C.D.I

　SJ10日記(実験中）

C.D.I.自作に挑戦4
　

2003/01/14

　師匠からの報告第4弾!(以下そのまま掲載します)

　やっと部品を購入してきて、１セット作成してみました。
同じ回路では面白くないので、少し変形しました。トランスは、ＳＥＬの６３０５。　６．３Ｖ　０．５Ａ　形状は１２０３と同じものです。　発振周波数は再計算して２０ＫＨｚにするつもりでしたが、発振しないため、あきらめて１０ＫＨｚにしました。

発振周波数は、　１÷（１．３８×Ｃ×Ｒ）で決まります。
コンデンサは、０．１マイクロ　抵抗は３３０オームと３６０オームの直列で
　１．３８＊（３３０＋３９０）＊０．１マイクロ
＝１．３８＊７２０＊０．１マイクロ＝０．００００９９３６
＝１÷０．００００９９３６＝１００６４＝約１０ＫＨｚとなります。

　あとは、ダイオードによる倍電圧整流をやめてそのまま使用します。電圧はトランス６．３Ｖ側に１２Ｖ印可の為、１００Ｖには約２００Ｖが出ますので倍電圧整流しなくても、今までと同じ電圧がでます。

　さて本題ですが、サイリスタの型式が違うことと、トリガ回路を少しシンプルにしたらまったくトリガがかかりっぱなしになりコンデンサチャージを行わなく、発振信号が電源側に乗っかり、トリガ誤動作を起こしていました。
　電源に１００マイクロの電解コンデンサを追加」して、何とかトリガがきちんとかかる用にはなりましたが、本来のトリガのかかり方ではなく、スイッチのチャタリングをまともに拾い、スイッチＯＮ・ＯＦＦ両方でトリガがかかっています。
値を変更したりしてみましたが、あまり多くの種類のコンデンサを買い込んでこなかったために、抵抗でごまかしたりしてみましたが、期待とおりの動作はまだしていません。
　この結果から、回路図のトリガ部分は、作成した時のサイリスタの特性にたまたまあっていた可能性があり、サイリスタの型式を変えたり、コンデンサのタイプや、容量を変更した場合、製作時の配線回しにより動作しないのではないかと思われます。

　どうやらどんな作成をしてもきちんと問題なく動く回路とは言え無いようです。
発振側からの誘導ノイズや、サイリスタの特性・コンデンサの選定などにより動作する場合と動作しない場合があるようです。　基本的な回路自体は問題なく動作している（まだスイッチですが）ので、ノイズ等の対策を施せば良いとおもいますが、どんな作りでも安定して動くようにするには難しいかも知れません。

　ちなみに送っていただいたC.D.I.は、作りなおしましたが、今のところスイッチでは正常に動いています。（期待した状態のトリガがかかっています。）
上記の3枚は作り直したほうの写真です。（上左が表、上右が裏　下が現在実験中のもの。）

　最後に、トリガをかけた時に発振周波数が変動する件ですが、回路上の問題です。
サイリスタで放電するタイミングでは、倍電圧整流ダイオード出力と、ＧＮＤ間はサイリスタのＯＮ抵抗のみとなり、過負荷状態になります。
　特に倍電圧整流のための、制御コンデンサを経由していない方は、トランス出力・ダイオード・サイリスタ・ＧＮＤと接続されほとんどショート状態になります。
　いくら発振回路側がパワーを持っていたとしても、これでは過負荷により発振周波数は変動しても不思議ではありません。　市販のC.D.I.はこの過負荷状態の時に、発振を停止させるのは、この過負荷状態を避けるための物と考えられます。
（昔の実用電子ハンドブック２（初版１９７５年１０月　１８版１９８６年２月）にＳＣＲイグニッション装置として回路図が載っていました。　ただし、この本は、トランジスタ技術の抜粋で理論的な回路が多く実際に動く回路は半分ぐらいなので、参考程度しかなりませんが。）
　
　この対策は、現在私の作成しているC.D.I.回路に搭載されています。

2003/01/17

　トリガの件ですが、色いろ実験した結果、車好きのたまり場ＷＥＢ上の回路図C.D.I.２のトリガ回路が一番安定して動作します。（値は違いますが。）
　少し抵抗値は違いますが、前記の実用電子回路ハンドブック回路図もC.D.I.２と同じようなトリガ回路になっていましたので、実験してみたら点火コイルをつけた状態で、一番波形的にまともでした。

　発振波形の安定化については、大失敗でまともに動作しなくなってしまい、もう一度考え直しです。（放電コンデンサ動作原理の根本的な勘違い・・・涙）

　トリガ回路抵抗の前には必ず、電解コンデンサ及びセラミックコンデンサをつけます。これにより、発振回路から電源回路に回りこむ脈流（ノイズ成分）を低減します。電解コンデンサは大きいほどいいのですが、サイズも大きくなるため、４７μから１００μぐらいがケース内に収める限界かもしれません。もう少しうまく作れば、もっと大きいのをつけることが出来そうです。

　あとＢＢＳの過去ログだったかに、ダイオードは速度アップとかいてありましたが実験した結果、正しいのやら間違っているのやら微妙です。　

（図１）
　
　これがトリガの図ですが、ダイオードが無いとまともな電圧が出なく、トリガがかかりません（図１）。（抵抗値によっては何とか動作するが不安定）ポイント信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態になるときに点火するのですが、ダイオードが無い場合、抵抗を経由しコンデンサに電圧が印可されるため、抵抗が積分回路動作を行い、コンデンサの反対側の電圧が低く出力されます。
（これがトリガ電圧が低すぎる根本原因。）　低くなった電圧をさらにコンデンサ分圧を行うので、ますます低くなってしまい、トリガがかかったりかからなかったりします。

　ダイオードがあることにより（ダイオードの順方向抵抗分はあるが十分小さい）ため、反対側に軽負荷時には入力電圧と同等の電圧が発生します。実際には、サイリスタのゲートインピーダンスにより多少低くはなりますが、サイリスタ動作電圧には十分な電圧が発生します。

　ポイント信号がＯＦＦからＯＮになるときには、抵抗を経由し放電に入るため、コンデンサの反対側には、小さな電圧しか発生せず、サイリスタの破壊・誤動作を防ぎます。　本来このダイオードに並列に入っている抵抗は大きいほど誤動作を防ぎますが、大きすぎると高回転時に放電が間に合わず、充電時に、反対側にインパルス電圧が出きらなくなり（低い電圧）、サイリスタが動作しなくなります。

　この辺の抵抗値の選定により動作の安定度が決まるようです。（図２）サイリスタのゲートに１００オーム程度の抵抗をつけることにより、サイリスタの特性差を無くすことが出来ますので、つけたほうが良いかもしれません。

（図２）

　図上のＡ点は積分回路とみなす事が出来、Ｂ点は微分回路とみなす事ができます。
ダイオードがある場合、ポイント信号がＯＦＦからＯＮになるときは、ダイオードの順方向抵抗分のみとなり事実上、速度アップ用ダイオードとみなすことも出来ますが実際には積分キャンセル＝微分回路側の動作を有効にする。　と言えるのでは無いかと思います。
　これら実験結から見ると、コンデンサπ結合＋ダイオード無しで再現性があり安定動作しているのが私には不思議です。

　最後に、フルトラで動作しない理由ですが、まだ完全に調査していないため、あくまでも理論上の問題点から言いますが、抵抗１２０オーム　２個並列で６０オーム１２Ｖ電源の場合、電流は２００ミリアンペアほど流れます。
ところが、セミトラやフルトラは、直接コイル電流を多く流せるように大電流トランジスタを使用しています（１０Ａクラス？）。
　また、コイルの逆起電流でトランジスタが壊れないように、コンデンサや抵抗を内蔵している物もあるようです。
　C.D.I.の場合やセミトラのポイント入力は、ポイントの寿命を延ばすため電流を１００ミリアンペア強に抑えていると思います。　あまり少なくしますと、ポイントの自己浄化（電流を流すことにより、錆びなどを防ぐ）機能を損ないますから、寿命を延ばすレベルの範囲で電流を流していると思います。　この大電流トランジスタの特性や内臓コンデンサにより、有効に点火信号として引っ張りきれないのではないかと推測しています。　これは、抵抗値を小さく（３０オームとかもっと小さくする必要があるかも）することである程度対応できるとは思いますが、コンデンサ内蔵型のセミトラ・フルトラでは、このコンデンサがどのような悪さをするか（信号が急峻でなくなり、ダイオードなしのトリガ回路のようなトリガ信号になってしまう。）はっきり分かっていません。

　これは、より多くのタイプの車で確認しないとなんともいえません。
　最近の車は、直接ＥＣＵの信号でコイルを駆動していますので、ＥＣＵ内臓トランジスタの保護回路特性も影響すると思います。　この対策には、トリガ入力部にトランジスタやＦＥＴなどを使わないと、どんな車でもＯＫと言うわけには行かないかも知れません。（車好きのたまり場のセミトラ製作記では、コンデンサも何も付いていませんが、　電子回路ハンドブックではコンデンサが記述されています。）

　I　さんからも頂きました。

　とりあえずバラックでもう一台作り上げました。ノイズが気になったので
・インバータ発振部
・高圧部
・トリガ部
の3つに完全に分離し、その間を空中配線で結ぶというモノです。
（図1）

（図2）

　結果、（コイル無しですが）正常に動いているようです。
　判り難いですが、添付画像の双方共にCH1はトリガ（手動でGNDに落とした時のセミトラ出力）、CH2は点火コンデンサ開放端です。トリガのアップエッジに同期してコンデンサ開放端波形が変化しています。どうやら期待した動きをしている模様。
　但し何故にＨ固定になるのか不明です。この期間SCRがONしていると想像できるのですが。

　と言ってましたら、今度はＬ（発振波形の）レベルになります。なんじゃこりゃ？
（図3）

（図4）

　あと、以前計った時－時間軸ディビジョンが長い時の点火コンデンサ開放端波形－が今回のと違います？一体何が原因なのか？？
　やっぱコイルが欲しいですね。

　また、今回作った回路ではSCR ON後にインバータ発振波形が変化するという現象は現れておりません。SCRアノードを観測しても発振波形が大幅に変化するとか、停止するとかもないですんで、確かにトランスへ負荷はかかるかと思うんですが、前回の現象はインバータ部へのノイズ混入かと想像しています。

2003/01/19

　とうとう、自作C.D.I.が動作するのを見ることができました。結局、師匠に一旦バラして組み直してもらったのですが(他力本願(汗))。感無量です！。(ちなみに師匠のSJ30フルトラではうまく動作しなかったとのこと)

　実験ではコイルはノーマルを使用。エンジンをかける・・おお、かかったぞ(感涙)。かかりは申し分なく、うまくアイドリングします(涙)。ところが、空ぶかしでは4千回転以上は頭打ちになってしまいます・・。実際に走行してみましたが、3千回転で頭打ちとなり、かぶったようになります。スピードも40キロ出すのが精一杯で、点火時期をいろいろと変えながら挑戦してみましたが、改善はされませんでした。
　どうも回路上の問題があるかと思うのですが、これでは実用に耐えません(^_^;)。しかし正直言って部品から作製した自作C.D.I.が動作したというだけで私は今ちょっと満足しています。思い立ってから4ヶ月たち、既に諦め気分だったのでそれだけでも感激ですね。でもすぐに師匠からまたご指導をいただくことができました。
　

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