2016年3月27日日曜日

マグネットベースの活用

 
いつの間にか600投稿に達しておりました。これが601本目の投稿です。
我ながらよく続くものだと思います。

ところで、今週は風邪具合がいまいちです。土曜日も一日おとなしくしておりましたが、まだ鼻水が出ます。花粉症ではないと思いたいんですけどね。
ということで、今週はあんまりめんどくさい作業をすることなく養生したいと思います。

秋葉原のセルスタで買ったマグネットベース(1400円くらい)を簡単に改造してハンダ付けスタンドを作製します。ハンダ付けスタンドとは、はんだ付けの時に基板を任意の角度と位置に保持して置くためのワニ口クリップがついたこんなやつです。
マグネットベースは、私にとっては光学実験台で使うイメージが強いですが、購入したものはミツトヨなんかのダイヤルゲージを取り付けて固定するためのアームがついたものです。
ひじ関節部分にあるノブ一つを緩めれば全体がぐにゃぐにゃになり、これを締めれば全体を一発で固定できるという便利なものです。

これ。


先端部はダイヤルゲージを挿して締め付けられるようにこんな構造になっています。


一方で、こちらがハンダ付けスタンド。二つ持っています。


穴径からこっちの方がよさそう。
ばらします。ねじ緩めるだけなので簡単。


アームの先端に通して、


反対側のクリップをつけるだけ。


基板持たせます。


簡単に向きや角度を変えることができます。もちろん反転も簡単。


マグネットを広めの鉄板に固定すればしっかりします。


かんたんな工作の割には非常に便利です。お勧め。

2016年3月21日月曜日

ペルチェ素子冷却霧箱の作製 その11

 
フライバックトランスをつないで動かしてみました。

....電圧が上がりません。たった(というべきではないかもしれませんが)300Vです。フライバックトランスの出力は脈波なので実際のピーク電圧はもっと高いのだろうと思いますが、それでも1kVは出てないでしょう。


困りました。以前でかいフライバックトランス自作CO2レーザ管の電源として使った時には問題なくバリバリ放電していたのです。
周波数変えたりデューティ変えたりしてみましたがうまくいきません。そもそもこのフライバックトランスの一次側(と思っている端子)は抵抗が高すぎます。100Ω以上あるのです。なんかおかしいです。ひょっとすると端子が違うのかもしれません。ほかにそれっぽい組み合わせも見当たらないんですが.....

ということで、このフライバックトランスを使うのは放っておいてほかの手段を考えました。それが「買ったもの」で書いた冷陰極管用DC-ACインバータとコッククロフトウォルトン回路の組み合わせです。今回の目的は電流を流しませんからどんな貧弱な電源でもいいと思われます。要は電圧だけ出てればいいのです。電子びっくり箱の世界です

ということでかったものはこちら。aitendoで390円。



aitendoのHPから引いたスペックは以下の通り。
負荷1kオームで650Vということですから、無負荷に近ければもっと高くなるはずです。


電源は12Vでいいとして、調光とenableがありますね。調光は何もつながなければ全力投球ということのようですのでほっといていいですね。問題はenableです。面倒ですが5Vくらいを作って入れないといけません。


結線はこのとおり、と言いつつこの説明では6pin入力になっていますが、買ったものは5pin(笑)です。基板にシルク(逆印刷:笑)がついていますので何とかなります。さすが中華製。いろいろ心配なモジュールです。


後ろに繋ぐコッククロフトウォルトン回路はほとんど何も考えてません。ダイオードの耐圧と接合部の容量が小さいのを探すくらいかな。ほとんど値段で決めましたが。秋月で20本100円だったかと。



とりあえずこっちはつなげば動くはずなので放っといて、


ラダー作っていきます。


パターン化されていますので間違うことはないでしょう。
それにしても最初にこれを考えた両氏はすごいです。ノーベル賞取るだけの人たちではあります。片手間でこの回路を思いつくわけですからね。


できました。まずはこれくらいでいいでしょう。あんまり上げると怖いです。


ここで改めてモジュールに取り組みます。ガワを外して。


入力周りのコネクタつけます。わたしの守備範囲ではないPHコネクタです。このために買いました。


出口はハンダ付けで直結しています。この部分のコネクタはなぜか高かったのです。シリコン線とセットになっていたからかな。


繋ぎます。左のシルクが表裏ひっくり返っているのがわかりますかね。


出力の直結部分。


まずインバータだけ動かします。
電圧測ってみましたが、OLでした。このテスタはDCで600VがMAXですので、尖頭電圧は相当出ていると思われます。データシートから800Vくらいと想定します。


後段にラダーつなぎます。


ラダーの出力は細いスズメッキ線でギャップを作っておきます。


では動かしてみましょう。


成功です。バリバリ放電しています。
怖いので割りばしでつまんでギャップを調整して見ますと、2mmから3mmという放電距離です。
高圧プローブがないので、おおよそですが、空気中の放電ギャップ1mmで電位差1kVと言われておりますことから、2kV~3kV出ていると推測されます。
これはインバータの出力電圧とラダーの段数を考えますとほぼ妥当な値と言えます。

※ウェイさんから高電圧の測定方法についてアドバイスをいただきました。ありがとうございます。
  が、メガの桁の抵抗はほとんど持っていないので作れませんでした。
  今回は放電距離での推測とさせていただいた次第です。

TT@北海道さんの情報を考えますと、これでとりあえずは雑イオンの抑制には十分な電圧ではないかと思います。
アルコール蒸気を爆発させないように注意して実験しないといけませんね。
空気中の雑イオンは陰イオンと思われますが、上と下どっちをカソードにするか迷うところです。直感的には上をカソードにするのがよさそうな気がしますが、どっちでもいいかもしれません。
実験が楽しみです。

買ったもの

 
三連休ということで中日に秋葉へ出かけました。
霧箱で若干思うところがあったのと、仕事用の買い出しがいろいろとあったので。
久々の秋葉の歩行者天国を楽しんできました。

では買ったものです。

まずねじとか。「なんだねじかよ」と言ってはいけません。自作においてねじは非常に大事なパーツの一つです。
このブログをご覧いただいている方はご存知の通り、みら太な日々ではねじはジャンクから回収したものを愛用しております。ジャンクねじは文字通りジャンクですから、形も長さもバラバラです。が不思議なことにこのジャンクねじ、ストックが一定の量を超えると、閾値を超えるというかなんというか、何をやろうとしても欲しいねじを探すと必ず見つかるという現象が起き始めます。不思議です。この現象には名前を付けたいくらいです。

しかしながら、横浜基地開設以来ジャンク分解率が極端に下がっております。この半年でわずか1件、しかもねじが少ないスキャナの分解のみに留まっております。従いまして、当然の帰結としてねじが足りなくなっております。ということでねじ購入です。

下の写真はすべて日米商事。おおよそ工作に使うレベルのM2~M4のねじを材質から形まで多彩に取り揃えてあり、しかもめっちゃ安いというほんとありがたい店です。ちなみに下の個包装はすべて108円です。すばらしい。


次、aitendoでハンダ付けの時に便利なソルダーアシスト。セットで400円くらい。


こちらは秋月。薄型のサーミスタ。霧箱冷却ステージの温度測定用に使えないかなと思って。


三月兎3号店の前あたりの露店で見つけた車載用フルセグチューナー。100円(笑
Bカスカードがありません。が、手持ちが何枚かあります。テレビ視聴自体にはほとんど興味がないですが、実験的な意味で購入。Bカスカードが電話のSIMカードくらいのちっちゃい奴で、しかも欠品しています。そのうち手持ちカードを切断するなどして実験してみたいところ。


再びaitendo。今回の秋葉行の主目的の一つがこれ。冷陰極管用のインバータです。


そしてダイオード。


これは日米商事のコンデンサ。


これら3つをみてピンと来たあなた、さすがです。
ピンと来ていないあなたにもヒントです。ダイオードの耐圧は1kVあります。コンデンサは3kVです。
はいわかりましたね。みんな大好きコッククロフト/ウォルトン回路です。

別の投稿にまとめますが、実は土曜日に行った小型フライバックトランスの駆動がうまくできておりません。以前でかいやつで実験した時は安直にアークが発生したのですが、今回はだめであります。
それはそれで工夫するとして、安直に高電圧を得る方法として冷陰極管インバータと昇圧整流回路の組み合わせも実験してみることにしました。
雑イオンの除去をするために単純な静電界をかけるだけですので非力な電源でも大丈夫なはずです。冷陰極管インバータは電流は取れませんが、出力電圧は500Vくらいあります。解放時はもう少し高いかもしれません。これを4段昇圧くらいしてやれば2kVです。
TT@北海道さんの情報によりますと、必要な電界は100-200V/cmとのこと。2kVまで上げておけばまずまず大丈夫ではないかと。

早速今から実験したいと思います。うまくいくといいのですが。
問題は、高圧プローブを福岡に置いたままにしているということです。さて、どうやって電圧測ろうかな。

マキネッタを購入

 
ステマではありません(笑
マキネッタを購入して使いまくっております。

先日会社チームメンバーの引っ越しを手伝いまして、一段落した時にスタバでコーヒーをごちそうしていただきました。その際、改めてスタバのカフェラテがおいしいなあと思い、なんとか家でも同じ味ができないものかと思って調べ始めました。
調査開始当初はエスプレッソマシンの購入しか考えていなかったのですが、Google先生に色々聞いておりますと「マキネッタ」なるものがあると。ふむふむ。



この形には見覚えがあります。
福岡に居た頃にはよく一人キャンプに行っておりました。で、キャンプ用品もいろいろ買っていたのですが、その手のページを覗くとこれがあったのを覚えています。その当時は別に詳細を調べることもせず「ああ、エスプレッソ入れるやつね」くらいにしか思っておりませんでした。

ところがですよあなた、よくよく見てみるとこれって加圧抽出じゃないですか。加圧です。思わず油圧Tシャツを思い出してしまいます。
加圧とか高圧とか、高電圧に通じるものがあって中二心がくすぐられます。これは俄然興味が出てきました。
エスプレッソ自体が高圧蒸気で抽出、みたいな淹れ方ですので別に驚くべきことではないのですが、頭の中でつながっておりませんでした。
こちらの解説にマキネッタの詳細があります。なるほどであります。賢いです。エスプレッソマシンほどの圧力(5-6atm)ではありませんが、2atmくらいはかかるとのこと。そしてイタリアの過程には薬缶のごとく当然に置いてあるとのこと。なるほど。

で、購入しました。ド定番らしいこちら。アマゾンで3000円ちょっとです。スタバ数回分。
勉強したのちの結論として2カップを購入。私の場合マグカップにたっぷり淹れてたくさん飲むのが好きで、いわゆるデミタスカップで飲むスタイルではないのです。


ちょいと所帯じみた台所で失礼します。
淹れていくとこ。これが全構成。


最初の臭い取り慣らし運転。ということで、本番のエスプレッソ粉ではなく、安いブレンドを入れます。エスプレッソ粉はもっともっと細かいです。


弱火にかけます。底面があまりに小さいので火にかけること自体にテクを要します。


待つこと数分。なにやら音がし始めます。


動画で。


こんな感じで加圧によって下のボイラー室(笑)の圧力で熱湯が押し上げられ、噴水のようにコーヒーが出てきます。


なかなかのエスプレッソ風のコーヒーが入ります。


スタバの味には程遠いですが、淹れるたびに発見があり、今後の改善が期待できます。
なかなか面白いものを手に入れました。

だがしかしであります。
上の動画をご覧いただいておわかりのように、加圧と言いつつ加圧感がいまひとつであります。
みら太な日々的には加圧と言ったらもっと明確に加圧してほしいのであります。
ということで、2カップのマキネッタを買った数日後にこれを購入(笑


同じビアレッティですが、最初のやつはモカエキスプレスというやつで、後に買ったのはブリッカというモデルです。で、2カップでもやや小さいと感じたので、今回は4カップを購入。
ブリッカの能書きによりますと「加圧用のおもりがついているのでさらにエスプレッソに近い」といった説明です。加圧であります。

二つ並べると大きさの違いが歴然。


ブリッカには加圧用におもりのついた特殊バルブが備えられているということです。圧力がまのふらふら揺れるおもりがありますよね、あんな奴かと思ったら、ちょっと違いました。
こんな感じで、ボイラー室の出口をゴムシートで押さえて、その上におもりが乗っている感じです。


では早速使ってみましょう。


動画で。
何にも起きないような気がするかもしれませんが、40秒くらいまで待ってください(笑


これです。この感じが欲しかったのです。
まさに加圧という感じですよね。めっちゃ気に入りました。

いかにしておいしいコーヒーを淹れるのかが置いていかれてますが、まあそれはそれ。今後の工夫とお楽しみであります。しばらく楽しめそうです。

2016年3月13日日曜日

ペルチェ素子冷却霧箱の作製 その10

 
TT@北海道さんからその9の投稿にコメントをいただいております。

TT@北海道さん、いつもご覧いただきありがとうございます。今年はぜひぜひMFTの出展者としてお会いしたいものです。

で、コメントの内容は「帯電」の話です。
私が作っている霧箱は「戸田式霧箱」というやつです。霧箱の改良に力を注がれた戸田一郎氏の名前を冠して「戸田式」と呼ばれております。ちなみに、私が初めて見た霧箱はおそらく戸田式の常設型A-112です。
で、この戸田式霧箱、長時間にわたって観察を続けるには雑イオンの除去が必要であることがわかっております。雑イオンがあると何が悪いのかは情報がないのですが、軌跡が表れにくいということは間違いないようです。イオンが核となって過飽和アルコールが凝縮し、過飽和度が下がってしまうのかな。時間とともに影響が出てくるというのがよくわからないところです。

で、この対策ですが、単純に高電圧をかけます。高電圧系は得意であります(笑
実はこのためにすでに秘密兵器が準備されております。

これ。非常に小さなフライバックトランスです。
なんに使われているものかはよくわかりません。ブラウン管式のポータブルテレビですかね。それにしては小さいような気がします。ひょっとするとプラズマボールとかの中に入っているのかもしれません。


こやつはもうずいぶんと前に日米無線電機で買ったものです。その当時はこれで超小型の炭酸ガスレーザを作れないものかと思っていました。
今回思わぬ形で役に立ちます。


フライバックトランスの原理(実に頭のいいやり方です)はGoogle先生に聞いてもらうとして、このフライバックトランスの出力は原理上直流になります。正確には高電圧脈流になります。
上の写真で言うと、ニョキっと出ている線が+(のはず)です。

駆動は効率がどうのこうの言わなければ簡単です。出力の様子を見ながら適当なパルスを入れてやるだけです。トランスごとに周波数も電圧も最適値があるはずですが、このトランスの情報は全くわかりませんのでうごかしながら考えることにします。壊すとすると内蔵されているダイオードの逆耐圧を超えての破壊です。まあ、そのあたりはやってみないとわかりません。そのために二つある(笑

パルスはArduinoで作って、適当なFETでドライブします。トランジスタよりFETの方がキレがありますのでフライバック効果で高電圧作るのに向いています。

先日福岡から持って帰ってきたジャンク部品を漁ると、


なにやらよさげなものが。


これ。


スペックシートを見てみると、十分な性能。つかウルトラオーバースペックです(笑


ま、ジャンクですからどうなってもかまいません。気軽に使いましょう。
実験用にQiコネクタを使ったホルダを作ります。TOパッケージはブレッドボードに挿しにくいのです。


こんな感じにピンつけて、


こうやって使います。コネクタもFETの足も2.54mmピッチなのでばっちり合います。


で、反対側はブレッドボードに刺さるオスのQiコネクタ用のピンをつけます。


こんな感じで出来上がり。


次にパルス供給側を作って行きます。
実験しただけでほったらかしにしていたあちゃんでいいのが転がっていたのでこれを使うことにします。
あちゃんでいいのは基盤が極限まで小さくしてありますのでシルク印刷の情報がほとんど無く、ピン配置が全くわかりません。ので、備忘録としてここに置いておきます。

あとは、USB/シリアル変換ボードをつかってLチカ動作を確認しておきます。


FETとあちゃんでいいのを適当に、いや適切につなぎます。FETの使い方はマルツのこのあたりがわかりやすいです。


このFETのVthは3Vくらいです。ほんとはVthの倍くらいのゲート電圧をかけるべきなのですが、あちゃんでいいのの出力は5Vです。まあいいでしょう。


モニタ用のLEDをつけて、FETのDS電圧を12Vにして動作確認を行います。

video

とりあえず動作はしているようです。
もう少しVthを挙げてやった方がよさそうではありますが。なんか一段かませるかな。

あとはトランスに繋いで放電の様子を見て考えましょう。