SlayerExciterのトップにダイオードを取り付けた

 SlayerExciterⅥをRFコイルにつなぐため、その二次コイルの先にダイオードを載せる形ためのアダプターを作った。

取り外し可能にするため、配線はテストピンでつなぐようにして、アダプター自体はパイプに差し込むような形にした。

SlayerExciterⅥの動作確認

 

簡単な動作チェックを行なった。

まだ、未調整だが、これまでのどのコイルよりも強力になった。

直流安定化電源PAS40-9の出力も、12Vで1.7A前後なので、これまでの３倍弱だ。

SlayerExciterⅥ用の新しいMOSFET回路の製作

パワーMOSFETのIRFP460Cを使った回路を製作した。

大容量に対応できるようにこれまで作ってきたパーツやレイアウトなどを見直した。

一次コイルの配線が太いので、これまでの基板用ターミナルでは取り付けが困難になった。それで今回は、ねじ止めの6Pターミナルをつかった。

また、配線をできるだけ短くするために、基板などを使わずパーツのリード線をそのままはんだ付けしてくみ上げた。

画像の左側の基板は、タイマーICの555で構成されたオシレーター。可変抵抗でパルスのデューティ比を変更できる。これは、SlayerExciterを起動するための信号を与えるもので、起動した後はあってもなくても良い。

 

こちらは回路図。以前ネットで見つけたものをベースに一部のパーツを入手可能なものに置き換えている。

555の発信周波数はブレッドボード上の仮組で192kHz前後だった。

テスラ４バッテリースイッチのトランジスタと全体回路の検討

 

前回は、MOSFETで実験したが、こんどはNPN型トランジスタで実験をしてみた。

オリジナルと思われる回路図では、2N3055という型番の金属ケースに入ったものが使われていたので、同じものの方が実験するには良いと思ったから。

負荷に車用の12V60Wランプ、負荷用の電源はバッテリー。パルス信号を与えてトランジスタでON/OFFさせ、ランプが点灯することを見た。

はじめにMOSFET用に考えた回路なのだが、これの最終段をトランジスタに置き換えただけ。

特に問題はなかったので、これで全体の回路を製作することにした。

パルス信号はPICで作り、トランジスタ2SC1815で5Vの信号を12Vにレベルアップしたあと3つに分岐する。この回路を左右２セットつくる。片側で3つのトランジスタ、両方合わせて６つのトランジスタでバッテリーの切り替えをすることとなる。

右側の3個がON中は、左側の3個はOFFになる。いったん全てOFFにしたあと、今度は右3個がOFF、左3個がONとなる。これの繰り返し。

バッテリーのNo.1とNo.2のセット、それからNo.3とNo.4のセット、この両セットの間で片方を充電モードにしたらもう一方を放電モードにする。それを交互に交代させていく。

バッテリーを切り替えた瞬間に大きなパルス電流が流れる。そのパルス電流をブリッジダイオードの手前にライン上に配置した1000uFのコンデンサで受け止める。パルスの電圧が高いほどコンデンサにたくさんの電荷が蓄えられる。この蓄えられた電荷をうまく負荷へ渡すことができればこのシステムは成功ということになると思う。

切り替えスピードはどれぐらいが最適なのか全く分からない。情報が少なすぎる。よって、PICで出力するパルスは周波数を100Hz～10kHzぐらいの間で変更できるようにする予定。実験で最適な切り替え周波数がいくらになるのか明らかにしていく必要がある。

SlayerExciterⅥコイルの解析

 いつものように、ネットワークアナライザで周波数特性などを調べてみた。

黄色いラインのLOG/MAGを見ると、二次コイルのピークが558kHzのところにあることが分かる。

最終的に負荷のRFコイルへ接続した時にもう少し周波数が下がるので、当初の目標である542.4kHzに近づいてくれるだろう。だから、かなりいい感じに出来上がったと思う。

それから、

一次コイルのインダクタンスは、3.242uH、

二次コイルのインダクタンスは、17613uH

だった。

SlayerExciterⅥ用のコイル製作

 

こちらが巻き終えた二次コイル。

手で巻いたのだが、大変だった。次からはこれ以上のサイズならコイル巻き機で作ることにした方が良い。

こちらが出来上がった一次コイル。

MDF板の上になまし銅管を取り付けた。等間隔になるように3Dプリンターでガイドを出力してインシュロックで固定した。なまし銅管を使ったのは初めてだったが、やわらかくて扱いやすかった。

両方のコイルを合わせてみたところ。

一次コイルにリード線（3.5sqビニール被覆電線）をつけた。

取付金具は、0.5㎜の銅薄板をカットして二つ折りにして作った。なまし銅管とリード線を挟み込んでねじ止めしてある。

SlayerExciter用の新しいコイルの検討

 MOSFETを使ったSlayerExciterは、周波数が700kHz以下でなければ動作しないことがわかったので、新しいコイルを巻くことになった。

今回製作するコイルの目標とする周波数は、542400Hzとする。これは、RFコイルの27.12MHzの1/50である。波長で言うなら50倍。

そして、これまで二次コイルのワイヤー長は、希望する周波数の波長の半分と同じ長さにした時、実際に得られる周波数が80%程度へ下がることが分かっている。このことを考慮して、（542.4kHz÷0.8=678kHz）少し高い周波数にしておく。

ワイヤー長は、678kHzで計算する。

λ=299792.458÷0.678[MHz]=442.1718[m]

λ/2=221.086[m]

よって、二次コイルのワイヤー長は、221.086[m]とする。

φ0.2mmのワイヤーをVU50パイプ（外径60mm）に巻くものとして、約1173回巻くことになる。その際のコイルの長さは大体270mm。

上下に余裕を持たせるので、巻きつけるパイプの長さは300mmとする。

次に、一次コイルについて考えてみる。

今回は、φ4mmのなまし銅管（断面積6.4sq）を使おうと思う。全体的にスケールアップするので、太さもこれまで以上にしたい。一次コイルはできるだけ抵抗の少なくなるように。

一次コイルの外径は、200mm前後とする。二次コイルの高さが300mm程度になるので、これまで作ってきたコイルと相似形、同じような縦横比にした。

巻き数は４回巻き、12mmピッチで巻く。

なまし銅管とMOSFETドライバとの接続は、手持ちの一番太い3.5sqワイヤーにして、銅薄板でクリップ状の引き出し金具を作る必要がある。