オゾン発生装置?(スパーク装置?)みたいな物を作ってみた

今日もT-semiのブログへお越し下さりありがとうございますm(_ _)m

T-semiで1番優秀な回路屋…になれたらいいなって思っているちょ〜しゅ〜です。

最近(結構前から?),地球上空のオゾン層が年々破壊されていると言われていますよね?オゾン層が破壊されると,太陽から放出される有害な紫外線諸々が地上に多く到達し,大変よろしくないと言うのは有名な話かと思います。これは危機的状況です。何とかしないと………………!

私はひらめきました。減っているなら作ってやればいいんじゃね?安直

そうだ,
オゾンを発生させる装置を作ろう!!!

ってな訳で,私の中で勝手に地球を救う画期的プロジェクトが始動しました(笑)

先ず,オゾンを作る方法をザックリ説明しましょう。
オゾンは酸素ガス中で無声放電をしてやれば生成されます。無声放電とは高い電位差の下で起きる,火花等を伴わず音が静かな放電の事です。
酸素は空気中から供給できます。なので,後は高電圧を生じさせる装置(回路)を作ってやれば良いわけです。

ではでは,早速作ってみましょ〜

※WARNING

ここで製作する装置はとてつもない高電圧を発生させます。とても危険ですので,作る際には十分注意して作業をして下さい。仮にこのブログを参考に装置を作って怪我や不利益などを生じたとしても,本サークルは一切の責任を負いませんのでご注意下さい。全て自己責任でお願いします。もちろん,この装置を悪用する(他人に怪我を負わせる等)のは以ての外ですのでやめて下さい。

今回高電圧を作る回路に「コッククロフト・ウォルトン回路(CWVR)」と言うものを使用してみたいと思います。(図1)

図1:コッククロフト・ウォルトン回路

コッククロフト・ウォルトン回路は20世紀のイギリスの物理学者であるコッククロフトとウォルトンによって考案された昇圧回路です。

この回路はコンデンサ2つとダイオード2つで1段(ユニット)の回路です。(図1は1段分)電源には交流電源を用います。交流とは周期的に電圧の向きが入れ替わる電流のことを言います。(逆に電圧の向きが時間によらず一定な電流を直流と言います。乾電池等が該当)

図1をもとに,昇圧する原理を簡単に説明します。ある瞬間に電流I1が流れると,ダイオードD2によってコンデンサC2には電圧がかからず,コンデンサC1だけ充電されて,電源と同じ電圧Vになります。次に交流電源の電圧の向きが変化して電流I2が流れると,今度はコンデンサC2にも電圧がかかるようになります。この時C1は前の瞬間に電圧がVになっていたので,コンデンサC2にかかる電圧は電源装置の電圧VとコンデンサC1の電圧Vが合わさって2Vとなります。これで元の電源電圧から2倍の電圧に昇圧出来ました。さらに,この段数を増やせば
(出力電圧)=(入力電圧)×2×(段数)
と言う風に昇圧量を増やすことも出来ます。

今回は5段でやってみました。なので昇圧倍率は10倍ということになります。

コッククロフト・ウォルトン回路を作るのに用意した部品はこちら。
・0.1μF 1kV フィルムコンデンサ 10個
・1.0A 1kV ダイオード 10個

図2:CWVR使用部品
普段のロボット製作では1000Vのものなんてほとんど使わないですから何だか新鮮です(^^)
ユニバーサル基板にハンダ付けをして…
図3:コッククロフト・ウォルトン回路 基盤
コッククロフト・ウォルトン回路完成!!
ちなみに5段にしたので,回路図はこんな感じです。(小さくて見づらいかもしれません(汗))
図4:5段コッククロフト・ウォルトン回路

回路も出来たことですしいよいよ高電圧を…,とその前に!

この回路は交流電源です。なので交流電源も作りましょう!!

交流電源を作るのに必要なものはこちら。
・使い捨てカメラ
・感電を恐れない勇気(priceless)

実は使い捨てカメラにはフラッシュ用に,直流を交流に変換して昇圧する回路が入っています。フラッシュ自体の電源は1.5V乾電池1つだけです。(乾電池は直流電源)しかし,1.5Vではフラッシュは光りませんのである程度の電圧まで昇圧してやる必要があるのです。
では,なぜ乾電池を使っているのに交流に一旦変換するのでしょう?それは昇圧にトランスというコイルを2つ以上接近させた部品を使っているからです。実はこの部品,流れこんでくる電流の向きや大きさが変化しないと昇圧をしてくれないのですよ… だから交流に変換するのです。

と言うわけで早速,使い捨てカメラの交流昇圧回路を取り出して改造しましょう!!

図5:使い捨てカメラ正面
このために使い捨てカメラを購入(笑)即行で全ての写真を撮り終えていざ解体。
図6:使い捨てカメラ注意書き

分解するな!!って書いてありますが見なかったと言う方向で(笑)

図7:使い捨てカメラ 注意

カメラの殻を割って回路が見えて来ましたがここで注意です。使い捨てカメラはフラシュを焚く際にコンデンサに充電をします。なので,その放電が完全に出来ていないと回路を触った時にビリッと感電します。かなり痛いです。(自分は小学生の頃,使い捨てカメラの電池欲しさに解体したら,基板に触って感電したことがありました(^^;)1分ぐらい手が麻痺しました(汗))

図7の「ここに注意」で囲んだ所が例のコンデンサの足がある所です。ここをニッパの刃等の金属(持ち手はプラスチックやゴム製等の電気を通さないもの。そこを持ちましょう)で触って放電します。放電が上手く行くとバチッと結構大きな音が出ます。(ビビった)念のため2,3回ぐらい触っておきましょう。

そしたらいよいよ交流昇圧回路を取り出します!

図8:交流昇圧回路 配線側
図9:交流昇圧回路 部品側

こんなのが出てくると思います。それにしてもかなり大きなコンデンサですねぇ。小学生の時にこんなのにヤラれたのかと思うとゾッとします。

ここからトランス,抵抗,透明なダイオード以外は全部取り外します。また,もともとコンデンサがついていた所から電源出力用の線を2本生やします。

図10:回路改造後 部品側

図11:回路改造後 配線側

また,図11の丸で囲った場所を導通させます。これで,交流昇圧回路の改造は終了です。乾電池1本を電源にして交流電源が取り出せます。でもこんなのむき出しで使うのは怖いですねぇ。何かケースがほしいなぁ…………!

図12:空の使い捨てカメラの殻

丁度良い物が有るじゃないですか!これをケースにしちゃいましょう。こいつをちょっといじってと…

図13:殻を再利用

出来ました!!ストロボの所から端子が2本出ていると思いますがここから交流電源が出力されます。もともとフラッシュ充電用のスイッチは電源装置のスイッチとして利用できますし乾電池のケースもそのまま利用できます。
ちなみに,この装置だけで乾電池1.5Vからどれだけ昇圧できるのか測ってみました。すると,出力は交流380V!!これだけでも大したものです。と言うことは,先ほど作ったコッククロフト・ウォルトン回路に繋ぐと380×2×5=3800V=3.8kVの出力が得られるということになりますね。元々の電源が1.5Vなので,結局約2,533倍の昇圧が出来ると言う事になります。凄い!!

それではいよいよ電源装置とコッククロフト・ウォルトン回路を接続してみましょう。高電圧が出ているか目で見て確認できるようにスパークさせてみたいと思います。

図14:交流電源とCWVRを接続

それでは行きましょう。スイッチオン!

バチンバチンバチンバチンッッ
スパークが出ました〜
実際の動画はこちら↓↓

これで高電圧が発生していることが確認できました。こうやってスパークを見てしまうともっと激しいのが見たくなってしまいます(* ̄ー ̄)ニヤリ

と言うわけで,今度は供給電圧を乾電池の1.5Vから電源装置の3.3Vに替えて実験してみましょ〜

電源を入れ替えてスイッチオン!
バチン……
あれ?1回しかスパークしなかったな?と思ったら,使い捨てカメラから煙が!!

どうやら入力電圧が高すぎて回路がこんがりと焼けてしまったようです(涙)まあ,元々乾電池1つで動く回路でしたからね。当たり前と言えば当たり前(−−;)

と言うわけで,オゾンを発生させる前に壊れてしまいました☆
まあスパークを発生させることが出来たんで私は満足しました。そもそも私は回路屋ですのでオゾンを発生させることよりも回路を完成させることに意味があるのです!!それに,きっとこのブログを見てくれた誰かがオゾン発生装置を作ってオゾン層問題を解決してくれることでしょう!!(他力本願)

と言っても,壊れてしまったのは悔しいです。次は使い捨てカメラのではなくちゃんとしたインバータを使いたいと思います。実はもう秋月電子通商で良さげなものを見つけました。
青色発光冷陰極管インバータ基板セット:秋月電子通商
ただこれはパワーが強すぎて今のコッククロフト・ウォルトン回路では焼けてしまいます。より強化する必要がありますね。

てなわけで今回はここまでにしたいと思います。かなり長くなってしまいましたが,最後まで読んで下さってありがとうございます。それではまた次の更新をお楽しみに〜

新歓連絡用

新ゼミ長です。
新歓関連のイベントのまとめです。
新入生の方々はぜひ参考にしてください。

4/13(土)12:00~
お花見
場所:東北大学 萩ホール前の広場
わからなければ部室に来るか、メールをください。

4/21(日)9:00~
入部説明会
場所:新サークル棟中庭会議室
分からなければ部室に来てください

4/24(水)13:00~17:00
文化フェスティバル
場所:C105
ロボットの展示や去年度のInRoFの映像の放映などを行う予定です。

※入部説明会とは
毎年行われるこのサークルがどのようなサークルなのかを紹介するための会です。
ほとんどの1年生のチームがここで結成されるので入部希望者はこの会に参加するとスムーズに入部することができます。
まあこの会に参加せず入部した先輩も普通にいますが…

本掲載内容は予定が変更になり、予告なく変更されることがあるかもしれません。
あらかじめご了承ください。

Androidアプリを作ってロボット制御を始めよう

プログラマが更新を行っていなかったようなので、私参號が更新を務めさせていただきます。

ロボットの制御を行うというと、真っ先に考えられるのがコントローラだと思います。
自作のコントローラを用いたり、またはPSなどの既存のコントローラを流用したり…
私たちが参加しているInRoFではコントローラを用いず、センサーを用いてロボットの制御をしています。

今回はセンサーなどによる自動制御ではなく、コントローラを用いた制御、
その中でも最近普及しているAndroid搭載のスマートフォンを用いてロボットを制御する方法をご紹介いたします。

と言っても今回はAndroidのロボットを制御するアプリケーションの開発について触れたいと思います。
AndroidのアプリケーションはJavaベースで開発されています。
私は本サークル、また正課の授業においてC言語しか触れたことがないのでAndroidのアプリケーションの開発は不可能ではないかと思っていました。
ですが今回ご紹介するのはJavaの知識が全く(殆ど?)無い状態でもAndroidのアプリケーションの開発が出来る
Processing
というものです。

このProcessingの特徴としては視覚的なフィードバックなので、
自分の書いたプログラムが正しいのかが即座に得られます。

こちらはAndroidアプリケーションの他、JavaベースのPCクライアント側のアプリケーションも開発でき、
また多くのライブラリがあるので、AndroidとPC間の通信が非常に簡単に行え、
PC側で処理したデータを元にロボットを制御することが出来ます。
Bluetoothを通信方法に用いた場合、SPP(Serial Port Profile)対応のBluetoothモジュールをマイコンのシリアル通信のピンに接続して直接Androidでロボットを制御することも可能です。

非常に簡単な説明となってしまいましたが、今後詳しく説明したいと思います。

8bitのPICでLEDを光らせてみよう☆

そろそろ、ゼミ長にblog更新を責付かれているので更新します。

何について書こうか迷いましたが。最近PICを始めたので、初心者なので、苦労した点、分かりにくかった点とかを書いて行って、後からPICを始める人が簡単に(?)PICを使うスタートラインに立てるように初心者なりに微力を尽くせたらなあと思い、つれづれなるままに書こうと思います。

今回は、題して、『8bitのPICでLEDを光らせてみよう☆』です。

まず、PICに書き込むために、以下のものを用意します。

・MPLAB X IDE(PICに書き込むプログラムを書くための統合開発環境です)
・XC8(C言語のコンパイラ。なぜか統合開発環境にもかかわらず最初からコンパイラは入っていないので、あとからMPLAB X IDEに入れる必要がある。)
・PICkit3
・ブレッドボード
・LED
・330Ωの抵抗

今回は、PIC16F877Aを使ってLEDを光らせてみたいと思います。

まず、MPLAB X IDEとXC8をダウンロードします。手順はgoogleでMPLAB X IDEと調べると、Microchipのサイト内のダウンロードページにたどり着きます。
http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/family/mplabx/です。

このページの下のほうに行くと、ダウンロードできます。

うえの画像のオレンジで囲んだものをダウンロードします。

MPLAB X IDEをインストールします。基本的に、I agreeを押していけばOKです。

インストールしたら、次に、XC8もインストールしておきます。

インストールし終わったら、PICkit3をPCにつなぎMPLAB X IDEを起動し、左上のNew projectをクリック→Micriochip Embedded→Standalone Project→Next

(画面の画像と少し違う点が今まであったかもしれませんが、あんまり気にせずに進んでください。)

deviceからPIC16F877Aを選んでNext→Select toolでPICkit3を選びNext
ここで、XC8がインストールされていれば、Select compilerにXC8が出ているはずなので、XC8を選んでNext

適当にProject nameを入力してください。今回はLEDにしましょう。
下のほうにEncodingとありますが、これをISO-2022-JPにすると、コメントアウトで日本語が使えるようになります。
Nextをおします。
Projectが作成されました。次回は実際にLEDを光らせてみようと思います。