2020年9月26日土曜日

テスラスイッチ(4バッテリー・スイッチ)の製作~試運転

本体の説明

まずは、ひとまず テスラスイッチが出来た。

今後テストを行いながら、改造していくことになると思う。

次の写真が全体の姿。


場所をとらないように本体を4層構造にした。

一番下がバッテリー、その上がスイッチ回路と制御ボード、その上が変圧器トランス、一番上がランプ負荷。


スイッチ回路は、動作音が大きく耳障りだった。その対策として、周囲を防音シートと吸音材で囲むようにした。

下の写真は防音処理の様子。この中にスイッチ回路を挿入する。


スイッチ回路はメンテナンスを考慮して1枚のMDFボード上にまとめた。

下の写真のようにスイッチ回路を差し込む。


そして、制御ボードを乗せた正面の蓋をとりつける。スイッチ回路がスペース的に一杯だったため制御ボードは外側に出した。
ちなみに、制御回路は外部の安定化電源から12Vを供給する。しかし最終形ではバッテリー供給にしたいところ。
これで耳障りな音はかなり抑制されるようになった。

それから、4個あるバッテリーには全てターミナルスイッチをつけた。

スイッチ回路とバッテリーをケーブルで接続する際にどこかに当たってショートするなどのトラブルを避けるためである。

この写真の左上の青色のつまみがターミナルスイッチ。



配線を終わらせた後、軽くテストをしてみた。


動作テスト

まずは、バッテリーのターミナルスイッチをすべてOFFにして、制御回路とスイッチ回路が動作することを確認した。スイッチの動作周期は0.2秒。カチ、カチ、っと規則正しくスイッチの音がする。これは問題なかった。


次にバッテリーのターミナルスイッチをすべてON、負荷は変圧器トランスのみ(=無負荷)、スイッチの動作周期は0.2秒。

ここで問題が発生した。制御回路を投入した直後にスイッチ回路が2回ほどカチ、カチと動いて鈍い音とともに停止した。

調べると、過電流保護ヒューズ(30A)が切れていた。0.2秒周期では、商用トランスに対して直流を流しているような感じとなり、過電流が流れた。トランスの巻き線抵抗は1オームもない。そんなところに直流12Vを印加したのだからあっという間に30Aを超えてしまったようだ。


調べたついでに、5Hz(=0.2秒周期)の信号で変圧器がどのように動くかも調査した。外部の発信機で5Hzのサイン波を入れてみたが、出力はほとんど出てこなかった。

つまり、0.2秒周期でスイッチを動作させた場合、変圧器から出力が得られないということだった。よって、スイッチの切り替え周期を0.02秒(=50Hz)かそれ以上にする必要がある。

そしてもしも、このままスイッチ周期0.2秒(5Hz)で実験するには、トランスを使わない方法をとらざるを得ない。


対策

1.直流負荷装置をつくり、変圧器を使わないで、スイッチ回路はそのままで実験を行う。

 これは、一般的なスイッチとソレノイドの組み合わせではテスラスイッチは実現できないということの確認のためにする。

 それと、負荷装置が交流ACタイプと直流DCタイプの両方が準備できるので今後色々と使える。


2.スイッチ回路を回転モータータイプに交換する。

 スイッチを自作しなければならないので手間がかかるが、このタイプであればスイッチ切り替え周期を50Hz以上にできる。

 スイッチの参考画像


ひとまず、対策の1をやって、次に2を行うことにする。