新 テスラコイル回路 DRSSTC
ご無沙汰してますkentamu の者です。
新入生歓迎会もひと段落したので1m級のテスラコイルについてぼちぼちまとめようと思います。
回路図
まずは回路図です。今回は俗に言うDRSSTC(2重共振テスラコイル)を製作しました。
制御回路(Control Circuit)
超シンプル。緑の枠で囲った部分です。
以前まではNANDを4つ使った回路でしたが、新しく設計したこちらの方が配線も楽で動作も安定しています。
ゲートドライバIR2104をトリッキーな使い方をして制御回路を実現しています。
ハーフブリッジドライバのはずなのにデュアルローサイドゲートドライバとして配線し、シャットダウンピンをうまく使うことでテスラコイルの制御回路を構成しています。
ゲートドライバ(Gate Driver)
制御回路の後につながるゲートドライバもIR2104を使用しました。(ここでは普通の使い方ですw)
IGBTモジュールを駆動するため、±3A対応の少々パワフルなゲートドライバとなっています。
小さいIGBTであればIR4427を使用しても大丈夫でしょう。
モジュールを駆動するのにこの小ささで制御回路とゲートドライバ込み！
とてもコンパクト。
今回は他励式といって、共振周波数に合わせた周波数の信号を制御回路に直接入れています。実を言うとこの方式だとハードスイッチングに絶対なるのでIGBTが発熱します。
自励方式にしたかったのですが他励が安定していたのでそのまま他励で動かしています。(IGBTちゃんごめん)
共振合わせの方法について
備忘録がてらまとめておきます。
まず、DRSSTCですので1次側の共振周波数を2次側に合わせる作業が必須です。
以前紹介した方法で2次側の共振周波数を測ります。
今回の2次コイルはVU150 1Mのパイプに0.32mmのUEWを1kg巻き切りました。
トロイドをつけた共振周波数が画像の通り58kHzです。低い！
この共振周波数、そして1次コイルの最大インダクタンスを元に共振コンデンサの容量を決定します。
LC共振の周波数の式は高校物理でも出てくるアレです。
共振コンデンサの耐圧は少なくとも5kVは必要らしいので、フィルムコンデンサを直列に繋いだり並列にしたりして、希望の耐圧と容量を得ます。
ESRが低い方が電流が流れてよく放電するので、良いフィルムコンデンサを使います。
巷ではCDE社の白コンと呼ばれているものが流行っているらしいですが、いかんせん高価なので、値段の割にはあまり死なない上に放電もそこそこ良い(らしい)秋月電子売っているRubyconの緑コンデンサ(630V1uF)を使いました。
緑コンの8シリを4パラにして5kV 0.47uFのコンデンサを作りました。また、電荷を抜くためのブリーダー抵抗としてそれぞれの緑コンに1MΩの抵抗を付けました。
共振を合わせるためには1次コイルをなまし銅管にして、その末端の位置を動かせるようにしてあげることがポイントです。
ヒューズホルダーを使うのが主流のようです。
バス電圧は50V程度にし、1次の適当な位置にヒューズホルダー(を使った配線)を取りつけ放電させます。
他励の場合はその状態でオシレータをグリグリ動かして最適な共振周波数を探ります。
次に先程とインダクタンスが異なる位置にヒューズホルダーをつけ、同様の事をします。
さっきよりも放電がよかったらその調子、
放電が悪かったらもう一回...
こんな事を繰り返して、最適な位置を探っていくと良いみたいですね〜
何度かツイッター等に上げておりますが設計製作の写真ダイジェストを以下に。
このテスラコイルは多くの協力を基に完成致しました。
ここで感謝を申し上げます。
・さなたかくん(調整の末、放電を成功させて下さいました。)
・Hkatくん(調整を手伝ってくれました。)
・夕マゴさん(共振コンデンサなど諸々教えてくれました)
・きょうすけくん(製作に際して諸知識を教えてくれました。)
・ｴﾚﾗﾎﾞのみなさん(快く木工のお手伝いをしてくれました。)
・インターネットの先人の方々(多くの情報を与えて下さいました。)
上智大学エレクトロニクス研究部について
こんにちはエレラボです。
エレラボを設立してから一年が経ちまして、新入生を迎える季節になりましたね。
※2018年の5月に大学公認団体として承認されました
「でも～～歴史も浅いし、普段何やってるか分からない～」とか、「気になるけど変な人がたくさんいて怖い～」（それはそう）とか疑問や不安が聞こえるんですね。
そんな新入生達のですね。不安や疑問をですね。解消してですね。みんなにエレラボに入ってもらおうという記事ですハイ。
Q.そもそもエレラボって何してるの？
A.放電してる！！！！！
ソフィア祭で放電したり、オープンキャンパスで放電したり、秋フレで放電したりしてます！（放電しかしてねぇなこいつら）
4月9日の15時半からも上智大学のメインストリートで放電するからみんな見ようね。
放電だけというのは嘘です。ごめんなさい。放電以外にも色々してます。
基本的にプログラミングしたり電子工作するのがメインですね。
電車のモーター回したりWebアプリケーション作ったり...
ぶっちゃけ理系分野なら何してもいいです。やりたい人のやりたいことで活動してます。（よく考えたらドイツ近現代史研究してる人もいるし何でもアリ）
ちなみにサークルの予算も開発に使えるので一人でできることでもエレラボに持ち込むといいことあるかもよ。
ビジコンとかも参加する予定。
去年の活動一覧はこちらで見れるよ。
Q.部員の構成はどうなってるの？
上智の情報理工に所属してる人が一番多いですね。（とはいえ半数程度）他には機能創造とか経済学部とか学外とかいろんな人がいます。でも大体みんな幼児。（幼女？）
本当に大学のサークルか？？頭痛くなってきた。
技術的に優秀な人とか、起業志望の人とか割と多様性の高いコミュニティだと思います。積極的に教えてくれる人が多い印象。
情報理工学科に入学する新入生はとりあえず入っておくと履修とか試験とかいろいろ聞けて便利だと思います。
Q.活動内容に興味があるんですが初心者で不安です。
A.みんな教えてくれます。
出来る人が教えてくれます。マジで。今も隣で部長が電気回路教えてます。
プログラミングなら【怒りのPython教室】第二弾をやるのでそれを受けるといいかも。
あと本当に何もできない人もいるから安心してほしい。僕とか。
新入生へ
4月8日～4月11日まで新歓してます！！！！12号館203教室でわちゃわちゃしてるよ。4月9日夜は500円で飯が食えるから、みんな来てね。
(せいいち)
2018年度エレラボ活動まとめ
エレラボの2018年度の実績と活動をまとめました。
3月 NT京都見学
【サークル最初の活動】
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) March 26, 2018
3/25に行われた技術の祭典、NT京都を見学しました。
その後京都/大阪を観光。個人の自由を尊重した結果翌日はみんなバラバラで行動していたゾ！#NT京都2018 pic.twitter.com/Kk48YOYf86
5月 ASF(All Sophians' Festival)にてプログラミング教室
【明日開催】
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) May 26, 2018
上智大学でゲームプログラミング教室開催します！
ASFという学祭の中でやってますので、ぜひぜひ遊びに来て下さい！
＊画像は今日撮られた前日準備の様子です
--詳細--https://t.co/RkLIWcW5ms pic.twitter.com/VShlM4foGj
8月 オープンキャンパス
昨日のオープンキャンパスは沢山の方にご来場頂きました！
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) August 3, 2018
テスラコイルの演奏、如何でしたか？
これからも上智大学理工学部をアピールしていこうと思います。
足を運んでくださった高校生、先生方、誠にありがとうございました。 pic.twitter.com/bjEFz29MEz
ソフィアサマーハッカソン2018
ハッカソンの様子です。
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) August 9, 2018
ご静聴ありがとうございました。 pic.twitter.com/Hgwj7CaG2I
10月 ソフィア祭
スプラッシュマウンテン...！
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) October 26, 2018
11/2〜4の学祭で見られます！！ pic.twitter.com/ozqmrvLclA
1月 パワエレ動画コンテスト
Sophia Elelabから大ニュースです！
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) March 4, 2019
弊サークルは一般社団法人 電気学会 半導体電力変換技術委員会様主催のパワーエレクトロニクス動画コンテストにて、【優秀賞】を受賞致しました！
動画も併せてご覧ください！https://t.co/mZWRG7kiGk pic.twitter.com/Jrmt0fnld2
2月 冬合宿
エレラボ冬の草津合宿 pic.twitter.com/2R2kbXGHGP
— 上智エレラボ (@Sophia_ele_lab) February 12, 2019
3月 NT京都再び
3/26: 大きいテスラコイルが動いた
まとめてみると思ったより色々やりましたね...
放電してるだけのサークルじゃなかったんか（偏見）
実績は以下の通り！
ソフィアサマーハッカソン【最優秀賞】
パワーエレクトロニクス動画コンテスト【優秀賞】
NT京都2019
どうもお久しぶりです、駒形橋です。気づいたらブログ記事もアクセス数も増えてて今ちょっとびっくりしてます。（ブログ記事執筆サボってた…）
さて、今回は先日3/24に京都の西院春日神社にて行われたNT京都2019の振り返りを記事にしようかと思います。
NT狂都2019
NT京都の日程は結構前々からアナウンスされており、昨年の時点で「あぁ来年の春は京都行くんやなぁ。楽しみ！」と開催を心待ちにしていました。何というか修学旅行的なあの感じですｗ しかし、正直当日が近づくにつれ不安と動揺が重くのしかかり、特に行きの深夜バスに搭乗したときは非常に憂鬱な気持ちでした。
理由としては展示物のメインがなんだかんだで自身の担当していたVVVFインバータだったというのもあったんですが、一番はNTイベント自体初参加で初出展だったからなんですね。
NT京都は元々部員に経験者がおり、サークル自体でも昨年に訪問はしていましたが、私はそのころまだ加入していませんでしたので純粋に初めてだったわけです。NTの略は「ニュー・テクノロジー」だと思ってましたし、フツーに考えておかしな話ですｗ 本来ならばイベントを参加者して見て雰囲気だとか中身を触れてから次回で参加が常識です。つまり、私は「目隠しでナンパする」のと同じくらい狂ったことをしたのです。さらには初回で基板販売という「ゴールドセット」な展示を企てたのですから目も当てられません…「NT狂都2019」の方がお似合いでしたかね、私にとっては...
大人の文化祭、そしてオフ会
NT京都の前日の3/23に私たちはまず大阪に到着しました。深夜バスの弊害なんですが、東京ー大阪の便って7時前とかに着くんですよね。そんなんで駅ビル含めて大体シャッター閉まってる... 紆余曲折あってスターバックスコーヒーに開店と同時に入店する「真の意識高い系」を達成し、朝食とPCでのちょっとした作業を済ませることができました。そして日本橋に移動して、IGBTモジュールをゲット。オタクご用達という「こけし」というかつ丼屋さんでお昼を食べ、会場の幼稚園＆神社に向かいました。
我々が会場入りしたのは午後1時くらいで関係者の出入りはまだ半数くらいでした。雰囲気はなんか文化祭準備って感じですね。個人的には文化祭とか好きなイベントでクラスでも指揮っていたくらいですからなんか懐かしい気持ちになりました。ただはじめは出展者をみても誰だかわからず... だんだんセッティングが進み、自前の名札をつけるようになって顔と名前が一致していきました。何人かとはご挨拶もできました。夜にはピザパーティーが行われ、その様子はまさしく「オフ会」でしょう。
そしてみんなで銭湯行ったり、ThinkPad修理工房？が開かれてキメラThinkPadが生まれたりと前日は前日で楽しかったです。
大成功
当日の朝、日差しとテスラコイルによる目覚ましで起床し開会式が行われ、いよいよNT京都当日です。たくさんの方々が来場しました。我々のブースにも来られる方も多く、Twitterで見てモノを見に来た方、VVVFインバータを製造する大手電機メーカーの方も見に来ていただきました。そして基板販売は1セット売れれば御の字だと思ってましたが、結果4セットも売れました。特に新幹線で遠方から来られた方には2セットもご購入いただき目から汗が出そうでした...
アドバイスや応援の声をいただきモチベーションアップすることができました。他の方の展示もクオリティがとても高く、その技術力の高さに魅了されてしまいました。そんなわけで、自身にとってはとても刺激になりました。大成功です。
振り返りそして今後のエレラボ
あっというまにNT京都2019は終わってしまいましたが、自身にとっては当日の成功と裏腹に反省点もありました。技術面でも当日のオペレーションなどでも今後の改善点はたくさんあります。もっと勉強をしてスキルアップを図りたいところです。
あとはSophia Elelab自体のお話。実は去年のNT京都がサークルの発足日であり、つまりちょうど1周年なんですね。前述の通り、私自身の加入はその半年後なんですがサークルとしての規模と知名度、技術面についても急速に発展してきたように感じます。4月の新歓での新入部員集めや部員のスキルアップ、今後のイベントの出展や組織運営など、課題は山積みですが「力こそパワー」「思い立ったら即行動」をポリシーに頑張りたいところです。
余興
NT京都の翌日、琵琶湖方面にドライブに行きました！カッコいい80年代のスポーツカーに載せてくださった、Tさん、ありがとうございました！
