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疑似GM管シミュレータ [科学・物理]

線源がない・・GM管もない・・

と仮定して、400vの電源とGM管の換わりにキセノン管を使い、

トリガ回路で点弧して出来たパルスが拾えるか?

これを試してみました。

sP1010382.jpg

拾ってきた、FUJIの使い切りカメラ、不要と思われる部品を取り外し、

百均のUSB電源アダプタ(単三2個を入れると 5vの電圧が出る、8530-501A1)

ICが入っていて3vから5vを出してくれます。

しかしこれを1.5vで動作させるために1.5vから出力端子(内部電源とフィードバックをかねているようです)

にショットキダイオードで電源を供給します。

高圧トランスは普通のドライブ巻き線とベース正帰還用巻き線を直列にし ここに1.5vを加え

スイッチングトランジスタ端子LXに流して昇圧します。

昇圧端子には高速型シリコンダイオードを繋ぎ整流効率を上げます 。

高圧端子には10MΩの直列抵抗を通してGM管+に 繋ぎ(今度の場合はストロボキセノン管に)

ここの電圧から電圧制御をすると効率側が悪く成るので 、LX巻き線からショットキダイオードで

0.1uFに整流蓄電して 100kΩと赤LEDを通してコモン(GND相当)に繋ぎます。

この0.1uFの電圧を100kΩくらいの分圧装置(抵抗+VR10%くらい+抵抗) を通して、

ICのOUTPUTに帰還します。この時の電圧は約5v付近になります。

赤LEDが点灯していますと400vの高圧がほぼ確保できている可能性があります。

GM管-からは (今度の場合はストロボキセノン管に)47pFをコモンに繋ぎ、

並列に47KΩ+10kΩを通してコモンに繋ぎます。10kの点からはトランジスタ

2SC2120のエミッタを繋ぎ、ベースにシリコンダイオード1N4558(小型のスイッチング用)

を通してコモンに繋ぎます。

余ったエミッタからはパルスが発生しますので、百均歩数計の入力端子元は0.1uFが有りましたが、

100pFに交換してそこに繋ぎます。

百均歩数計のクロックは低い目に設定してあるそうで470KΩが付いていましたが、

1/100にして4.7KΩに交換しました。

 

ストロボ用接点を押さえると微かに紫に光ってカウントが上がります。

 

後はGM管と線源が有れば試してみられそうです。

 

あるいは両方がない場合に何か試してみたい方には良いおもちゃになるかも知れません。

(あるいは実地テストの前に問題があるか試すことが出来ます)


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暗黒光線検出器のセンサー [科学・物理]

暗黒光線検出器のセンサー 銅箔と黒色充填剤によって外光の遮蔽が出来ました。

内部はマグネット式押しピンのマグネットに半田ごてを吸い付けさせ熱で緩んで吸い付いて外れました、

出っ張り側はちょん切ってライターで焙り平らなところに押しつけると形良く成形できました。

紫外線を当てると白ピンクっぽい蛍光色です。

PINダイオードは僅かな電圧でバイアスしてあり、センサー無しではディジタル表示器は0を示しています。

sP1010346.jpg

後はキャプテンスタッグのマントルで何らかの値を示してくれたら安心です。

絶対的な値はGM管で大まかなところを決め、平均値的にはこちらが使いやすいかも知れません。


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400vは新しい局面に [科学・物理]

目標を出来るだけ簡単に入手できる部品で、

電源は単三1個、出来るだけ消費電流が少なく、

と言うことで、新しい局面になったので発表します。

回路を十分検討し、少ない部品で(入手しにくいものもある)信頼性を上げたいと思います。

 

「最終追加図面」

そこそこに到達できましたので当分の変更はいたしません。

パルスカウント信号変換はベース接地によるパンチスルー回路で

速度を上げつつ十分と思われる電圧を与えています(線源がないので未実験)

電圧検出を中間段から取ってもそこそこ安定になるのが判ったので、そちらに変更しました。

また、赤LEDで発振して中間眼の電圧が出ているのを確認できるようにしました。

プラトー電圧 によるカウント域放電は100pFと100KΩで電圧パルスに変換、

さらに10k(1/10)にて分割し+1.5vにクランプした上で百均歩数計のカウント端子、

100nFのコンデンサを100pFに交換したところに繋ぎ、歩数計内部クロック抵抗

420kΩを1/100の4.2kΩに交換しクロック速度を上げてさらに高速に対応しています。

これらは一番入手しやすい単三乾電池1個で動作するはずですが 、電池ホルダの接触状態が

高圧発生器の電圧発生を左右することがあるので、信頼性のあるのをお使い下さい。

別付けにキッチンタイマーを並列にしますと

時間当たりの換算が楽になってさらに高精度の計測も出来そうです。

WS000832.JPG

sP1010364.jpg

 

トランスは使い切りFUJIストロボのトランスが落ちていたのでこれを使い、

ドライビングICは出来れば3端子4端子の簡単型昇圧型素子を使います。

他に重要な素子は10MΩの直列抵抗、同時に電圧監視用に同じ抵抗を使います。

整流回路は「高耐圧整流用ダイオード UF2010 1000V2A」

高耐圧、短逆回復時間により損失を減らします。

駆動ICは単純な形態で低電圧動作することを目標とします 。

PFMステップアップDC/DCコンバータ HT7750A(5個入) 

PFMステップアップDC/DCコンバータ HT7733A(4個入)

BL8530 SOT-89-3 が有ります。

XC6371/XC6372

「これらの素子を使うカギ」

これらの素子は起動時にICの電源を使用せず、電流スイッチ動作を経て

出力端子に電源を得て動作を継続します。

しかし、高圧ステップアップに使用する場合は出力電源に相当する電源を得るところがないので、

元電源から出力端子にダイオードで1.5v(ー電圧降下分)を与えて安定に起動できるようにします。

その動作に続いてコイルに電流を流し目的電圧より低い電圧点から出力電圧を生成します。

(これはなくても良いかも知れません)

コイルと直列になったいくつかのコイルのどれかの点を電流駆動点をスイッチングすることにより

最終トランス出力コイルに「UF2010」等から470pFか1000pFの1000vセラミックコンデンサに

高圧直流を貯めて最終出力とします。

GM管は「SI-3BG CI」400v10MΩ用です、黒いシリコンシュリンクチューブを被せ

プラス端子に赤リングを着けています。

sP1010335.jpg

今のICは百均の単三2個を5vに昇圧する部品ですが、 BL8530が入っておりました。

これらのICでは電源電圧の制御が思ったほど安定に制御できませんが、

安定に制御できるICの種類を探ってみます。

FUJIトランスの端子配列

PINが見えない方向(トップビュー)二端子と三端子があり 三端子を下にみて123

上に上がって46とICのように見ますと、

1 HV出口

2 コイル1出口(3とつないで使う)

3 コイル2入口

4 コイル1入口

6 コイル2出口 HV入口

-------------

BL8530 SOT-89-3 

1 GND

2 Vout (放熱板もある)

3 LX(コイルスイッチング)

 

コイル4_+1.5_SDA

コイル6_3 BL8530_LX_SDK_FB

コイル1_UF2010A

UF2010K_470pF1kVA_10MΩA

10MΩK_100kVR1

100kVR3_220KΩA

470pF1kVK_220KΩk_GND_1 BL8530_GND

100kVR2_ 2 BL8530_Vout

この状態で上記画像になりました。

 

GM管は市販品の400vくらいを目標に、違う電圧であれば違うトランスを探します。

回路図差し替え

WS000831.JPG

出来れば高圧から帰還を取りたくありません。

中間から取れるともっと良いんですが・・

 


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SEPICコンバータを使わなくても400vが出ました [科学・物理]

ドライブコイルにフライバックコンデンサを抱かせて安定に高圧を発生することが出来ました。

WS000821.JPG

すべてのスイッチングコンバータICを試していませんが、

昇圧型で帰還電圧が1.5v以下のタイプで動作しそうです。

ストロボ用トランスFUJIの使い切りカメラが捨ててあったので使いました。

メーカや種類によって端子出しが違う可能性があります。

電池の+側トランジスタのコレクタ側は元と同じ使い方です。

高圧ダイオードは逆極性で使っています。

高圧コイルの中間点は 使っても使わなくても良いですが、ショットキとコンデンサで帰還用整流に使うと

コレクタ線の1.5倍くらいの電圧が出ます、帰還用に使いやすいかも知れません。

Bの線はーコモンに繋いで高圧の帰線になります。

tl499はトランジスタ構成ですがFET構成のICですとさらに省電力に出来る可能性があります。

元の回路(マイナス高圧)をいじくり回していると プラス高圧の回路が出来ました。

パターンを考えてみると3種類くらいになります。

しかしトランスを飽和まで使うので消費電流が60mAくらいと理論値の6倍くらい使っています 。

なんとか工夫してもっと減らさなければ、それと電圧の安定度がそれほど良くありません。

WS000829.JPG((一番左の分だけ試しました)

 


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高圧直流コンバータの考察 [科学・物理]

直流高圧を発生するにはスイッチングレギュレータICを使い普通に昇圧する方法とそれ以外の巻き線を利用して

さらに高圧を発生することが出来ます。

ストロボ用トランスでは 普通に使うと共振するところがあり400vを少し越えたところで、

一気に560v付近まで上がってしまいます。

別のコイルを使って電圧を発生させ交流端子からコンデンサでストロボトランスを駆動すると

もっと安定しやすいかも知れません。

あるいは「SEPICコンバータ」 と言われる方式で、フライバックコンバータに比べ

コンデンサによりクランプされることにより電圧リンギングを押さえて、

安定に昇圧出来るのではないかと思います。

(後日実験してみます) 

 

他にはキャパシタチャージポンプの出力端子を目的用に繋ぎ換えキャパシタなどを通じて、

別のトランスを駆動してさらに高圧を得る方法があります。

この場合はトランスに直流を流さないので効率を上げ得る可能性があります。

トランスとしては 使い切りストロボ用昇圧電原トランス、あるいは点弧用パルストランスなどが使え、

整流ダイオードはシリコンなど1000v以上0.5A以上100nS以下の 特性を持つ、

コンデンサは450pF1000Vくらいのセラミックコンデンサが有望です。

他には回路異常で電圧が上がりすぎると負荷装置を壊してしまうことがあるので、

秋月 バリスタ(サージ吸収素子) 220V(7mm径)(4個入)AVR-G05D221KAPN

「AVR-G05D221KAPN」 等を負荷回路に並列に2個直列繋いでおくと400v~460v近辺でクランプしてくれます。

 

前記  フルークテスターは押しボタンスイッチの導電パターンにえんぴつを塗りつけ、

表示とボタンのユニットが制御基板から分離できるので基板の導電ゴム用パターン、

導電ゴムを、台所用発泡メラミンスポンジをドライのままで汚れ落としに使いました。

(結局は基板側の接触不良であったようです)

 


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今回やっと400v越えの実験が出来ました [科学・物理]

ICはTL499を使いました。それを留買った基板があったからで、特にこれでなくてはと言うわけではありません。

他には簡単に入手できる使い切りストロボの発生回路を使います。

(コンデンサチャージによる感電注意、他でも説明されているので書きません)

トランス独立したドライブ巻き線と直列になったフィードバック巻き線、高圧発生巻きから成ります 。

sP1010284.jpg

しかし、回路はクリチカルで何かの拍子に560vにピョンと跳んでしまいます。

おそらくトランスの自己共振とドライブ周波数が近く共振状態になるのではと思いますが、

並列にコンデンサを入れてずらしてみても上手く行きません。

残る方法は別のコイルで発振させキャパシタ結合でトランスをドライブする、

コイル側の整流電圧を可変式にしてフィードバックし出力電圧を調整するしかないようです。

他にはトランスのコイルが駆動用と出力用に分割されているので、

キャパシタを使った高効率駆動回路(名前が出てきません、検索も失敗ばかしです)

で共振を避け安定に動作させることが出来るかです。

 

画像のフルークデジタルテスターは押しボタンが効かないので、バラしてみます。


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400vの発生回路 [色々なこと]

NPCのEL用のドライバ「SM8142B」を使ってみました。

3vの電池から0.56uHのインダクタンスとES1D_200V 15nSのダイオードで160Vぐらいが発生。

2端子のELドライブ端子が出ています、この状態で計るとac240vくらいなんで、

コックロフト回路にすれば 、簡単に400vにも上げられるのではと思ったんですが、

コックロフトはハシゴ状にしなくても出力端子から分岐して繋ぐことが出来ます。

実際にやってみますと、(470p_1kvとES1Dの組み合わせ)でもそんなに上がりません。

テスターの内部抵抗のためにドロップしてしまうようです。

(回路を強力にすればよいが、そうすると電池の消耗が激しく

出来るだけ喰わずに必要な電流電圧が出るのが理想です)

WS000811.JPG

sP1010266.jpg

秋月ジャンクその1にELドライバが付いていたはずですが、

(黒い箱、付いていないのもあったらしい)あれも使えそうです。

(消費電流などは計っていません)

 

追記

百均のUSB_5V電源 (単三2本型)とストロボトランスで高圧は出ちゃいました。

しかしテスターがヘボで正確な電圧が判りません。

他に使うもの、47uF16vケミコン、0.1uF50v、CMF05_Siダイオード

(または05NU41など1000v0.5A以上100nSクラス)、2200pF1000vクラス

コンデンサの耐圧が250Vしかなかったので後で換えてみます。

WS000813.JPG

Cコイルに1.5v、B_Sコイルに2.25v合計3.75vで400v出ちゃうはずですから、

おそらくもっと低い電圧でドライブしたいと行けないようです。

上図右の接続極性が一番効率よく出力できます。

上記ICはOut端子が電源とフィードバックを兼ねているので使いにくいです 。

トランスの配線極性が判ったので 他のICでも試してみます。

 

この回路の昇圧機序はソフトスタートPWM型変調回路で

インダクタンスに電流を流しoffになったときのキックバックをショットキーダイオードで整流して

蓄えフィードバックし、その昇圧比分高い電圧を高圧ダイオードで整流します。

(ダイオードはそれぞれの電圧降下があり、トランス電圧と直流電圧はその分高く、低くなる、

トランスは磁気的に結合していてそれなりに比例関係にあります、

インダクタンスに通電して蓄えたエネルギーをせき止めたとき電流が流れない分、電圧に変換され高圧が発生します、

この電圧は通電時間と比率で決まるので電池の電圧より遙かに高い電圧が出せます。

間違えて巻き線耐圧を超えてしまうと、絶縁劣化が起こり回復しませんので、

電圧を上げすぎないようにして下さい) 


 

 


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12F683.jalの内容 [jalv2_PIC]

-- ===================================================
-- Title: JalV2 device include file for PIC 12F683
--
-- Author: Rob Hamerling, Copyright (c) 2008..2010, all rights reserved.
--
-- Adapted-by:
--
-- Compiler: 2.4n
--
-- This file is part of jallib  (http://jallib.googlecode.com)
-- Released under the ZLIB license (http://www.opensource.org/licenses/zlib-license.html)
--
-- Description:
--    Device include file for pic12f683, containing:
--    - Declaration of ports and pins of the chip.
--    - Procedures for shadowing of ports and pins
--      to circumvent the read-modify-write problem.
--    - Symbolic definitions for configuration bits (fuses)
--    - Some device dependent procedures for common
--      operations, like:
--      . enable_digital_io()
--
-- Sources:
--  - x:/mplab860/mplab ide/device/pic12f683.dev
--  - x:/mplab860/MPASM Suite/LKR/12f683_g.lkr
--
-- Notes:
--  - Created with Dev2Jal Rexx script version 0.1.14
--  - File creation date/time: 26 Nov 2010 13:48
--
--                         ------   ------                           
--                     VDD |1    ---    8| VSS                       
--    GP5/TICKI/OSC1/CLKIN |2           7| GP0/AN0/CIN+/ICSPDAT/ULPWU
-- GP4/AN3/TIG/OSC2/CLKOUT |3           6| GP1/AN1/CIN-/VREF/ICSPCLK
--            GP3/MCLR/VPP |4           5| GP2/AN2/T0CKI/INT/COUT/CCP1
--                         ---------------                           

-- ===================================================
--
const word DEVICE_ID   = 0x0460
const byte PICTYPE[]   = "12F683"
const byte DATASHEET[] = "41211"
const byte PGMSPEC[]   = "41204"
--
-- Vdd Range: 2.000-5.500 Nominal: 5.000
-- Vpp Range: 10.000-12.000 Default: 11.000
--

続きを読む


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400vくらいの高電圧回路の安定 [科学・物理]

最近400vくらいのDC電源が求められているようだ。

よく見るのが使い切りカメラのストロボ回路、

実はこの回路はゆるい負帰還の定電圧になっているのをご存じだろうか?

 

例えばマルチ電圧のスイッチング電源の場合、決まった電圧端子を正規の電圧として使い残りは

概略高い目の電圧源をシリーズレギュレータにて降圧しているものがある。

この場合補助電圧端にのみを使おうとしても電流が取れなかったりする。

 

ストロボ回路には昔ネオン管、今LEDが付いていて、それが点灯すると

主回路TRのベースを制御するようになっていたりする。

 

その考えで書いてみたのが次の回路です。

WS000798.JPG

この例ではステップアップモードですが トランス極性によっては

極性反転モードの方が効率がよいかも知れません。

(電池が長持ち、電圧安定性がよいなど)

これはあくまで考えを示すだけで、実際に動作するか確認していません。

IC内の端子名は他のを流用したので合っていません(無修正です)

レギュレータのICは何種類か有り、どれでも使えるはずです。

(モトローラなどが有名)

 

この場合はストロボ用トランスを流用して1.5~3vを約400vまで引き上げ、

IC出力単位掛かる電圧を整流してICに帰還しています。

(トランス内でゆるい結合が有って高圧出力とIC出力に相関があります)

この部分の消費電流は電池の消耗を早めますが、消費が少ないと

高圧電圧が上がりすぎても検知しにくくなります。

 

この例ではトランスが利用されますが、コックロフト整流回路で

高圧を作ることも出来ます。

(しかし整流器を通過する関係で IC出力と高圧との時間関係が不正確になります)

 

追記 百均で見つけた単3-2本から 5Vに昇圧しUSB-Aに出す電源アダプタがありました。

中を見てみますとケミコン16V, 220μF、インダクタ100μH、

ショットキダイオードMA2Q735 か 1N2819

とIC BL8530-501A1 SM:SOT-89-3 か XC6372A

を使ってあり、USB回路のために50k-2本 43k,75kの抵抗があります。

このコイルの代わりにストロボトランスをを付けますと、高圧が出るはずです。

トランスは5端子有り、 3pin側から1としますと

ー高圧、コレクタ、ベース、ベース制御 、+V に成っています。

これらを組み合わせるともっと簡単かも知れません。

(IR3M03Aは内部トランジスタで消費が大きい)

追記

ストロボ回路の計測をしました。

1.5V電池で スイッチングした場合 コレクタ1.5vで 出力328vが出ました。

この時ベース制御には26mV出ていました、電池が減ってくると通電時間が多くなり、

結果的にはコレクタ電圧を1.5vに保ち、出力の安定化をすると思われます。

 

USBアダプタのICは電圧を5Vに設定してあるようで、このトランスとは合いません。

できれば1.25vの制御電圧を持つ PT1301(aitendo調べ) のようなICが向いていると思われます。

 

と言うわけで、「PT1301」の到着を待ってから、続けることにします。

 

さて、aitendo と言えば 詳細不明の「ジャンク」HT16A102 が有り

手を出してしまいました。

これはいくら検索しても詳細が出ず、HOLTECの 96´64 OLED Driver with 16 Gray Scale

PackageGold Bump/COF と言うことしか判りません。

 

しかしよく考えてみますと 、これはドライバーであり、OLED本体ではないので、

本体の方を探してみますと「P**15201とP**15204」がよく似た規格で

サイズは前の方にコネクションは後の方に似ています。

でも本当に適合しているのか自信がありません。

何分コネクタが 31極:FH26-31S-0.3SHW 一緒に発注しておけば良かったと後悔しきりです。

回路図変更 B B_Sを接続しました。(リファレンス2.5V_XZ5121も使えるかも)

WS000803.JPG

ICが来たらこの回路で組んでみます、RXは400vに成るように調整です。

B と B_Sが浮いていますがどちらかをGND か VDD に接続 します。

あるいはこの端子のパルスを整流してFBに加えた方が正確かも知れません。

追試

図方式による変換をやってみました。

高圧側検出巻き線をダイオードで整流し抵抗分割でFB端子(1.25v)に戻しますと、

安定して動作しているようです。

高圧はテスターの動作がおかしく、繋いだ瞬間高くなり順次下がります。

テスターの内部抵抗が低いか、電圧検出巻き線の方向が逆なのかですが、後で計り直してみます。

あるいはパルス出力から取る方がよいかも知れません。sP1010224.jpg

(右の基板にはPT1301が引っ付いています)

分圧無しの時300vから下がって100vを示します。

もっと正確な電圧計を付けないと高すぎるきらいがあるか、

ストロボ用では周波数が低いのにICでは周波数が高いので

もっと高速用の整流ダイオードを点けないといけないのでしょうか。

WS000805.JPG

回路に両極性の整流回路を付け計ってみました。

これを見ると検出用はショットキにして、玉極性のFB回路にした方がよいようです。

(なんかややこしいって・・、後でやってみます)

sP1010236.jpg

大分ごじゃごじゃになってきたので基板をやり直します。

その前に、コレクタから高圧の巻き線比は

約260倍、ベースは1.5倍です。(ベースから見ると174倍)

ICが1.25Vのため、コレクタから帰還を取ると直ぐ検出してしまい出力は出ません。

巻き線極性はこれくたがわがふめいですが後からでも逆転できます。

検出巻き線は高圧巻き線と同極性にしておき、高圧が達したら検出も比例関係で出てきます。

高圧は500KHzですからウルトラファースト1000vのダイオード、

検出は少しでも内部ロスを減らす(検出電圧の影響)用にショットキダイオードを使いたいですね。

コレクタ側をドライブするとベース側には1.5倍でて、2.25v位でしょうか、

検出を軽く平滑してから抵抗分圧で 82k:100k(1.8倍) くらいにして

174*1.8*1.25= 約390Vと成ります。

フィードバックに上手く帰せば400vくらいの出力にならないかなと思案中です。

トランスの2pin側が変な配置なので2.54ピッチユニバーサル基板に付けるとき

よく見て穴を開け直さないとトランスの足が折れてしまいます。

WS000808.JPG

 


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超臨界 [科学・物理]

以前から不思議に感じた、超臨界。

熱屋だったので、その存在は知っていたが、どの様なモノか理解できていなかった。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E8%87%A8%E7%95%8C%E6%B5%81%E4%BD%93

ここに簡単な説明があり、水の場合 374度、218気圧 ほどで達してしまう。

混ざらないものの 乳化などには応用されていたが、必要なかったのでそんなにも注目しなかった。

親会社の研究室にはその装置オートクレーブもあった。

 

今回注目したのは、CSSCO2回収・貯留) と地震の関連が取りざたされており

CO2のの場合は30度73気圧程度で達してしまう、大いに関係有りそうだから・・

 

半減期と安全性の迷信

不思議なことに半減期の短いほど安全なように流布されている。

例えば、何億年という半減期の物質は同じ目方ならそばに置いておいても、問題ないと思われる。

単位重量当たり1秒間に崩壊して出る放射線、その数を言うのがベクレル。

半減期はこれに反比例して、尚かつ次ぎに出来る娘核種が放射性の場合さらに事態は憂慮されるものになる。

 

 


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