計測・制御関係

2014年5月14日 (水)

Twitterで Linear Technology にマークされた・・・

昨日LTSpiceで音楽なんておバカな事してましたが,今日恐ろしい事が起きました。
ふと見たら,フォロワーが増えてたんです。
誰だろう?と思ったらね・・・


Linear Technology @ LTspice さんでした(-w-;


・・・・
・・・・

・・・・(((゚w゚;)))


ヤヴェ,LTにマークされたwwww


つか,商売的にロックオンされたんでしょうけれどね (´・_・)y-゜゜゜


機械的に検索してフォローしてるんでしょうね。

まぁ,Linear Technology のも悪くないんですが・・・
その・・・
個人的な好みは・・・


Analog Devices なんだよね(-w-;


てか,私のLTSpice君ってばこんなことになってます。

Spice_model

Analog Devices,National Semiconductor,NJM(新日本無線),On Semiconductor,Texas Instruments・・・


もはや,LTなSpiceじゃねぇ!(-w-;


LT・・・LTねぇ・・・


パワー系のプロダクトしか使わないなぁ(・_・`ゞ


LT1170は使った事ありますが,Linear Technology ってそれぐらいしか記憶が無い。
Linear Technology のプロダクトラインナップ的に考えると,高速OPアンプは Analog Devices から探すし,一般的なOPアンプは新日本無線。
ADコンバーターは Analog Devices だし,RS-232なんかのドライバーは Analog Devices か Texsas Instruments,Microchip だなぁ・・・


てか,ジャンクにLTやADの部品なんか乗ってたら『わぁ~♪いい部品が乗ってる♪』とかキャピキャピするわ(・_・`ゞ


つか,LTもADも取り扱いが少ないのよね(・_・`ゞ


それでも,Analog Devices はADコンバーターが割りと手に入るから記憶に鮮明ですが,Linear Technology って『あ~,なんか高性能アナログ・・・だっけ?』見たいな,ぼんやりとしたイメージです。

あと,なんか高価なイメージがあります。
と言うか,私が求める性能でフィルターをかけちゃうと割高になってしまうようです。
コレも考えようで,私がほしい性能をちょうどいい具合に持ってるデバイスが Analog Device に多く,ちょうどいいもんで値段も手ごろ。
Linear Technology だと高性能で高価なデバイスになっちゃうようです。


まぁ,なんにせよコレといって Linear Technology に悪いイメージはありませんが,同程度の性能の部品があったら私は Analog Devices 使うでしょうね (・_・`ゞ

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2014年5月 7日 (水)

再測定

さて,測定アダプタが出来たので再測定して見ました。
あのままだと電源のノイズを拾ってしまったので,22kと0.022μFでローパスフィルターを作り,昨日の回路のR3(2SA1015のコレクタにつながった1kΩの抵抗器)に並列に接続。
その出力で測定しました。

結果はと言いますと・・・

Measuring

とりあえず,こんな値を観測。

『Hz』ですから『cycle/sec』です。
CBR250RRはグループ点火(1番気筒と4番気筒,2番気筒と3番気筒はそれぞれ同時に点火する)で,圧縮工程と排気工程でスパークが飛びます。
なので,1回転に1回スパークコイルが駆動されます。

と言うわけで・・・

307.7Hz × 60sec = 18,462rpm


あ~ぁ,17,800rpm以上回っちゃったよ(-w-;


まいったね,やりかたの何処に問題があるのか考えなきゃ・・・
ふふふ・・・


面白くなってきたねぇ(゜∀゜♪


ただ,写真でご察しの通り,タコメーター君ってば・・・

Measuring_4

スッゲーずれてる(-w-;


ついでに言うとこのメーター,応答がたまに足りてません(・_・`ゞ
メーターとしては十分に応答するほうですが,CBR自体がレスポンスが良いので1速全開とか空ぶかしだと追いつきません。

というか,いつもはこんな所指す頃にはリミッター引っかかるのですが・・・
でも,エンジンの音はいつもどおりの音程・・・
う~ん・・・


とりあえず,このメーターは1,000rpm位はずれがあると思ったほうがいいようです(--;


さて,今回の写真,こんなものを狙って撮れるわけありません。
測定のサイクルが結構速いので,動画で撮影しました。

と言うわけで,測定風景をまとめてみました。



はい,こんな馬鹿レスポンスで狙って写真撮れるわけ・・・


ねぇだろ!(-w-+


とりあえず,リミッター引っかかった後も299.4Hzや301.7Hzを観測していますので,17,800rpm(296.7Hz)って事はなさそうです。

動画の中で説明がありますが,周波数カウンターは一定の時間内に何回パルスが入ったか?でカウントしています。
その他,パルスとパルスの間の時間から逆算して周波数を求めている物もあります。
そのため,周波数が変化してしまうと『過去○○秒間の平均値』『前のパルスと今のパルスの間の平均値』を表示してしまいます。
なので,表示が出た瞬間の真の値を表示しているわけではありません。

今回の場合は回転数が上昇している最中なので,それより前,もっと回転数が低い時からの平均値になってしまいます。
また,リミッターに引っ掛けると点火が止まりますので,その分パルスの回数が減ります。
そのため,リミッターが引っかかっている最中は低い値が表示されます。
その中でも301.7Hz,18,102rpm相当の指示や,299.4Hz,17,964rpm相当の指示が出ています。

これらの事を考えると,17,800rpmと言うことはなさそう・・・というより,『無い』ですね。
今現在の結果としては,『正確な値は取れなかったが,18,462rpmは観測できているので17,800rpmではない』って感じです(・_・`ゞ


さて,とりあえずリミッターがかかる点の実機の値は取れた・・・というか,今つまづいている値ではない事は分かりました。
もうちょっと弄って見る事にします。

・・・っても,実際にイグニッションユニット作るとしたら18,000rpmでリミッターかけるだろうな(--;

ちゃんと回っていることが分かった今としては,あまりその数値に拘りはありません。
ましてや,最大トルクは11,500rpmで,最大出力は16,500rpmで出ます。

何も,ギリギリなポイントに足を踏み入れる,チキンレースみたいな事をする必要はあまりないのかなぁ~と(・_・`ゞ

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2014年5月 4日 (日)

謎多き点火ユニット

さて,解析の始まった点火ユニットですが,色々と謎が・・・
その中で一番謎なのがレブリミッターです。

まぁ,まずは分かった事から。
パルスジェネレーターの角度ですが,こんな事をして見ました。

Img_5557

ピックアップコイルにテスターをつなぎ,クランクシャフトをぐるぐる回してみました(笑
何でしょうね,私のバイクって何時も『電気の』測定器がつながってる気がします(-w-;

何時も傍らにあるのはテスターとオシロスコープって言う・・・ね?(苦笑

Img_5558

で,結果はこんな感じ。
Tと書かれている場所がTDC(上死点)です。
で,そのほかの印は電圧が+から-に振った場所です。

エンジンが回っている時は中のボルト・・・フライホイールをクランクシャフトに固定しているボルトなのですが,それが時計回りに回ります。
なので,パルスジェネレーターからのパルスの3つ目と4つ目のちょうど真ん中,3つ目のパルスの15度先の位置がTDCになるようです。

CBR250RRは4気筒なので,その180度反対側も上死点になります。
そこはと言うと,最後のパルスの15度先になります。

つまり,こないだの予想,あってたみたいです。

いや,あってるとなっちゃうとね・・・


10,000rpm時の進角,マジで40度越えじゃねぇかよ(-w-;


ノッキングとかしないんですかね?
まぁ,エンジンの設計や燃調のセッティングしだいではありますけれど・・・
それにしても,びっくりです。



さて,分からない点。

時折見かける話なのですが,CBR250RRは実は19,000rpmでは回らないというもの。
その話によれば,17,800rpmでレブリミッターがかかると言います。
まぁ,中には『ハッピーメーターだ』とか『HRCが云々・・・』なんてのもありますが・・・
言い分としてはシャシダイにかけると,そこで点火が止まってしまうというものです。

ところが,中にはちゃんと19,000rpmまで測定されているデータもあります。
そうでなくても,18,500rpmまで測定されてるとか,17,800rpm以上まで測定されているデータも。

因みに,測定器と言いうのは,指示が少し遅れます。
回転数を上げている最中であれば実際よりは少し低い値が,回転数を下げている最中であれば実際より少し高い値が表示されます。
コレは回転を測定する計器に限らず,どんな計器でも発生し,瞬時値には必ず多少の誤差があります。
コレは変化が急激なら急激なほど誤差が大きくなります。
そんなわけで,レブリミッターまで計ったのに19,000rpmだったり,19,000rpmまで計ったのに18,500rpmと言うのは誤差と言えば誤差です。

ただ,17,800rpmはいくらなんでも誤差とは言えないでしょう。
パワーチェックをしている様子を見ると,6速まで入れてレブまで回しているように見えます。
はて,何でココで引っかかっちゃうのやら・・・

で,困った事に解析を始めると17,800rpm相当の信号を入れると点火が止まってしまいます。
ありゃりゃ?ホントに17,800rpmしか回らないのか?

・・・と言いたいところなのですが,過去に回転数を測定した事があり,実際に19,000rpmまで回っていました。
気になったので,今日,もう一度測定して見ましたが・・・
そしたら・・・う~ん・・・


やっぱ,19,000rpmで回ってるなぁ(--;


イグニッションコイルにオシロをつなぎ,点火の間隔を見ていたのですが,点火間隔が3.1msecの時にタコメーターを見ると19,200rpm位を指しており,殆どぴったりです。
17,800rpmであれば,点火間隔は約3.4msec程度となり,0.5msec/divで見ていたので,それは流石に見間違える事はないでしょう。
また,オシロスコープは誤差が結構あるといっても,事前に信号源に繋ぎ調整してから測定しています。

まぁ,大事なところなのでもう一度ぐらい確認したいところですが,もう計ったの2回目だしなぁ(・_・`ゞ

あ,ちなみに・・・
CBR250RRって10,000rpm位から急激に発熱が増えますので,同じようなことをやる場合は手短にやるか,しっかりとラジエターに風を送ってください・・・


てか,今日だらだらやってたら,うっかりオーバーヒートさせてしまいました(-w-;


エンジンは大丈夫でしたが,冷や汗物でした(--;

まぁ,それはさておき,やはり19,000rpm回るようです(・_・`ゞ
となると,何で17,800rpmで点火が止まってしまうのやら?
何が原因なのかなぁ・・・


う~ん,困りましたねぇ・・・

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2014年5月 2日 (金)

スパークユニット解析開始

さて,先日スパークユニットの話をしましたが,実際にやって見ることにしました。

ためしに昨日もテストして見たんですが,PCのオーディオ出力が何故か反転してたり,微妙に足りなかったりしたので中断していました。
で,中断したついでなのでCBRにオシロスコープをつないで,ピックアップコイルの信号を見てみることにしました。

Pickup_1500rpm_5v_10ms

(X = 10msec/div,Y = 5V/div,1500rpm)
※トリガーがなかなか安定せず,動画で撮影して2フレームを重ね合わせています。

見てみると,波形としてはノコギリ波に似ています。
電圧はと言うと,アイドリングで5V程度です。
思っていたよりも電圧高いですね(--;

さて,せっかく波形が分かったのですから,より現実の近い模擬入力を作ってみます。

Cbr250rr_pickup3

今度はこんな感じ。

Cbr250rr_pickup4

V1でノコギリ波をつくり,V2で歯抜けを作っています。

さて,あとはオーディオ出力の電圧の問題。
ちょこっと回路を足して,仕上がりはこんな感じ。

Img_5556

なんかICが乗っかって,複雑そうな感じになってきていますが・・・回路としては,OPアンプで作った反転増幅回路です。
ストックにあったNJM4560を使った増幅度 Av=4.7 の反転増幅回路です。
電解コンデンサやらセラミックコンデンサがくっ付いていますが,PCのATX電源を使ってテストしているのでそのノイズ除去です。

で,こんな感じでテストして見ると・・・

Img_5553

(CH1 = Coil-IN,CH2 = CLY1-OUT,CH1+CH2,1500rpm相当)

私の使っているオシロは2チャンネル同時に見るのに『DUAL』と『ADD』と言うモードがあるのですが,DUALは『ALT』の動作をするようです。
なので,DUALするとそれぞれ別々に掃引されるのでタイミングが微妙にずれてしまいます。

なので,ADDモードで表示しています。
ADDモードだとCH1とCH2の電圧を足しあわせたものを表示します。
なので,こんな表示になっています。


うん,つまりウチのオシロはCHOPモードがないっていうね(-w-;


さて,この画面の意味ですが,山がたくさんあって途中で急に下のほうへストンと落ちていると思います。
この落ちている所がイグニッションコイルを駆動しているタイミングです。
で,元に戻る部分,イグニッションコイルがOFFになった時にプラグに火花が飛びます。

この写真では1,500rpm相当の模擬入力のときですが,9個ある山の最後の山ののぼりの途中で元に戻っています。
山のくだりの0Vの瞬間がピックアップコイルの前にジェネレーターのでっぱりがある時で,上りは次のでっぱりが来るまでの期間です。
CBRのサービスマニュアルを見ると,1500rpm時の点火は BTDC 23度との事なので,どうも最後の出っ張りの10度ぐらい先がTDCのようです。

では,模擬入力を変化させて見ます。

Img_5554

(CH1 = Coil-IN,CH2 = CLY1-OUT,CH1+CH2,10000rpm相当)

今度は10,000rpm相当です。
最後の山の手前の山の下りの途中で戻るようになりました。
元に戻るタイミングが早くなった,つまり進角されたと言うことですね。

ちょうど0V付近で戻っていますから,ジェネレーターの最後の出っ張りの一つ手前の出っ張りとなります。
出っ張りの間隔は30度毎なので,最後の出っ張りの10度先がTDCだとすると・・・


え?BTDC 40度?(((゚w゚;)))


うん,たぶん違うんだろうな。
多分,最後の出っ張りがTDCで,多分これはBTDC 30度なんだろうなと(--;

まぁ,この辺はもう少し確認して見ます。


さて,テストの途中,掃引時間を弄ったらこんな表示に。

Img_5555

2回転点火したら,2回転お休みしています。
『何だろう?』と考えたら,そう言えば・・・


わたし,速度リミッターの配線つないでませんでした(爆


6,000rpm位からこんな感じになり,速度リミッターが作動中は6,000rpm付近から点火が歯抜けになるようです(-w-;
このまま15,000rpmを入力すると点火が完全に止まります。

点火が止まるのはリミッターの動作でしょうが,それ以外の歯抜けや低回転で普通に点火するのは,配線の不具合で速度リミッターの入力がなくなった場合でも走行は可能にするためでしょう。
CBRであれば,6,000rpm回れば6速で70km/hは出ますから,とりあえず走行は可能です。

え?解除?


だから,子供だましな方法で解除できるって言ってるでしょうが(・_・`ゞ


CBR250RRは,スピードメーターに190km/hになると作動する光電スイッチが入っています。
なので,ちょこっと配線弄ると簡単に解除できます。
NSR250R(MC21)の場合はスピードメーターにそのような仕掛けはなく,その代わりシフトポジションと回転数から計算して速度リミッターがかかります。
MC28だとスピードメーターのデジタル化に伴い,速度パルスが入っているのでそれでリミッターをかけていたと思います。

まぁ,リミッターって大抵この3パターンですね。
NS-1はMC21と同じ方法でリミッターがかかります。
で,NS-1はMC21のようにシフトポジションで制御が変わるわけではないので,シフトポジションセンサーを弄ると解除できちゃいますね。


あ,別にリミッター解除を推奨しているわけではなく,『こういう制限による規制ってアホだよね』と言う話です。


構造も子供だましなら,『どうせこいつらやるんだから制限してやる』って言う発想がそもそも子供だましです(・_・`ゞ
取り上げればいい,そんなのでうまく行くわけないでしょうが・・・
コレだから3ナイ運動世代は・・・

個人的には『大嫌いな悪しき発想』の一つだと思っています。
ていうか,出来なくしているだけで,『したい』気持ちに向き合う事から逃げているだけです。ホント,意味がないです。
反面,やらかすやつがいるのも確かで,中にはいい年こいてやらかす,つまりいい年こいて言う事を聞かないのがいるのも確かです。


リミッターって,そう考えると結構意味が深いんですよね・・・


さて,なんにせよデータを取る準備は出来ました。
ちょこっと弄って見ようかな・・・


※念のため・・・『○○とショートすればいいだろう』と適当に配線をつなぐと,多分,スパークユニット壊れます。

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2014年4月30日 (水)

ミリミリ準備中

スパークユニット(点火ユニット)を見つけたので,なんだか妙にやる気が出てきてしまった今日この頃。
こんな物を描いてみました。

Cbr250rr_pickup1

コレを実行すると,こんな結果になります。

Cbr250rr_pickup2

何かと言うと,コレの代用です。

20110130161048

(昔どこかから拝借してきた写真)

何かと言うと・・・


CBR250RRのピックアップコイルと,お相手のパルスジェネレーターです(・ω・


エンジンの点火は,クランクの回転をパルスにして拾って『今何度か?』を検出,そこから計算して点火したいタイミングになるとスパークコイルを駆動して高圧を生成,スパークプラグで火花を飛ばします。
原付や単気筒エンジンではクランクシャフト1回転に1回ですが,多気筒エンジンや,点火のタイミングがシビアな高回転型エンジンでは1回転に数回パルスが入ってきます。

で,CBR250RRの場合は上の写真のようなパルスジェネレーターが付いています。
180度を6等分しているので30度おきにパルスが入ってきますが,そのうち3箇所が歯抜けになっています。
この歯抜けはTDC(上死点)の検出の為に歯抜けにしているのでしょう。
『歯抜けの次のパルスがTDC』とか『歯抜けから3つ目のパルスがTDC』と言う風にTDCを検出しています。

この方法は自動車でも使われており,コレによりTDCセンサーを省略している車種もあります。
また,『クランクシャフト』ではなく『カムシャフト』に設置する事により,『TDC』ではなく『1番気等の圧縮上死点』と言う検出を行っている場合もあります。

カムシャフトはクランクシャフトが2回転すると1回転します。
なので,カムシャフトの1回転はエンジンの全工程に相当し,カムシャフトの位置を検出すればエンジンが今どの工程なのかが分かります。
後はカムシャフトの角度から計算すれば,4気筒だろうが3気筒だろうが今どこの気筒がどの工程の何度の位置なのかが分かります。
1番気筒の圧縮上死点からカムシャフトが半回転すれば1番気筒は排気上死点ですし,4番気筒は圧縮上死点です。

ただ,カムシャフト側のみにセンサーをつければ一応検出は可能ですが,問題点として,タイミングベルトが間に入ってしまうので,運転状況により微妙にクランクシャフトと微妙にズレが出ます。(タイミングチェーンの方がズレは・・・少ない?)
また,一つのセンサーからの信号で全ての情報を得るため,計算の量が増えます。

因みにCIVICはクランクに設置されたクランク角度センサーで正確なクランクの角度を,カムシャフト(ディストリビューター内)に設置されたTDCセンサーと気筒判別センサーで工程を検出しています。
でも・・・気筒判別センサーの位置調整すればTDCセンサーはいらない気はするけれど(-w-;
気筒判別センサーの次のパルスはクランク角0度とすれば,なんかいけそうな気がする・・・
確か,気筒判別センサーは1番気筒の圧縮上死点を検出してるんだったと思います。


さて,LTSpiceで波形は作れますが,それをどうやって出力し,スパークユニットに入れてやるか?ですが,種明かしは右下にある『.wave~』の部分です。
.waveはシミュレーション結果をWAVファイル(Liner PCM)に書き出すコマンドです。

・・・もうお分かりですね?


作った波形でWAVファイルを作成し,PCのPCM音源から出力します(・ω・♪


後は再生速度を変更できる再生ソフトを使用し,速度を変えれば好きな回転数の模擬信号を与えられます。
ヘッダーのサンプリングレートを弄っても作れますね。

正弦波であれば~15kHz程度までの信号なら,ウマく活用すればパソコンのサウンドカードを信号源として使えます。
ただ,出力回路にフィルターやACカップリングがあるので,矩形波や三角波,パルス等ではデータの通りには出力されません。
あくまで簡易信号源ですが,今回のように波形にシビアでない場合は便利です。


さて,模擬信号は作ったので,ちょこっとやって見ようかな?

最後っ屁に無駄知識。
LTSpiceにはFM変調とAM変調のモデルがあり,その辺をうまく使って,今回使用した.waveを使うとLTSpiceをFM音源に出来ます(笑

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2014年4月22日 (火)

地味に設計が続いていたり・・・

電磁弁を設計してるのがだんだん楽しくなってきてしまった今日この頃。
たまに違ったもの設計すると面白いですね。
まぁ,どうしても制御って機械や物理の知識も必要になもんで,ナンダカンダで知識があることに気が付いた感じです(-w-;

さて,しみじみ考え始まると色んな事が。
電磁弁への流路を作ろうとすると,サーモスタットケースに新たに流路を作るわけなんですが,サーモスタットケースが小さく,どうも1/8B(6A)の継ぎ手が限界のような気がする。
溶接やロウ付けをすれば好きな径で空けられますが,いきなり最初からは気が引けます。

1/8Bとなると,配管外形は約10mmですので,ホース継ぎ手はどんなにあっても内径8mmぐらい・・・と思ったら,12mmとかってのがありました(笑
でも,継ぎ手の穴は8mmぐらいしかなく,ホント,つなぐのに無理やり作った代物のようです(-w-;
まぁ,現実的には8mm程度かな?と。
となると,シートのポート径は8~10mm程度になります。

冷却水圧力は1.1kgf/cm2なので,差圧はどんなにかかってもその値になります。
サーモスタットケースはラジエターキャップから10cm程度低い位置についており,1次側はシリンダーで,その更に1次側はウォーターポンプ。
ウォーターポンプもそんなに揚程はなく・・・と言うか,到底揚程が高いように見えるインペラではなく,実際はたいした差圧は無いでしょう。
最悪条件として考えても,加圧された系統ですから大気圧との差が最悪条件になり,少し多めで1.3kgf/cm2で見積もったとして,プラグが受ける力は0.65~1.02kgfとなります。


・・・てな感じで,結構マジで設計してたりします(-w-;


ざっくりと構造はまとまってきたのですが,全てを市販品・・・と言うか,ホームセンターにある部品で何とかしようとすると,やはり『あっちが・・・こっちが・・・』とうまくいかない。
どこかは自分で作って,自分の都合の付くところを作って逃げたいところです。

どこかないかなぁ~,と考えたら・・・

Img_5532

こんな事して見ました(笑


いや,これネタに走ったわけではなくて,コレなら作れるなと(-w-;

バネの線材と言うとピアノ線やバネ鋼鋼材なんかが使われますが,ステンレスも使います。
弾性もそこそこあり硬く,何より腐食しにくいので条件によりステンレスでバネを作ることがあります。

主にSUS304で,その中でもSUS304-WPBと言うものを使うようです。
WPBと言う枝番が付きますが,基本的にSUS304と大きくは変わらないそうです。
また,中には更に耐食性の高いSUS316やSUS631も使うようです。

って,析出硬化系ステンレスのバネって,どこに使うんだろうね(-w-;

海水は・・・オーステナイトフェライト二層組織系じゃなかったっけ?
昔,海水の配管に使ったけど,びっくりするぐらい高かったっけな(--;

で,SUS304の細い線なら手に入るわけです。
ホームセンターなどで売っているステンレスの針金は,通常SUS304です。
かつ,SUS304であれば冷却水内でもたやすく腐食することはありません。


んじゃ,作っちまえと(・ω・


と言っても,バネの職人じゃないんで,やっぱりそこは素人精度ですけどね(-w-;
別に製品作るわけではないので,『素人精度じゃダメ』ではなく『素人が作る前提』で寸法を決めてしまえばよいわけで(ぉぃ

で,バネもちゃんと計算式があります。
その辺の説明は他のサイトにお譲りしますが,そのことを調べ事してたらちょうどいいソフトを発見。

設計ハンドブックばね設計プログラム ばねぴょん

このソフトを使って先ほどのバネを計算(数値を変えながら逆算)して見ると・・・

Sov_2

こんな感じらしいです。

密着になる荷重は1.7kgfだそうです。
押して見ると,2kgf位で押しているときの感触です。

適当に作ったからすぐダメになるかな?と何度か押しては放しを繰り返してみましたが,自由長は変化せず。
おぉ,ちゃんとバネになってる。

なんとなくですが,それっぽいものは出来たようです(・_・ ゞ

後は先ほど算出したプラグが受ける力に足りる分だけプリロードをかけ,縮めて組み込めばOK。
そこからソレノイドでストロークさせる長さを考慮し,プリロード時の長さがボディーに合うようにすればOKです。
この際,ストローク時に密着ではなく,多少隙間が開く条件にすれば,多少まきが不均一でも引っかからずに動くかな?と思います。


・・・と,半分ネタだったはずが,結構まじめに設計し始まっちゃいました(-w-;

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2014年4月21日 (月)

またつまらぬ回路を・・・

昨日,『電磁弁で・・・』『電磁弁,作れない事は無いけど・・・』なんて書きましたが・・・


うん,性能気にしなければホームセンターに売ってる材料で作れるな,と(-w-;


ちょっと考え中なのは,ボディーでしょうか?
あ,ちなみにバルブ,弁の部品の名称ですが,以下のようになっています。

Valve2

(本山製作所 01型,05型,83A型,83型,89型グローブ弁取扱説明書より)

多少呼び名が違う事もあり,以下のような場合も・・・

Valve

(Azbil (山武) CV3000 Alphaplus トップガイド形単座調節弁 製品仕様書より)

う~ん,工装さん所も行ったけど,登録しないと資料が見れなかった・・・


で,ボディーと言うのは流体の流れる部分の,外側のガワのことです。
プラグ・シートが流れを調節する部分で,まとめて『弁体』とも呼びます。
プラグから伸びたステムを上下させて流れを調節するのですが,中の流体がステムの部分から漏れ出してこないようにするためのパッキンがグランドパッキンです。


で,今回作ろうとした電磁弁はソレノイドのプランジャー(鉄心)をボディーの中に入れてしまうかと。
流体の中に入れてしまうので腐食は考慮しなければいけませんが,グランドパッキンが不要ですし,ボンネットもホントに蓋にでき,つくりが簡単です。

で,ボディーその物をプラグシートとし,プラグはソレノイドのプランジャーの下にゴムシートをくっつけようかと。
そうすれば,ゴムは柔らかいので多少加工が甘くても流れを止められますし,ソフトシートなので漏れも殆どありません。
本音を言うと,そんなにダダ漏れしなければいいし,そんなに差圧は無いので,メタルタッチでもいいかなぁ~とも思ってますが・・・

後はそれをどういう風に構成しようかな?そしたらボディーはどういう風につくろうかな?と言う感じです。


あ,本気でつくろうとかって訳ではなく,うまい方法が考え付いたらつくろうかな?ぐらいの話です(-w-;


で,もう一つ作らなくてはいけないのが,ソレノイドのコイルです。
簡単に考えればエナメル線をぐるぐる巻けばいいのですが,駆動電圧をどうしようか?と。

バイクなので直流で動作させるのですが,コイルに直流をかけるとコイルのコアの中に磁束がドンドンたまっていきます。
このとき,電流は徐々に増えていきます。
で,コアに入る磁束には上限があり,それを超えるとコイルは磁気的に飽和します。
こうなると,『コイル』ではなく『ぐるぐる巻いた電線』になり,電線でショートしているのと同じ状態になります。
なので,大きな電流が流れてしまい,この時電流を抑えるのはエナメル線の抵抗だけになります。

さて,それではエナメル線の抵抗は?というと,太さ0.35mm,長さ10mで1.7Ω程度(25℃,計算値)しかありません。
コレに12Vをかければ,7A近くの電流が流れてしまいます。
色々探して見るも,一番細いもので0.2mm,コレを10mでも5Ω程度,2.4A流れます。

電流を気にするのは,バッテリーの問題もあるのですが発熱の問題です。
2.4Aでも約30W,7Aでは約80Wとなり,コレがそっくりそのまま熱になります。


多分,コイルが焼けますね(-w-;


そこで本日のタイトルです(笑

単純に考えれば電圧を下げれば電流も減り,二次曲線的に電力が減る=発熱が減るのですが,今度は電源回路が必要になります。
シリーズレギュレーターを使うとそれ自体が発熱しますし,効率が悪くなります。
だからと言って,スイッチングレギュレーターなんかを載せるのもメンドクサイ。

で,ふと『スイッチング』で『電圧で抑制しようとするからめんどくさいんじゃ・・・』と。

先ほど書いたとおり,磁束が飽和するまでは徐々に電流が増えていきます。
この段階で電源を切ってしまえば飽和しません。

ならば!と,ハイ!

Solenoid_driver

その物ずばりな感じで!(爆

回路としては,モーターのチョッパー制御に近いですね。
電流が増えてくるとコンパレーターがトランジスタをOFFし,たまった磁束は電流となってD1から流れて減っていきます。
スイッチング電源のフライホイールダイオードみたいなものですね。
ついでに言うと,D1は逆起電力からのトランジスタの保護の意味もあります。
で,磁束が減れば電流も減り,またトランジスタがONしますので電流が増えていき・・・・以下繰り返しです。

Solenoid_driver_2

※↑画像をクリックすると大きくなります。

動かして見るとかこんな感じです。
緑がコイルの電流,青が電源からの電流です。
コイルの電流が脈動するのは,コンパレーターがバタつかない様にヒステリシスを持たせているからです。

見ての通り,電流はぽつぽつとしか流れませんので,無駄に熱として捨てる事はありません。
で,ONかOFFなので発熱も殆どありません。

うん・・・


我ながら,うまく出来たような,くだらない様な(-w-;


まぁ,何はともあれバルブ本体を作れないことには始まりません。
さて,うまくいくかな?

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2014年4月20日 (日)

いっそ,ソレノイドバルブつけますか?

さて,飽きもせず今日もCBR250RRの冷却系ネタです(苦笑

昨日はアッパーホースを手直しし,テストをかねて少し走り,給油をしてきました。
あぁ~,なんかココ最近テスト走行ばっかり。
そろそろヘルメットに『常に試作品』とか『365日,テスト走行中です』とか,ステッカーでも貼ろうかね?(--;

で,結果はと言うと,当然ですが温度は変わらず。
温度の下がり方は・・・気持ち少し速くなったかな?と言う感じです。
以前のラジエター,汚れてはいましたが,そんなに性能は落ちていなかったようです。


あ,因みに前のラジエター,緊急用予備にとっといてあります(-w-;


今回の整備は,ラジエターファンがちゃんと回るようになり,温度が保たれるようになった事が大きかったかな?と思います。
とりあえず,オーバーヒート寸前にはならなくなりましたからね。
その他,熱電対の温度計で実際の温度を測ったり,温度計の特性を確認して実際の温度が分かったのも大きかったかな?と。


あ,温度計の特性と言えば,ふと気になった事が・・・

Img_5528_2

こんな風に落書きして見ると,60~80℃の間隔と,80~90℃(80℃の次の目盛り),90~100℃(その次の目盛り)の間隔が殆ど同じように見えます。
あれ?と思い,さらにこんな落書きを・・・

Img_5528_3

えぇ~っと・・・なんかいい感じに等間隔になりました(-w-;


以前確認した結果と照らし合わせると,この目盛りで行けば100℃の時は実際は95℃,110℃は105℃,120℃は113℃といい感じの指示になります。
まぁ,私が設計したわけでは無いので『こっちが正解』ともいえないのですが,どうもこういうことなんじゃないか?と。


いずれにせよ,目安としてはこっちの目盛りの方が実際に近い感じです(-w-;


さて,気温が高い時は調子のいいNSR250Rのサーモスタット。
でも,気温10℃を切るような時はやはりオーバークール気味。
そこの所にきて,100℃は考え物ではあるものの案外平気なCBR250RRのMC14E型エンジン。
う~ん・・・

色々考えたのですが,一旦CBR250RRのサーモスタットに戻そうかと(・_・`ゞ

色々と使えそうなサーモスタットを探して見たのですが,KAWASAKIもYAMAHAもSUZUKIも不思議な物で,みんなCBR250RRと同じあき始め82℃。
SUZUKIだとF6A(軽自動車のエンジン)も82℃だそうです。
なんでも,GSX-R600なんかと品番が同じそうです。


あ,HONDAとSUZUKIは自動車も作ってるんで,たまに自動車とバイクで同じ部品を使っている事があります(-w-;


まぁ,部品も同じだったりしますが,部品コードとかも同じだったりしますね。
部品コードに関してはどのメーカーも部品ごとに大体同じ番号です。
HONDAの品番って『部品コード - 機種コード - 改定番号』となっていますが,エアクリーナーだと部品コードは大抵は『17210』か『17211』です。
なのでこんな感じに・・・

17210-KAZ-000 : CBR250RR
17210-P2J-000 : EK3 CIVIC VTi,CIVIC FERIO Vi
17211-KV3-780 : NSR250R
17211-ZL8-023 : F220(小型耕運機)等

・・・と,なんだか同じような番号に。
なので,機種コードや改定番号をちゃんと見ないと似て非なるものだったりします。


なんつったって,耕運機も部品コード同じですからね!(-w-;


HONDAは機種コードがあるのでまだ分かりやすいですかね。
因みにF220のエアクリーナーは,CIVICのエアクリーナーをそのまま小さくしたような形状です。
色もお馴染みのエメラルドグリーンです(笑


さて,そんなわけで困っちゃったのですが,アフターパーツを見てもローテンプサーモってバイクだとあまり見つかりませんね。
自動車だとお約束的な部品なのですが・・・
GPZ900用のものは見つけましたが,どうもサイズが違うように見えます。
どこのメーカーも,大型になると軽自動車と同じサイズのものを使っているようです。

さて,どうした物かと思い色々考えて見たのですが・・・
う~ん・・・

Cbr250rr_cooling_sov

こんなのどだろう?と。

赤の部分が追加する部分です。
要は,サーモスタットをバイパスする電磁弁(Solenoid Operated Valve,SOV)をつけてしまおうと。
ただ,あまり大きな電磁弁をつけると,開いた途端に一気に冷却水がラジエターに流れてしまい,一気に冷えてしまいます。
なのでサーモスタットは残し,小流量をサーモスタットより先にバイパス経路から流すと言うものです。
サーモスタットが開いている時は,サーモスタットの流量に下駄を履かせるようになります。

コレなら電気で操作するので,温度設定を自由に行えますし,『冬場は使わない』と言ったことも簡単です。
また,サーモスタットは残るので,SOVが故障して流れなくなってもサーモスタットから流れていきます。
逆もしかりで,SOVからも冷却水が流れるのでサーモスタットに不具合が出てもある程度バックアップが利きます。


ただ,これまたうまくいかないのがSOVはAC100VやAC200V,DC100,DC24Vと言うものが殆どです。
コレは計装で使う電圧で,電磁弁は計装品なので当然計装の電圧に合うように出来ています。

なので,電磁弁も作ることになります(爆

まぁ,水道の蛇口の部品使ってウマいこと作れそうな気はしますが・・・
うん,ハンドメイド感が半端無い仕上がりになりそうです(-w-;


まぁ,まだ検討中なのでその中のひとつの案と言うことで(苦笑
なんかいい方法無いかなぁ・・・

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2014年4月 7日 (月)

各メーカーの冷却系に見るKAWASAKIの凄さ

色んな悩む要素はあるものの,とりあえず少しずつ方向性が定まってきたCBR250RRの冷却系。
結局,一番効いてしまっているのはサーモスタットのようです。

と言うわけで,サーモスタット探しをしていますが,どうもHONDAの中では82℃と65℃のサーモスタットしか見当たらず。
で,ふと気になったのが,機械を設計する上で他の会社と何でもかんでも仕入先が違うわけでは無いだろうと。
調べて見ると・・・あるわあるわ,使えそうなサーモスタットが(笑


つか,めっさ『NTC』の刻印があります(-w-;


で,調べていくと,YAMAHAだとFZ250やFZR250なんかが使えそうな感じです。
で,KAWASAKIだと400ccクラスのバイクがどうも同じサイズのようです。
サーモスタット部分のOリングのサイズが44.7D×2.7φ?と言ったサイズで,写真を見ると形状がそっくりなので,多分同じサイズなのではないか?と。

しかも,KAWASAKIの方がサーモスタットが安い(爆
HONDAとYAMAHAはどっこいな値段でした(-w-;

あ,なんでYAMAHAとKAWASAKIかと言うと,この2社はホームページから純正部品の検索と値段の確認ができます。
部品番号なども出てくるので,助かりますね。


HONDAやSUZUKIもこうしてくれればいいのに(・_・`ゞ


まぁ,私みたいな人間がいるからやらないんでしょうけどね(爆


で,色々調べていると各社の冷却系の構造が目に入ってきます。
まず真っ先に『あ~ぁ(苦笑』と思ってしまったのが,ラジエターファンのサーもスイッチ(苦笑


はい,やっぱりラジエターの出口につけているのはあの時代ではHONDAだけ(爆


個人的には『HONDAはエンジンや駆動系の電子制御以外は補機類や電装がテキトー』と言うイメージが(-w-+

あと,HONDAはベアリングと電装周りのグリスがトラブルって言うイメージも。
ついでいに言うと,SUZUKIやMAZDAも電装や補機がなんとも悩ましいですね。
MITUBISHIやSUBARUは『今時電子制御が入るところが機械式』ってイメージです。


つか,アウトランダーPHEVのモーターとエンジンの切り替え,ディファレンシャルギア,機械式ですからね(-w-;


色ちょっと脱線しますが,PHEVの話でも。

アウトランダーPHEVは通常はモーターで走っており,エンジンとトランスアクスル(ディファレンシャル+5速相当のギア)の間のクラッチが切れています。
なので,回転数差が生じ,トランスアクスル内のディファレンシャルがモーター側を選択します。
で,切り替え時はクラッチをつなぎ,モーターを停止。
回転数差が逆転するのでディファレンシャルがエンジン側を選択するんだそうです。
つまり,切り替えは機械式です。

まぁ,最も・・・


あの作り好きなんですけどね(爆


エンジンの回転数を昇速するだけで自然と切り替わります。
チャタってバキバキ言うかもしれないけど・・・
って,さすがにその辺はちゃんと電子制御が入っているだろうし,ディファレンシャルをウマく作ってる思いますけど(-w-;
非常にシンプルなシステム構成ですから汎用性も高く,小型化にも良さそうだし,効率も良さそう。
発進は常にモーターなのでクラッチも変速機も無いので,ホント,シンプルです。

つか,この発想はなかった(-w-;

もっとも,やっぱりお初物ゆえ結構トラぶってるようです(苦笑
既にリコールが3回出ているとか(-w-;
でも,コレはぜひとも成功させてほしいですね。


つか,複雑で高価で小型化もできなければ軽量化も出来ず,一部の車種にしか組み込めないシステムなんか作ってもいつまでも『専用機』じゃねぇかよ!いつまでも客の手元に届かねぇだろーが!(-w-+


はい,そういう意味で今回のPHEVやHONDAのIMAはステキですね。
個人的には好みです。


はい,脱線終了。


さて,冷却の話へ。
とりあえずサーモスイッチの位置ですが,YAMAHAはサーモスタットケースについているようです。
じゃぁ,KAWASAKIは?というと・・・結構ばらばら。
古い機種はラジエター出口のものもあるようですが,サーモスタットケースやヘッドだったり結構ばらばら。
とりあえず,ラジエターの1次側が多いようです。


で,凄かったのがサーモスタットがヘッドについている機種がありました(・ω・;



正解だと思うど,スゲー作りだな(-ω-;



まぁ,機種によりサーモスタットケースが付いていて,エンジンとは別の場所にサーモスタットがある機種も結構あります。
ただ,ZXR250やNINJA400はシリンダーに付いているようです。
最近はHONDAもそうなっているようで,CBR1000RRはシリンダーの一部が出っ張っていて,そこにサーモスタットが付いているようです。


う~ん・・・


ぶっちゃけ,個人的にはKAWASAKIの作りが好きですね(・_・`ゞ


もちろん,理由は理にかなってると思うからです。
だた,もう一点,『見慣れてる』と言うのがあります。
はい・・・


工場にある大型コンプレッサー等で(-w-;


つか,おかしいと直感的に思ったのは,見慣れないレイアウトで違和感を感じたからです。
その他,オペレーション上どこの計器を見るか?と言う点で,もなんか変だな?と。


『KAWASAKI』は『川崎重工』と(--;


その他,KAWASAKIの部品を見ていると,250ccと400ccでサーモスタットのサイズが異なります。
どうも,ちその辺もしっかりと設計してるみたいです。


『KAWASAKI』は『川崎重工』,色々な機械を扱う機械屋さんなんだなと(--;


そういう意味では,びっくりしたのはウォーターポンプのインペラです。
HONDAのバイクや自動車のウォーターポンプを見ると斜めに羽が折ってるだけですが,KAWASAKIは違います。
ZXR250のポンプはちゃんとらせん状の羽が付いており,羽のねじれや厚み,断面や形状が工業用の渦巻きポンプ並みです。


とは言うものの,不思議な物でZZR250はCBR250RRとあまり変わらないみたいです(--;
因みに,ラジエター出口にサーもスイッチ付いてたものZZRでした・・・
なんか設計にばらつきが・・・

そう言えば,KAWASAKIで有名なのはオイル漏れ。漏れって言うより,滲み?
実を言うと,工業用のコンプレッサーなんかも結構オイルが滲んだり漏れたりしてます。


この辺は悪い意味で機械屋さんなんだろうな。大雑把っていうか(--;


まぁ,兎に角KAWASAKIは面白いです。
個人的には結構好きです。こういうの。

他メーカーの部品見てると,メーカーの色が出てたりして結構面白いですね。

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2014年3月30日 (日)

勉強する順番?

今日は雨ですね。
まぁ,ゆえに外の作業はできず,なんか雨の日はマッタリしてしまうので色々調べごとでも。

と言うか,のんびりしてたら家の庭をウサギが走っていきました。
『え!?ウサギ!?(OwO;』的なwww


茨城は野生の王国です(-w-;


今日読んでたのは熱伝導や熱交換についてだったのですが,その中で『熱浸透度』と言うものが。
異なる物質の界面での熱の伝わりやすさ,染み込み易さを考える上での値だそうです。
この数値が同じだと熱が効率よく伝わる,つまり放熱の効率がいいことになりますね。
で,これが電気のインピーダンスマッチングに例えられていました。


さて,ココで電気のインピーダンスマッチングが出てきましたが,これもなんだか面倒な話。
と言うか,『効率がよくなる』はオームの法則を解いていればすぐに分かると思います。
ただ,最初は『反射する』が訳が分からないと思うんです。

これね,そもそもなんで電波って飛ぶのよって話が分かってないと意味が分かりません。

というか,もっと言うと,導体の中を電子は自由に飛びまわれる,流れなくても導体の中で拡散するっていうイメージが無いと,意味が分からないと思います。

電波は電流が流れることによって磁界が生じます。
・・・云々・・・省略します(笑
でもココで一つこんがらがりませんか?

『電流が流れると』磁界が生じるんですよね?(苦笑

アンテナの構造を考えると,アンテナって両端が開放のものがたくさんあります。
え?開放じゃ電気ながれねぇジャン?って。


いえ,流れるんです。一瞬(ナノ秒)ですが。


と言うのが,さっきの導体の中に電子が拡散するって言う話です。
電源に導体をつなぐと,電子は導体の先まで拡散していきます。
拡散っていう表現がいいのかなぁ・・・

電子って,フワフワ・フラフラしてて光の速度で導体の中を飛び回ってます。
で,導体の中は自由に飛べるんですが,絶縁体の中には入れません。

なので,『行ける所』があるとフラフラ・フワフワと迷い込んじゃうんですね。

で,この瞬間は電子がそこへ流れ込んでいく(飛んでいく)ので,この瞬間は電子が流れていきます。

で,電源が交流だったらどうでしょう?
電子が一旦導体の中へ飛んでいきますが,しばらくすると交流なので電圧が逆になります。
なので・・・


導体から電子がバックし来ます(・ω・


電子が行ったり来たり,なんか電波飛びそうですね。


で,後は効率よく飛ぶように,アンテナの長さを波長にあわせて調整してあげればいいんですね。
そうすると電波は飛んでいきます。

で,この波長の話も大事です。
これが分からないと『折り返しダイポールアンテナって短絡のような・・・』となってしまいます。
いえ,当然のことながら直流かけたら短絡します。

長さがちょうど良いので反対側から来た信号とぶつかるときに,同じ電位になるんですね(・ω・

あ,因みにインピーダンスが不整合で反射する理由を簡単に言うと,『流れ具合』が異なるからです。
たくさん流れてきたのに,その先で通路が狭まったらそこで詰まっちゃいますね。
行き場を失い,戻ってくるのが反射です。
ナノ秒の世界で,目には見えない電気の世界なのでイメージわきにくいかもしれませんが・・・
これは,2ストロークエンジンの排気に装着されるチャンバーも同じです。
圧力波と言う見方から,コーンの形状が色々工夫されてますけどね。

考え方によっては,2stのチャンバーってわざとインピーダンスマッチングを崩して反射させているようにも見えます。
そう考えれば,流速が変動するし,周期も変動するので回転数によってチャンバーが効いたり効かなかったりするのも納得,波長が変動するわけですから。

と言うか,チャンバーを見たとき,伝播速度やらから計算しようとした時,波長が頭をよぎった人がココに (;-w-)ノ


はてさて,今回のタイトルなのですが,こう考えると似た現象がたくさんあり,基本的な挙動が同じように見えます。
温度は高いほうから低いほうへ移動する・・・これは電気も水,『流れ・移動』のあるものはすべて同じです。
(見かけ上逆転することもありますが,その場合はなんか仕掛けがあります)

というか,それもそのはず。
根底をなす物理学の法則は変わらないからです。
なので,先に根底をなす『約束事』をしっかりと勉強してからでないと,どこかでつまづいてしまいます。

しかし,この事を考えたとき,学校教育ってそうなってるでしょうか?
『高いところから低いところへ』なんて,5秒ぐらいの時間で先生が口で言っておしまいでは無いでしょうか?
そこをしっかり覚えるような事をしていないように感じます。

まぁ,勉強していくうちにいずれは気が付くことですが,なんか表面を進めているだけのような・・・
最も,限られた時間内に教えることを教えなければいけないし,小中学校は概要を勉強するのが目的と聞いた事があるので,そう考えればこれが妥当なのでしょうけれど・・・


私自身,仕事で流体力学的な要素にかかわるようになってから,電気への理解が深まった経験があります。
また,化学から量子力学に興味を持つようになってからは,更に電気への理解が深まりました。
何で?と言われれば,電子と言う粒子の性質・挙動が頭の中に入ったからです。

化学,数学,工学は,理論とつながり,つまり『理論のネットワーク』になっています。
パズルの解き方,ネットワークの流れの読み方を自分の中に積み重ねていかないと,膨大な理論のネットワークの中で迷子になってしまいます。
ここ数年,後輩に技術を教えるようになってから,『自分はどうやって覚えたっけ?』と思い出すことがあり,そのときに『順番逆じゃね?』と思う事が多くなりました。

これは私だけでしょうか?それとも・・・




そんな事を,ウサギが走り回る(笑)庭を眺めながら考える今日このごろです。

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