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 SJ10日記(実験中)

C.D.I.自作に挑戦2
 
2002/12/14
 師匠に実験機を送って見てもらい、とうとう動作しない理由が判明しました。回路分析の結果、サイリスタがONしていない事が原因にあったんです!。

以下、師匠より
 WEBの内容・メールでの内容で2点ほど疑っていたとこはありましたが、動かない根本原因は、サイリスタ(SF8JZ47)の代わりにトランジスタを使用した事によります。 トリガ信号はオシロで見た限り理想的な電圧値ではありませんが、波形は回路とおりの波形が出ていました。ここで問題なのは、電圧が低すぎます。約0.4Vのパルス信号しか出ていなくて、設計上は10Vぐらいのパルス信号が出なくてはなりません。そこで、部品表をみたらサイリスタの変わりにトランジスタが使われているではないですか。 これでは絶対に動きません。回路図ばかり見ていたので気が付きませんでした。

 なんと!!、そういう理由だったのですか!(大汗)。

 サイリスタは実は大須のアメ横2番館の1階のパーツ屋さんに座っているおばさん(失礼)に規格を伝えて用意してもらったものです。おばさんが「これがそうだよ」とくれたので全然疑ってもみなかったんですね。やられたましたね〜(泣)。

 手元にサイリスタの規格表が無いため、SF8JZ47の特性がわからないので一般的な話をします。

 サイリスタは、ダイオードにゲート信号が追加されたような絵で表わしてみました。
これは、ゲートの信号でON/OFFすることを示しています。
トランジスタのように増幅機能はありません。 またいったんONになるとゲート信号をOFFにしてもサイリスタはONのままです。簡易C.D.I.では、発振した電圧はコンデンサ結合となっているため、サイリスタがONになると、コンデンサ移行の電圧はほぼ0Vになります。(サイリスタのON抵抗があるため完全に0Vにはなりません。)そして、トリガ信号がなくなると、自動的にOFFになります。

 トランジスタは、増幅を目的としてるのでベースに一定の電圧(電流)が流れないと動作しません。 一般的にスイッチング(今回発振に使用している回路・トランスの12V側の回路)では、トランジスタの限界増幅(最大増幅)を使用しONとOFFを行うようにしています。トランジスタを動作させたい場合(ONにしたい場合)、その間信号を印可しなくてはなりません。 また、入力信号を最大増幅するように入力する必要があります。 しかし今回のようなパイ型C結合ではトランジスタのベース負荷が大きすぎる為、トリガ信号は減衰してしまいトランジスタをONさせるほどのパワーが無い上、トリガパルス信号が短すぎるためにトランジスタは無視してまったく動作しないと言うことになります。

これの対策としては、
1. トランジスタをサイリスタに換える。
2. 回路をトランジスタ用に変更する。
の2点となります。


 トリガ部分の回路動作は本当は、きちんと絵を書くとわかりやすいのですが、さわりだけ、図で説明します。



 あと、高圧電圧の出力が少し高すぎるような気がします。12Vの電源で、コイルをつないでいないとき240Vです。
大丈夫なのでしょうか? 市販のC.D.I.がどのくらい出るのかわかりませんが・・・・
 最後に感電した理由。 ケースにアースを落としていますが、体のアースとは離れているため、高圧の発振信号分、静電気の感電と同じ役目を果たしたと思います。感電防止するにはトランスに落としているアース線をやめれば直ります。
実際のアースは、ケーブルで出ているので問題ありません。それと、高圧にはなりますが電流はほとんど流れないので、もう少し細い線でも問題ないです。(0.5SQぐらいで十分。 オート○ックスとか売っている一番細いやつ。)

 だいたいこんなところですが、 次回は部品を手に入れるのと、回路を考えるので遅くなるかもしれません。 年内には何とかしたいのですが買出しが難しいかも。

 おー師匠!さすがです、なお、私が測定したところによると高圧電圧部分は市販のkoeiのC.D.I.で400Vは出ていたのでOKだと思います。トランスのケースのアースはわざわざとったものですが、不要のようですね(汗)。配線のコードもどうせなら線は太い方がよいと考えて配線したのですが配線しにくいだけだったようです(笑)。

 さて、サイリスタは通販等で入手しようと思います。・・にしてもあのおばはん!!。なにが「これがそうだよ」ですか!!人が初心者だというのに違うモノをよこすなんて!私の2ヶ月を返してください!!!(怒)。

 

2002/12/16
 師匠からの報告第2弾:

 サイリスタが何とか手に入ったので、付け替えて動作実験をしていただけたとのこと。大感謝ですm(__)m。


 結果は、一応動作しました。

 トリガ信号は、やはり思ったより低く、サイリスタのゲート入力も意外とインピーダンスが低いのかもしれません。
何とか、らしくは動作するのですがちょっと頼りない感じ。このまま実車で問題なければ良いのですが。

 さて、実験上で少し気になったのはトリガ信号に、かなり派手に発振信号が紛れ込んできていることです。 サイリスタのゲートとカソード間に10Kの抵抗を入れて少しはきれいになりましたが、あまり小さい抵抗を入れるとトリガ信号が低くなりすぎて、トリガが掛からなくなる恐れもあるし、大きければ意味がなくなってしまいます。

 もう少しトリガ部分のコンデンサの容量をいろいろ変えて少しでもトリガ信号のレベルが高くなるように、また抵抗値をカットアンドトライかボリュームを使って、もっときれいでレベルの高いトリガ信号が発生するように調整する必要が
あると思います。 (オシロスコープが無いと無理)

 あと、発振回路におけるトランジスタ・エミッタのアースへの配線位置を変えるだけでもかなりきれいになります。 出来る限り、外部からのGND配線に近いところでつなげるようにし、トリガ回路のGNDと同じGNDではありますが少しでも離れるような配線が良いと思います。


 それから、これからは作製上の問題になりますが、発振回路部分とトランス以降の回路およびトリガ回路は出来れば分離し、混載配線しないようにするともっと安定すると思います。
(大汗)

 ちなみに少し配線をきれいにとGND線を細くしたところ、トリガがかからなくなりました。これは単に、ノイズ成分が増えたためと思われ、GND配線のみ元に戻したらまた動作するようになりました。
これはトランスによる高電圧のため、わずかな抵抗差がノイズレベルに影響していると共に、狭いケース内の配線が原因と思われます。

 コイルをつけて実験。プラグコード&プラグは無しで、コイルのみでポイント信号をGNDと接触させると、バチッとコイルから派手な音がします。手元にあるコイルは4万ボルト用しかないため、電圧が高くなりすぎで空中放電しているような感じで音がでます。 ポイント信号をGNDと手でつけたり離したりするとバチバチと派手な音が出るのでノーマルのコイルで実験(実車テスト)してみたいと思います。

 あと、コイルに高周波を与えた場合きちんと磁化するかどうかですが、意外な結果がでました。 (考慮不足なのか、勉強不足なのか)
 なんとコイル両端電圧波形は、高周波成分がまったくと言って良いほど無く、きれいな直流成分になっていました。 放電時の波形を見ていると思ったより時間軸がかかっており、発振周波数の10倍以上の時間がかかっています。
 つまりは、放電にかかわる時定数よりも速い周波数では、コイルの保磁能力によってコンデンサと同じように、直流化されているようです。
 この症状から、コイルの放電時定数は、自分の考えていたのよりもはるかに遅いと言うことなのだと思います。自分の持っている4万ボルトコイルでは7千から8千回転ぐらいが実用範囲と言うことになるでしょうか。
カプチーノやワークスのように8千以上回るエンジンのコイルやオートバイのように1万以上回るやつの方が明確に差が出るかもしれません。

 

 師匠!ありがとうございます(感涙)。私が完成させる前に動作させていただいて・・(^_^;)。

 私の浅知恵ではどうあがいてもこんなに分析は不可能ですが、C.D.I.実験を含めてたくさんのアクセスと質問、叱咤激励が来ています。師匠以外にほかの方からの指摘もありました。バラしてみた感想・・このままSJに乗せると・・振動で逝きますねとのことでした(汗)。

 ご指摘
1.ハンダ付け
  イモハンダが多いです。倍電圧整流ダイオードが取れてました。
(大汗)
  あと、裸の線は全て被服(ヒシチューブ)しましょう。
  振動でショートします。

2.振動対策
  ラグ板はなんらかの方法でガッチリ固定してください。
  取りつけビスは、全てねじロックしましょう。

  足の長い部品、コンデンサ等、大きな部品はコーキング材で
  固定しましょう。


 実装にも気を遣わないといけませんね(反省)。とりあえず実験で動くことを目指していたので。確かにこのまま実車に乗せて走れば、振動で問題出ることは承知の上です 。(言い訳です(^_^;))まずは火花が出るようにと言うことで行こうと思います。

 師匠から紹介の許可をいただいたので、ここに紹介させていだだきます。 師匠のページ「サブやんの部屋」

2002/12/17
 この回路の製作者のTORYさまからBBSでお返事を頂きました。感激です。

 TORYさま方式のC.D.I.では、点火コンデンサの容量UPにて容易に点火エネルギーUPが可能で、実験では2.2μF位までは効果の実感を確認されているとのことでした。

 IGコイルが一定のままでは、放電時間が長くなるだけである程度で効果が限界になるため、レース用のインダクタンスの小さいコイルと、電源容量UP、点火コンデンサ容量UPが出来れば、世界一の点火装置が完成する事を「保証」できるそうです。

 これも師匠によるとコイル直前のコンデンサを点火用コンデンサと見立てているのは、なかなか面白い発想で、これがコイルではなく単なる抵抗だとこのままでは電気を蓄えることは出来ないのですが、コイルだからこそ出来る芸当であって、コンデンサの容量とコイルのL分も関係するため、2.2μFでほぼ最大になったのだろうということでした。

 ・・で、私のほうといえば・・まだ部品購入してないっす(^_^;)。
 

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