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昇圧回路 組み直し その2

とりあえず ロジックICが届いたので高周波で思うような2種類の信号を出力できるかどうかをやってみる。 



まずは マイコンから2種類の信号を取り出すプログラムから作ってみる。



ほぼ単なるマイコンのタイマーのフリーランですが 割り込みで出力を反転させる簡単なプログラムがタイマー割り込みで1行だけ入る。



e0359523_13060246.jpg



一行だけのプログラムでも 高周波になると その一行のコードが足を引っ張る事になるけれども なんとか125KHzまでは無事に出力できたようだ。(166KHz以上はダメだった)


この2種類の信号を 前記事に書いた様にインバーターとANDゲートの2つのロジックICで演算させて2種類の信号を作り出す。



e0359523_13060256.jpg



e0359523_13060343.jpg



e0359523_13060488.jpg



遅れは殆ど無く バッチリ100KHzの交互出力ができた。



これさえできれば 回路に組むだけなので早速、組み立てていく



e0359523_13060483.jpg



これで 電源を繋いでみると



・・・・・・・んん??


一瞬だけマイコンが起動するけれども すぐに止まってしまう?


回路に電源を吸い込まれてしまってマイコンを駆動する電源が足りなくなる様だ。何か失敗してる。



点検のために 回路の後ろから順番に外していくとトランスの2次側を開放してもダメで トランスの一次側の片側の配線を外すところまでくるとマイコンが起動できる。



トランスの代わりにランプを繋いでMOSFETのスイッチングを確かめてみると 無事にスイッチングできている。

e0359523_13055513.jpg


上図のように トランスの一次側を2重に巻いて2つのMOSFETでそれぞれ逆方向から電流を流す方法では交流を流したのと同じにはならないのかな? 



少し調べてみると このタイプはトランスの偏磁に注意が必要だとか、偏ってしまってるのかな?



こうなったら仕方がない



フルブリッジにして 本当の交流を流し込むか、あるいは 最初のように一つのMOSFETでスイッチングする回路に戻すか?


ダメかも知れないけれども 行くとこまで行ってみよう!!



次は フルブリッジで交流を流してみる事にする。



そうなると MOSFETをハイサイドでも高速でスイッチングさせる必要が有るので また使った事のないゲートドライブ用のICを取り寄せてみよう。



また ややっこしくなってきたなぁ(笑)




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by masax7790 | 2013-01-27 20:04 | Comments(0)

昇圧回路 組み直し

前記事で大きな勘違いをして 高周波トランスの昇圧回路に濡れ衣を着せてしまったところでしたが、実は 追記を書いていた時点で回路は既にバラし終わっていた(笑)・・・・



なので 再度、慌てて組み直す事になりますが どうせ組み直すなら同じ回路を組むんじゃなくて 勉強のためにも違うタイプの回路に組み直してみる事にした。



前回作った回路は 一つのトランジスタ(MOSFET)でスイッチングする回路でした



e0359523_13055594.jpg



これを トランジスタ2つでスイッチングする回路



e0359523_13055513.jpg





こんな風に作り変えよう 、と思うところで 元はと言えば最初からこの回路で作り始めるつもりだったのですが ここで問題になったのがマイコンのプログラムで 上の回路だとマイコンからは一種類の信号を発信すれば機能するけれども 下の回路だとタイミングが半周期ずれた2種類の信号をマイコンから発信する必要があった。この2種類の信号を作る事自体は低周波なら そんなに難しい事では無かったのですが 2つの信号を高周波で出力するプログラムがなかなか作る事ができず やっとできたのが44KHzまででした。できれば50KHz以上のスイッチングにしたかったので やむを得ず上の回路で組む事にしたのですが どうせ組み直すなら ここに挑戦してみよう、と・・・・



2つの信号を高周波で出力する事さえできれば可能なはず。


そんなところで いろいろ考えてみたり調べてみたりで 思いついた方法は ロジックICなどと言うアナログのICで ANDゲートやインバーターを組み合わせる事で マイコンには忙しい仕事をさせるのでは無くて単にタイマーをフリーランさせておいて高周波の出力ができるかも知れない。そんな気がしてきた。



まずはマイコンから下のようなPWMのパルス幅と1周期分のキャリア幅を設定した2種類の信号を出力する。



 

e0359523_13055627.jpg



マイコンはこのままでフリーランさせておき このポート2からの出力を インバーターICで反転させた信号を作る(インバーターは単純に信号を反転させる ONならOFF OFFならONに)



    

e0359523_13055636.jpg



これで3種類の信号を作った事になる。



この3種類の信号の中から ポート1とポート2の出力を ANDゲートのロジックICで演算させると(ANDゲートは 2つの信号を入力してどちらもONの時だけONを出力する)



e0359523_13055609.jpg



そして ポート1とポート2の反転出力を ANDタイプのロジックICで演算させると



e0359523_13060165.jpg



これで 交互に出力する2種類の信号が作れるので これをそれぞれ 上記の回路図の2つのMOSFETに入力する事でトランスには



e0359523_13060206.jpg



トランスには 交流を入力する事ができる・・・・・・はず





そんなところで できるかどうかは分からないけれども とりあえずロジックICを2種類 取り寄せてみる。






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by masax7790 | 2013-01-26 13:14 | Comments(0)

原因箇所を絞り込む

電気ショッカーの昨日のテストでパワーが出なかった事は既に書きましたが このパワーが出ない理由が 一昨日に作ったDC降圧コンバーターにあるのか?、それともその前に作っている自作高周波トランスを使った昇圧回路にあるのか?、このあたりを絞り込む必要があった。



まずは 回路を全てセットした状態で 負荷を海水ではなくて100V30Wのランプに換えて 負荷に掛る電圧を見ると パルス幅0.15msecまでなら150V程度の電圧が出るけれども ここからパルス幅を大きくすると急激に電圧が落ち込み 出力インピーダンスが高過ぎる様子を見せる。



電圧としては十分な電圧が出ているけれども 電流が付いて来れない様なので まずは一番入り口に当たるDC降圧コンバーターを切り離して このコンバーターだけで負荷に24V30Wのランプを繋ぎ 出力を12Vに調整して電流を流す。



この状態で 回路の入り口と出口の電流を測ってみると 入り口は300mA 出口は170mA。



かなり無駄になっているが まだこれが原因だと言えるほど程度が悪い訳では無い気がするので 次は もう一度回路を全てセットしてから 負荷として100V30Wのランプを繋ぎ スイッチONの状態で 高周波トランスの昇圧回路の入り口と出口の電流を測ってみると 入り口の電流が480mAに対して 出口の電流はたったの40mA。



こりゃダメだ!!



殆どの電流を無駄に捨てている事になる。


降圧コンバーターにも問題があるかも知れないが まずは この昇圧回路を見直してみる事にしよう。


作り始めた当初は トランスの一次側を2つのトランジスタを交互にスイッチングして 交流を流すつもりでしたが マイコンから高周波で2つの別々の信号を出力する事に難儀した挙句、一つのトランジスタでスイッチングする回路に変えたのですが このあたりに効率が悪い原因が有るのかもしれない。トランスの磁束をリセットできていなくて磁気飽和してるとすれば一次側に入った電流がダダ漏れになる可能性が有るかもしれない。



e0359523_13055570.jpg





最初に考えたように 2つのトランジスタで交互にスイッチングする方法に換えてみる事にしようか?


また どうすれば良いか、次の作戦を考えてみる事にしよう。 



追記・・・・





いや違う 大きな間違いだ



入り口と出口で大きく電圧が違うんだから 電流だけで見て判断してはいけなかった。


よく考えれば 昇圧回路は入り口で12V480mA=5.76W 出口で150V40mA=6W



これだけ見ると 測定誤差の範囲でバッチリ無駄なく昇圧できている事になる。


対して手前の降圧回路は 入り口で24V300mA=7.2W 出口で12V170mA=0.84W



調子が悪いのは こっちのほうだった。


また ゆっくり考えてみよう。 


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by masax7790 | 2013-01-25 08:03 | Comments(0)

これもダメ

昨日、しっかりと200Vの電圧が出力できている事を確認できた昇圧コンバーターを 電気ショッカー回路に組込み ランプを負荷にしたテストではうまくいったので 電源回路として24Vから12Vに落とす降圧DCコンバーターを作製して組込み 次は実際に海水でのテストに入ったところ 結果的には まったくダメ!!





e0359523_13055474.jpg



15V程度しか出ない


明らかなパワー不足。

昨日、ランプでのテストではしっかり電圧が出ていたのに 今回はランプでも電圧が維持できないところを見ると 原因は昨日作った降圧コンバーターのパワー不足、という事になりそう。



この降圧コンバーターで ランプを繋いだテストでは しっかり明るく点灯したので うまく組めている、と思ったけれども ダメだったようだ。適当に手元に有った20mHのコイルを使ったけど ちょっと大き過ぎたのかな?


もう少しで できそうな気がしてたけど なかなか難しい!!


もうちょっと考えてみよう。


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by masax7790 | 2013-01-24 09:05 | Comments(0)

DCDCコンバーターをもう一つ作る

昨日、ランプを負荷にしてのテストまでは上手くいったので 次は実際に海水に電極を浸けてのテストに入ってみると ちょっと電源に使ってるACアダプターが小さ過ぎるようで パルスを飛ばし始めた瞬間だけ電圧が出るけれども 一瞬で落ちてしまってマイコンを稼働する事すらできなくなる。このACアダプターではちょっと弱すぎた!!。



でも他に 12VのACアダプターは持っていないので 仕方無しに24VのACアダプターにしてデューティー比を30%程度に下げてやってみると殆ど電圧は下がらない どちらかと言うと強すぎる感じで電極のあたりで何やらチクチク音がする。



やはり十分な出力のあるACアダプターならいけそうだ。



でも 12Vのアダプターが無いので 秋月にでも注文しようか?、とも思ったけれども今のところ12VのACアダプターをこのテスト以外に使う予定はないし、今、注文しても届くのは明後日になる。


待ってるのも面倒臭いので いっそDCDCコンバーターを作ってしまえ!!



前に作ったDCポンプコントローラーの電源部分と同じ物を作れば良いだけだし パーツは余り物がある。



e0359523_13055435.jpg



だはは、うまく作れた。



これで 自由に電圧が作れるので この先の工作にも役立つ



今日はここまで

海水でのテストは また明日!!




 




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by masax7790 | 2013-01-23 01:17 | Comments(0)

出力300V

前回のテストでは100Vの出力で 計算が合わなかったけれども いろいろ点検してみると 電圧が100V程度まで上がったところでマイコンが止まってしまってたのが分かったので



トランスが原因では無かった。



もう一つトランスを巻くつもりでエナメル線を追加注文したけど 必要が無かった様だ(笑)



このマイコンが止まってしまう原因をいろいろ点検してみると 制御回路とパワー回路を今回は絶縁せずに組んだけれども パワー回路の入り口のコンデンサが悪さをしてる様な感じで コンデンサからの逆流が原因だった様で パワー回路の入り口にダイオードを入れてやる事で マイコンが止まらなくなった。


マイコンからの信号は一つのポートからの出力だけにしたので AVRに組み込まれているPWM出力機能をそのまま使えるようになって 他の邪魔するプログラムも殆ど無くて 100KHzでも平気で出力できるようになり 100KHzでデューティー比を60%でテストしてみると



e0359523_13055213.jpg



えっ・・・・・・?



300V

素晴らしい!!




使ってる電源は



e0359523_13055260.jpg



12V0.5A のこんな小さなACアダプターですが これで ここまで出力できたのは嬉しい事ですが ただ 周波数を上げてスイッチングロスが大きくなったのか?、MOSFETが少し熱くなったので もう少し周波数を下げて80KHzあたりにしてみると殆ど熱くならなくなった。



でも、今度は おそらくトランスかと思うけれども時々「チッ」と音が出るので いろいろ触ってみると デューティー比を50%以下にしてやると この音が出なくなった。


そんなところで 周波数を80KHz、デューティー比を50%に設定する事にした。



この設定で



e0359523_13055353.jpg



220Vあたりだろうか、十分な電圧が出ている。


ただ まだこれは無負荷の状態なので 続けてこの回路を電気ショッカー回路に組み込んでのテストに入る。



e0359523_13055398.jpg



これで 負荷として100V30Wのランプを繋いでテストしてみると



e0359523_13055471.jpg





125V程度のパルスが出力できている。


ひょっとすると今回は成功したかも知れない!!



ま、でも海水はもっと抵抗が低いので まだ電圧が下がるだろうし どのあたりまでで抑えられるのか?、次は実際の海水でテストに入るけれども 時間が遅くなったので



今日はここまで・・・・・・・・・





  







 






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by masax7790 | 2013-01-22 00:54 | Comments(0)

今シーズン初スキー

e0359523_13055263.jpg



1月19日 私がホームゲレンデにしている今庄365へ今シーズン初となるスキーに行ってきた。



今年は寒いけれども 北陸地方の降雪量が少ないのか 積雪量が非常に少なかったのですが ちょうど行く前日に雪が降ったようで 雪質としては乾いて締まった良い状態でした。



私は脚に障害があって 普段はステッキがないと歩く事すら困難な身体状況なんですが なんとも不思議な事にスキーだけはできるので毎年、シーズンになるとスキーに行くのですが 毎年、本当にスキーができるのかどうか?は 実際にスキーを履いて滑り出してみないと分からなくて それを確認する為に行くようなものなんですが、今年もなんとか滑る事ができました。



もちろん昔のように上手く滑る事はできなくて 緩斜面で人の邪魔にならない程度に滑るだけですが それでもスキーは楽しいもので いつまで滑れるか分かりませんが動けなくなるまでスキーだけは続けるつもりです。

本当のところは 私が続けたいと言うよりも 今までずっとスキーにつき合わせてきた妻が ここ数年でメキメキと腕を上げてきてスキーにどっぷりとハマっているので 連れて行かされる、と言った方が正しいかもしれない(笑)


そんな中、妻とリフトに乗ってると 妻が



「今年はどんな感じ?、滑れた?」って聞くから



何気なく



「まぁ、今年もなんとか滑れたけど ちょっと板が重く感じるようになってきたなぁ」って返すと



妻が



「もう少し短い板に買い換えたら軽く感じるかもよ 今日、帰りに見に行こか?」・・・・って えらく簡単に・・・



私がスキーに行きたくなくなるかも知れない、という危機感でも感じたんでしょうか(笑)




そんなところでスキーは早めに切り上げて 帰りにいつも行くスキー屋さんに寄って



「楽に乗れるスキー選んで」って


チョイスしてもらったのは HEADの INTEGRALE 007 とやら



今までは競技用の板ばっかり使っていたけれども 今回のは中級者用のオールラウンド
で 今回買いに行って初めて知りましたが 一昔前のカービングスキーから今は ロッカースキーというのが流行りだそうで このスキーも そのロッカースキーだとか。

で、そのロッカースキーって何なの?



調べてみると 今までの普通のスキーと反り方が逆になっていて平らな面でまっすぐに踏んだ時にはトップとテールが少し浮き上がるらしい。全体の反りが逆になってる訳ではなくて トップとテールの数十センチだけが逆反りになってるとか。(全体が逆のもあるらしい)



そうなってる事で直進時にはトップとテールが食い付かなくて簡単に回り始め 回転し始めて角度が付くとエッジ全体が食い付く事でカービングもできるんだとか。

ほんまかいな??

ま、とりあえずダメ元で 買っておいた・・・・・



149センチで 今の板よりも11センチ短くなるのと 固い板では無いので その分非常に軽い。



こうして妻の策略にハマって またすぐに行きたくなるんですね・・・・・・・・・・ 
  



 


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by masax7790 | 2013-01-21 12:46 | Comments(0)

高周波トランスの続き

注文していたショットキーバリアダイオードが届いたので 早速続きをやってみる。



と、その前に ショットキーダイオードって高耐圧なのは少なくて 有っても高い、という事をはじめて知りました。今回取り寄せたのは200Vで1個144円、使うのは全部で4~5つ



それから 前回のテストでトランスが発振のような現象を出していたけれども これは単なる接触不良でトランジスタが上手くスイッチできていなかった事が分かって解決した。



そんなところで 一つの信号だけでスイッチングする回路に組み替えて まずはトランスの一次側を見てみると



e0359523_13055088.jpg



よしよし しっかりスイッチングできている。



これで二次側のブリッジダイオードで整流してコンデンサも繋いでの最終出力は



e0359523_13055002.jpg





ジャスト100V、というところだろうか?



うまく回路は機能しているみたいだけれども 予定よりも電圧が少し低い。


ま、でも 回路は上手く組めた様なので マイコンも組み込んで、それから一つの信号だけでできるという事は もっと周波数を上げる事もできるので合わせてトランスの巻き数を減らす事もできる。そうなるとトランスを巻き直すのも楽になるので もう一度電圧が高くなるように巻き直してみよう。


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by masax7790 | 2013-01-21 00:52 | Comments(0)

やっぱり小さなマイコンで

トランスが発振のような状態になるのが良いのか悪いのか? いろいろ調べてみたけれども情報がみつからず とりあえずブリッジダイオードで整流してみようか、と思ったところでしたが、それを調べるのに いろんなサイトを見て回って序に回路図なんかも見てみると その発振とは関係の無い事ですが トランジスタをスイッチングするのに私の様に2つのトランジスタを交互にスイッチングして交流にしてる様な回路は少なくて 殆どが1つのスイッチング素子で単なるPWMにしている事に気付いた。



今までの私の少ない知識の中に トランスに「直流成分を流してはいけない」という思いが有って、一つのスイッチング素子だけでスイッチングすると直流成分を流すのと同じ事になる、という思い込みが有った。なのでマイコンの2つのポートから交互に信号を出力するプログラムを作っていて そのプログラムが足かせになって AVRのTimer1を使って やっとの事で40KHzの交互出力プログラムが完成したけれども Timer0ではPrescaleとTopが8bitしか無い関係から 丁度良い周波数を作る事ができずに 仕方なしにTimer1の使えない小さな8ピンのマイコンを使う事を諦めて 28ピンのマイコンを使うつもりだったけれども もしも 一つの信号だけで同じ仕事がこなせるなら 8ピンの小さなマイコンでももっと高い周波数まで追従できるので使う事ができる。


一つのスイッチング素子で組み立てられてる回路をよく見てみると 今、私が組んでる回路そのままで 電源側にコンデンサを一つ入れて片側の信号を止めるだけで同じ動作になると思われるので 試しにやってみよう



元の回路は↓(トランスの前後のGNDは分離している)



e0359523_13054980.jpg



これを少し変更して



e0359523_13055008.jpg



この回路で 8ピンのチップ ATtiny85にプログラムを書込んでやってみようと思ったところで気付いた!



この回路で使うダイオードは普通のダイオードでは復帰時間が遅くて高周波に追従できないのでは??・・・・・



おそらくダメだろうから 念の為にショットキーバリアダイオードを取り寄せてからにしよう。


それから 先に書いた発振の件はトランスから後ろの回路はまだ何もなく開放の状態だからか?、あるいは一次側にコンデンサが無いからか?、どちらにしてもショットキーダイオードが届いてからにします。





  


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by masax7790 | 2013-01-19 18:39 | Comments(0)

トランスを巻く

使う周波数が決まった事で トランスの巻き数も決まったので 早速、巻き始める。



直接ボビンを持って巻いていくと なかなか綺麗に巻いていけないので ボビンを木の丸棒に仮固定して棒を持って回しながら巻いてみたところ早くスムーズに巻いていける。



e0359523_13054804.jpg





ただ、コアの大きさが小さいので 綺麗に巻いていかないと巻いた線が膨らんでコアにギリギリ入らなくなってしまって 1回目は失敗した↓

e0359523_13054866.jpg





ボビンは1個単位の購入ができなくて コアは1セットしか無いのにボビンは5つあるので 失敗は気にせず新しいボビンに再度巻き直す。





e0359523_13054874.jpg





次は上手くいった。



これで巻線の導通と 巻線同士で内部でショートしていないかをテスターで確認。



これをコアにはめ込んで 止めるクリップはまだ届いていないのでビニールテープで仮止めしておく。





e0359523_13054974.jpg
 



なんとなく それらしくなってきた。


これで次は 基板に仮組みしてスイッチングしてみると



e0359523_13054998.jpg



発振(共振)、っていうのがこういう現象なんだろうか?



スイッチングの周波数の5倍くらいの周期になっている。



ピークで100V程度だけれども これは異常だと考える事なのか?、それともこれで良し、とするべきなのか?



ただ どちらにしても 思ったよりピークの電圧が低いので デューティー比を50%から少し上げて60%あたりにしてみると なぜかもっと電圧が下がったので逆にデューティー比を30%あたりまで下げて見ると



e0359523_13054997.jpg





なぜだか 電圧が上がって150Vあたり。



でも 発振したまんま。



これは止めないといけない現象なのか? どうなんだろう?



このままブリッジダイオードで整流しても良いんだろうか?



また調べてみよ!



今日はここまで・・・・・・・・・



 


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by masax7790 | 2013-01-18 00:43 | Comments(0)