持ち出してるようですが。
サイリスタを触ってみますと、おお、熱い。
整流用のダイオードも熱いですね。

が、電圧が13くらいから上がりません。
なんか、サイリスタがOFFになりませんね。

どうもサイリスタ制御がうまくいってないようです。

やっぱ、サイリスタを蹴っ飛ばす回路がサイリスタ1個用のだとうまくいかないようです。

ONの方はわかります。ゲート駆動電力が全然足らないということです。
エンジンを吹かして流れ込む電力が増えたからONになったと。

わからないのはOFFですよねぇ。
サイリスタがONになると電圧がゼロクロスするまで導通して
あとはOFFになるはずです。
ゼロクロスしてもなお、ONになるというのは、ゲート電圧がかかりっぱなしか
ゼロクロスしてないということです。

うーむ・・・。どっちだろう。

まあ、来週また実験してみましょうか。




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  1. 2010/08/03(火) 10:11:20|
  2. 発電ユニットの製作
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発電ユニット フライホイール加工3

はい、というわけで、フライホイールの切削公差を0.2mmまで詰めました。

s_DSCN0888.jpg

んで、あとは、エポキシでひっつけます。

・フライホイールを丸ごと水洗い。
・水気飛ばします。
・パーツクリーナーで脱脂。
・ネオジムが砂鉄とかくっついてますので
 ガムテでとります。
 で、適当な缶に、とりやすいように一個づつ
 付けておきます。なんせ、今回のは吸着力が強いので
 こうしておきます。

で、エポキシで周りがベタベタになるので
ポリエチレンシートをひいときます。

で、こっからが、時間勝負。
エポキシは硬化が10分のを使います。
4個づつ付けます。

4個分のエポキシをメモパッドに搾り出します。
エポキシはいつもメモパッドの上で混ぜます。
1ターン終わったら、めくって捨てれば次のがすぐ作業できます。

あと、夏場は、エポキシの重合が速いので手早くです。

で、混ぜたエポキシをフライホイールの取り付け部に4個分付けます。
窪みの角にキッチリ塗ります。垂れたりしますが気にせず行きます。

ネオジム1個缶から取り外し、ティッシュに包み
パーツクリーナーで拭きながら最終脱脂して
フライホイールに取り付けです。
フライホイールの鉄のコアにビチっと付きます。
んで、チョッチョッと位置あわせします。
垂れたりはみ出し多分は柔らかいうちにふき取ります。

というのを10分以内に4回繰り返します。
あまり、これは、夏場にやるべきではないですねw
ネオジムのコアと対面する面に付いたエポキシは
あとで、カッターでこそぎ落とします。

んで、腐食防止のために、塗料を塗ります。
今回はペンキですw
オリジナル塗装は、かなり丈夫な塗料使ってますねぇ。
まあ、いいでしょう。

s_DSCN0891.jpg
これを塗りました。

s_DSCN0890.jpg
んで、こんななりました。
写真の具合がマットっぽいですが
テカテカです。
一晩くらい放置して乾燥させました。

んで、このあと、エンジンに組み付けまして、コアとのエアギャップを見てみました。

うっとりするほどバッチリですw
0.5mmくらいまで詰めても余裕です。
やはり、ダイアルゲージは偉大ですw
シコシコやった甲斐がありました。

あと、やはり、予想通り吸着力に負けてステーがヤバいですねぇ。
2mm厚のアルミ板なんですが、ちょいと剛性アップのために
リブとか入れたほうがいいですね。なんかのタイミングで
ぶつかりそうですね。

まま、とりあえず、これで一回エンジンかけて
発電してみましょう。



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  1. 2010/07/26(月) 15:09:31|
  2. 発電ユニットの製作
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4相用レギュレータレクチファイア

はい、お・・・お暑うございます。溶けそうですw

というわけで、単純にコイルが4個ですのでこんななっておりますw

理屈は、まあ、3相だろうが4相だろうが同じですね。
ズレる位相が120度になるか90度になるかだけですので。

で、回路は以下のごとく

bbb.gif

サイリスタを制御する回路は他のと同じです。
ただ、ゲートドライブの電流が足りるのかw
ちゃんと計算しておりませんw
で、実際に仮組み空中配線しますと以下のようなものを作りました。

s_DSCN0877.jpg
上側から

s_DSCN0879.jpg
下側から

s_DSCN0880.jpg
ブレッドボードにプっ刺します

なんか、4つ並ぶとキモいしゴツいですw
ギーガーとかの背骨系ですか。
サイリスタが8Aのと25Aのが混在しておりますw
いいのかなあw
前回の教訓から大電流をブレッドボードには
流さないようにしておりますw
今度のは多分ガッツリ発電するんで
コイルに戻す経路も太いラインで結びます。

さあ、今度こそ・・・
発火するかなw(オイッ)




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  1. 2010/07/23(金) 15:43:45|
  2. 発電ユニットの製作
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発電ユニット フライホイール加工2

はい、夜中でも30度でグッタリでございますw

ダイアルゲージで切削のばらつきを計ってエクセルで分布などを。
大して意味は無いですがw

aaa_20100721142518.gif

あー、0.5mmくらいですねぇ。
4.9の部分は削りすぎましたね。
この部分をかさ上げして接着すれば速そうですが
高い部分をもう少し削ってみましょうかね。
フライホイールver1だと最大1mmくらいエアギャップありましたから
こうなってくるとかなり期待できます。

どっちかというと、コイルの支持材の方が強度不足になりそうですね。
あと、ネオジムマグネットの吸着力が倍以上になるんで
フライホイールの反対側に真面目にダミーコアを設置しないと
クランクベアリングが本格的にヤバそうですw
ただの鉄板だと渦電流とか発生して電磁ブレーキになりかねないから
ちゃんと積層したものにしないといけないですかねぇ・・。

しかし、こういうのやってると手持ちリューターの効率の悪さがいやになり
ついつい工作機械が欲しくなりますw

この場合は、フライス盤となりますが、ちょっとググってみますと
あー、10万円くらいでいいのがありますw

いやいや、やめておけやめておけ・・・あああ・・・ぽ、ぽ、
ポチりそうw

でもぉ、こういうのがあれば、既製品を組み合わせて不細工なものではなく
スタイリッシュなモノが削りだせますよねぇ・・・。

今回の最終的なゴールでは、水中モーターが必要になります。

そのハウジングなんかも、砲弾型のナイスなハウジングなんかも
削れたりしますよねぇ・・・。
ハウジングの本体はアルミパイプで、先端とプロペラ取り付け部なんかも
どっちかというと旋盤でしょうけど、防水用のOリングをはめるミゾ付きで
ねじ切れたりできますよねぇ・・・。

子供の頃だとこんなのは鼻から諦めることができるんですが
ガキオヤジだとリミッターは自制心しかないわけでw

てか、こんなことやってんなら、船舶免許取って
上のクラスの船外機の方が早くない?とか思いますがw

いやいや、あくまでも、人間負荷の少ないライトウェイトな
ボート釣りは曲げませんw
さてさて・・・w

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  1. 2010/07/21(水) 15:00:54|
  2. 発電ユニットの製作
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発電ユニット フライホイール加工

はい、お暑うございます。

夏と冬、どっちがいいかというと、冬ですね。
もう、暑いとグッタリしてなんもする気しなくなりますw

でも、でも、なんとか秋口の青物に間に合わせたく頑張っております。

というわけで、電子工作から遠く、ほぼ機械工作なんですが、一応w

で、機械工作なので、得物がハードになります。
調達先が、モノタローとかになりますが、今回はストレートでいろいろ調達しました。

s_DSCN0852.jpg
・ダイアルゲージ
・ゲージスタンド
・タングステンカーバイト先端工具
・コインドライバ

●ダイアルゲージがないと、今回の工作は不可能です。
モノタローにもあるんですが、ストレートのは安くてアマチュアレベルでは
十分なものが手に入るのでよいですよぉ。クルマの整備とかで
工具とかはここで揃えるのも手です。
●んで、ゲージスタンドですか。これがないと、ゲージをどこかに固定して
ミリメーター単位の突き出し量の計測はできません。ゲージとセットで購買です。
で、両方そろえても3000円もしないので助かります。
ダイアルゲージなんか買ってもこれ以外で使う予定はないので
まあ、ソコソコのものでいいです。
●タングステンカーバイト先端工具ですが
フライホイールの表面近くはアルミなんですが中を削ると鉄のコアが出てくるので
ド鉄相手なら、ダイアモンドか、こいつでしょうかということで。
なんか、音の響きがカッコいいですね、タングステンカーバイトw
リューターはプロクソンの1万円くらいのですが
オマケで付いてた先端工具では、今回のはすべてこなせなさそうだったので。
あと、ホムセンで500円くらいの鉄工用の先端工具も買いました。

s_DSCN0856.jpg
ダイアルゲージは具体的にはこんな風にして使います。
船外機に鉄板の短冊を渡しまして、クランプで固定して、スタンドを乗せて
スタンドのスイッチをONにすると、磁力でひっつきます。
これで、フライホイールの外周を計ります。

さて、船外機からフライホイールを外しまして
エポキシで取り付けてある2mm厚のネオジムを取り外します。
と、簡単に書きましたが、実はフライホイールの取り外しは結構大変ですが
割愛しますw

s_DSCN0873.jpg
はい、いきなりバーナーで炙りますw
エポキシを軟化させたいのでこうします。
ゴーーーーー パチパチ・・・
んで、熱いうちに、スクレーパーをネオジムとホイールの間にこじ入れると
バキッと取れます。
ネオジムはキュリー温度が100度くらいなんですが、こんくらいでは
脱磁しなかったですね。外したネオジムはもう使わないですが
なんか勿体無いですね。

s_DSCN0874.jpg
これは、純正のイグナイター用の磁極の突き出し部分をサンダーで削り落としたところです。
この部分はド鉄、しかも、ケイ素鋼ですかねぇ。なんかやたら硬いです。
リューターで落としてもいいんですが、サンダーの方が手っ取り早いんで。


s_DSCN0876.jpg
で、いきなり、現状ですw
リューターで削り始めると、物凄い削り粉が出て、デジカメなんか側に置いておくと
大変なことになりそうなので、写真はとってませんw

ここまでは、8時間くらいかかってますでしょうか。
500円ハイスとタングステンでガーッと削りまして
カッター砥石で角立てて、形を整えつつ、先のダイアルゲージと治具で
微妙な寸法を追い込んでます。
ムクのアルミならまだいいんですが、鉄が入ってたりするんで
なかなか難しいです。
どうせならと、まだまだ精度を追い込み中です。
ネオジムマグネットの突き出しの公差を0.2mmまで追い込みたいです。

当初はもっとかかるかなあと思ってたんですが
意外とプロクソンのリューターが頑張ってくれてるんで
捗っております。

さあ、200W発電できるかなあww






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  1. 2010/07/20(火) 15:16:41|
  2. 発電ユニットの製作
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ジェネレータ フライホイール 現状 再設計指針

はい、というわけで、ジェネレータを見直すので、
ちょっと開けて現状確認しようとしましたら
フライホイールの方がちょっとアレしてましたw

s_DSCN0820.jpg

あれ?
磁石が無いwwwww

よくよく見てみますと、エンジンカバーを支えてるステーが鉄製なので、
そこに粉々に割れたネオジムがひっついてたりしてましたw

先週、動かしてたときに
バン
とか、なんか変な音したんですよねぇ。
その後もフツーに動いてたんで・・・。

あー・・・。なんでしょう、どこにヒットしたのかなあ・・・。

つらつら眺めてましたら、あ。

s_DSCN0821.jpg
こことか

s_DSCN0822.jpg
こことか

ギリッギリですねw
ここか、コイルのコアにぶつかったぽいです。

実は、このフライホイール、
軸に対して外周が真円ではなくいびつになってますw

製造上の問題なのか、ムービングパーツのバランシングなのかよくわかりませんが
とにかく、回してると、外周が近づいたり遠のいたりしますw

ということは、コイルに対してマグネットの距離が一定でなく
効率が悪いんですね。実はw

気づいてたんですが、まあ、いけるかなあと思ってたんですが
ダメだったんで、ここらも見直します。

で、マグネット接着の指針ですが。

クリアランスの問題と
マグネット厚み増加の対処と
いびつな構造上の問題の吸収と
取り付け強度向上のために

フライホイールの外周を切削する。

うひゃー・・・。
本当にやるの?w

このフライホイールには、もともと、イグナイタ用のマグネットが
鋳込んであるんですね。まあ、それに追従と。

問題は、どうやって掘るか。

電動ルーターですかねぇ・・・w
所持してないので、購買します。

というか、全然、電気の話じゃないんで、アレなんですが、とりあえずw

装着するマグネットの数は20個くらいになります。

うはー・・・。

今考えてる磁石の厚みは4mmか5mmですね。
完全に、埋没するのがいいんですが、リューターでこの厚み分の
アルミ合金を20個ですかぁ。
ムクではなく、掘り進むと
鉄が出てきそうな雰囲気でもありますwwww

1万円くらいのルーターだと、15分くらいしか連続運転できないっぽいです。

休み休みで、一日、何個掘れますかねぇw

騒音が多分ひどいので、家ではできないですねぇ。
なので、いつもの川原になりますねぇw
軸付き砥石もいくつ買えばいいのやらw
加工精度も手持ちですからズタボロでしょうねw

まあ、でも、これやれば、取り付け強度は抜群に上がりますし
諸々の問題も解決しますからねぇ。
あとは、バッチリ狙い通りの電気ができれば、万々歳ですが。

あと、これやると、修正がさらに効きにくくなります。
下手すると、もう一個、フライホイールお買い上げですw

うはぁ・・・。

現状のコイルに合わせた設計よりも
新設計のコイルの方がよさそうですけど
そうなると、今年の夏は釣りは見送りな勢いですねwwwwww
下手すると、秋も間に合わないかもですがw

しかし・・・電気作るのって大変だなあ。

家でフツーに1500Wのドライアーとか使ってますが
その電気を作るのって物凄くたいへんなんだと実感しておりますw




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  1. 2010/07/02(金) 15:10:25|
  2. 発電ユニットの製作
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レギュレータテスト01、02

はい、というわけで、二日使ってあれこれしました。

結果は要検討でございます。

一応、バッテリーレスにできるくらいの発電量はあるんですが
電球とか負荷をつなげると、発電量との収支がマイナスになるっぽいんですね。



ね、一応、動いてるでしょw

レギュレータをブレッドボードで組んでたんですが
でかい電流が流れるところで発熱しまして
結線のビニルの被覆が溶けましたw

バッテリーとレギュレータをつないでる線が
細すぎるようで、電圧降下とかしてるっぽいです。
なんかのACアダプターの線なんですが、ちょっと適当過ぎましたw

なので、いろいろな面で、いけるかどうかよくかわかりませんw

バッテリーとレギュレータは本番では、太い線で結ぶ予定ですが
なんか、こんなに細い線が効くとは思いませんでした。
パワエレを舐めてましたw


あと、結線による損失だけでなく
絶対的に発電量が不足しているような気もするんですね。

あれこれした後、バッテリー電圧が13Vを割り込んでました。
使ってるバッテリーは秋月で買ったWP8-12なんですが
思ったより、容量があるようで、自動車のヘッドライトバルブのH4を
ダブルでぶら下げても大して電圧が落ちません。
鉛電池の特性がよくわかりませんが
12V8Ahてことは、8Aを1時間流せるわけですよね。

60Wのバルブを2個で120Wだから、10Aですね。
小一時間は平気というわけですかあ。

バッテリー電圧だけだとわからないですねぇ。

要は、目標の200Wです。

12Vで割ると17Aくらいですね。

17A・・・。倍の34A流してもいい線はどんだけあればいいんですかねぇ。

アイドリングでジェネレータに直で電球を付けると、ほわわんと点きます。
なんか、希望の電力には程遠いような・・・w

まあ、とりあえず、大電流が流れるラインを太くしてやっぱり充電しないなら
ジェネレータの設計変更ですね。

どうしようかなあ・・・。

コア作り直しまでは戻りたくないですねぇw

だとすると、マグネット強化と、コイル巻き直しと、多相化ですかねぇ。

多相化前提で組み直しだと

・マグネット取り外し、取り付け位置変更、マグネット強化

・単相より巻き数を多くしないといけないと思うので、線径を下げて
 巻き直し。

ということになりますかあ。

マグネットをどんくらいパワーアップさせるかですねぇ。

今時のバイクのACジェネレータのカットモデルとか見ますと
マグネットが厚いんですよねぇ。1cmくらいありますかね。
量産マシンなので、フェライトだとして、どんくらい磁束密度あるんでしょうか。
対して、こっちは2mmですw
ワンオフなので、ネオジムですが今のが210mTですねぇ。
取り付け強度が欲張れないエポキシなのであんまり大きくもできないですよねぇ。

倍の厚みにして、310mTとかになりますか。
遠心力と、コアにひっつこうとする力もアップしますから
取り付け面積も上げたいですよねぇ。
12×10×4(N40)にして380mTですかあ。

かなりパワーアップされますが、フライホイールの周りのクリアランスが
厳しくなりますねぇ。

うまくすると、フライホイール更新と、ジェネレータ取り付け変更でイケそうですが
あれこれ確認しないといけないですね。

うーむw

今の状態でも、魚探に電気供給しながら釣りはできそうですが
バッテリー残量ビクビクしながらってのも面白くないですよね。

ああ、でも釣りしたいなあw






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  1. 2010/06/28(月) 15:21:43|
  2. 発電ユニットの製作
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コネクタ 防水 海

はい、というわけで、昨日コネクタの事を書いてましたら
本案件、実は海で使うのが前提になっており、コネクターってこの場合どうすりゃいいのかってのが
激しく気になったのでとりあえずw

ご存知のように電気製品ていうのは、水などを激しく嫌いますw

水が入れば、意図しない導通が発生し、また、通電している箇所に塩水がかかれば
即腐食の原因にもなります。

電気なんか関係ないフツーの釣具でさえ、金属部分などは
陸に上がったら真水をかけるなどして、塩抜きしておかないと
あっというまに、ボロボロになりますw

これは大変なんでは・・・w

コネクタ 防水 海水

で、ググってみましたら、タフなパソコンで名高い松下のタフブックの記事が出てきましたw

こ、これはwwwwwwwwww
いやあ、凄いですねw
どうしようw

あとあと、深海6500とかの記事も見つけましたw
ツイストワイヤケーブルが油漬けになってますよwww
うへぇ・・・。

コネクタの要求仕様としては以下のようなものになるかなと。

・運用時は完全防水であること。
・コネクタ切断時には塩抜きのため真水がかかる
 したがってコネクタ開放時でも防水を要求
・真水で洗った後水分が残留しても腐食しない


・・・。

こんな都合の良い物あるんでしょうかwwwwwww

自動車用のコネクタってのは、常時接続ですよね。
なので、開放時の防水は考慮してないですよね。

うあああ、安いコネクタ消えたw

これ、マジメにやろうとすると軍隊規格とかになりますか?

デジキーとかで、ここら辺のコネクタみると
やたらゴツくて目の玉が飛び出るようなお値段のモノが出てきますがw

本案件、まあ、こういうことなるんじゃないかと思って
電気的接点は少なくなるように、各ユニットから出る線は極力少なくなるように
考えてます。
マイクロコントローラからの制御信号なんかは、自動車用LAN規格の「CAN」で
2線にして、あとは、電源ライン2本。都合4本ですかねぇ。
XBeeで、無線なんかも考えましたが、まあそこまではいらないかなあともw
でも、そうすれば、電源ラインだけで、接続できますよね。
したら、安いので済むよなあ・・・。
それこそ、ステンの端子とステンボルトですよw
最強だなあw
でも、ケーブルと端子の接続部が甘いと水走りなんて現象もあるらしいですw

う、うーむ・・・。
もしかしてスンゴイ大変なとこに踏み込んでるのかなあw



テーマ:電子工作(`・ω・´) - ジャンル:趣味・実用

  1. 2010/06/20(日) 10:06:29|
  2. 発電ユニットの製作
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