コッククロフト・ウォルトン回路を作ってみた。（２）完遂編

コッククロフト・ウォルトン回路を作ろうとするのはいいのだけれど、いきなり150段とか作っても、動いてくれない。
初心に返って50段くらいから作ってみる事にした。

…。
……。

という訳でいろいろ買って来た。

メタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ。

上が0.01μF630V、

下が2.2μF250V。

高圧セラミックコンデンサ。

1000pF4kV。

汎用整流ダイオード。

1000V1A。

買って来たのはこれだけ。

他に使うパーツは、

NチャネルMOS-FET

基板実装用トランス（6V,12V〜100V）

6P形ニッケル水素電池

その他、ツェナーダイオード（5.6V1W）、メタライズドポリエステルフィルムコンデンサ（63V1.0μF）、大学の先生からもらった高圧用被覆線（20kV）、秋月電子で買った片面基板など。

以上。

早速作っていく。

回路図等は実験室-Danger-さん参照。

今回使用するコンデンサは秋月電子で購入したメタライズドポリプロピレンフィルムコンデンサ、0.01μF630V。50個。
ダイオードは千石電商で100本束で売っていた1000V1Aの汎用整流ダイオード。

製作中…

裏面。

…。

できた。

手のひらサイズに収まった。

次にインバータを作る。

回路図がこれ。

マルチバイブレータのパルスでMOS-FETを駆動し、トランスで約100Vに変圧する。

シミュレーターではうまく作動した。

実装したらどうなるか。

まずはブレッドボード上。

ボード左下がマルチバイブレータ。

12V入力でこの値。

周波数が想定（約50Hz）より少し高いがたいした問題ではない。…と思う。

早速基板上に実装。

…。

一回失敗。マルチバイブレータが発振しなかった。

もう一度製作。

成功。うまく発振していた。残りも実装して…

完成。

インバータとコッククロフト・ウォルトン回路をつなげる。

放電を確認。

大成功。

と、いうわけで、今回は無事作動する回路ができました。
コッククロフト・ウォルトン回路は耐圧高めの素子で組んでいるので、300V入力くらいまではOK。

ちなみに、これらの回路の接続はすべてコネクタ式で、異なる回路との接続が可能です。

次は、1000pFのコンデンサで50段、組み上げてみようと思います。
放電間隔の短縮が望めるかな。

撮影器具…PS VITA

お金が貯まらない。

・・・まぁ、貯めようともしてないんですけどね。
別に貯金が無い訳ではありませんよ？要するに、もらった小遣いが余らないだけです。翌月に繰り越すお金が貯まらんのです。貯金（定期）用に別口でちゃんととってあるので、そっちは着実に増えてます。
楽天リサーチとリサーチパネルをコツコツやっているので、使わない電子マネー（特にEdy）も結構溜まってます。
・・・使いどころが無いのですが。



話は変わって、今日は北千住と秋葉原に行ってきました。
もっと言うと、北千住マルイの東急ハンズと秋葉原の千石電商に行きました。秋月にも行きたかったんですが、夏期休業中だった様です。残念。

買った物はざっとこんな物です。

東急ハンズで買ったのはこれだけ。

ステンレス製のネジ八本、

同じくステンレス製の抜けにくいナット。

全部で500円くらい・・・だったと思う。

千石電商ではかなり購入。

見ての通り、固まる放熱用シリコン。

900円強。

固まってくれると言うのはなかなかに便利です。

特殊な配合のため、熱伝導率は以外と高い。

ツェナーダイオード。3.3V。1W。

一個20円。20個。

後述の電池の過放電防止に一役買ってくれるはず。

乾電池でも、ニッケル水素電池でもありません。

リチウムイオン電池。と、ケース。

電池一個850円。

3.7V。2000mAぐらい。

単１電池より高さがある。

充電用回路。500mA/hの速度で充電できる。

入力はmicroUSB。

5V入力端子も搭載。

5V/3.3Vのコンバータ（電源は電池）も搭載。

1995円。高い。故に一個。

でも、充電回路と放電用コンバータ回路を別に買うと3000円に迫る。

端子。

電池ケースと充電基板（と、5V入力端子と何か5V電源）を接続するのに必要。

電極はバラで買うと無くしそうなので、多めにまとめて買っておいた。

電池関係は「高容量のUSBバッテリーあったら良いなー」と言う思惑から。

用途で分けたら、ネジだけ仲間はずれ。

でも、場合によっては、ネジの仲間になるかも。

さて、作業を開始・・・と思っていたら、帰ってきた瞬間思い出した。

「あ、学校にマイテスター置いてきた。」

・・・買ってきた電池が充電されているのか否かすら分からん。

まあいいや。今度テスター取ってくるまで、買ってきた物は冷暗所に保存。

というわけで、今回の活動終了。

トイレのリモコン改造してみた。

「電池変えてくれ」ってね、おじいちゃんに頼まれてね、探したんですよ。電池。

・・・eneloopしか無い。

一抹の不安を残しつつ、eneloop（×2）を入れてみる。

・・・案の定、液晶が薄い。
どう見ても起電力不足です。ありがとうございました。
どうしよう・・・

・・・これだっ！
運良く小型の9V-3.3VDC-DCコンバータの在庫あり。

という訳で、改造開始。

問題のリモコン。







裏面。
電池蓋外し。
eneloopイン。

裏蓋&eneloop外し。

基板外し。&ケース裏側。

電池とコンバータ。
電池は東芝製IMPULSE6P形8.4V。ニッケル水素電池。
コンバータの入力範囲が広い（4.5〜9V）ので、容量の少ない6P形で電圧が下がってきても長く使える。




本当に入るか入れてみる。

ぴったり。よし。







加工開始。
まずは、本来の電極が邪魔なので、取り外す。

加工前。

加工後。







コンバータが本当に入るのか改めて入れてみる。

電池の上、基板の下に見える黒いのがコンバータ。
一応大丈夫みたい。

アロンアルファでコンバータを接着。

配線完了。

動作確認。
ちゃんと動く。感激。

電池を外して、ケースに収める。配線を通すため、電池スペースの右上角を半田ごてで溶かしてある。

電池を入れる。いい感じ。
ここまできて蓋がはまらなかったら泣きますけどね。

裏蓋装着。
単三電池が飛び出さない様にツメがあったのですが、電池がはずせなくなるので、折りました。

電池蓋装着。
見事。

改めて動作確認。
電源装置で3Vをかけた時位しっかり見える。


…完成。







最後の動作確認にノズル掃除ボタンを押す。

いい調子。

改造完了。
本日の更新も終了。おつかれさまでした。

※全ての写真、動画の撮影はPS VITAで行っています。

コッククロフト・ウォルトン回路を作ってみた。（１）

コッククロフト・ウォルトン回路という整流と昇圧をする回路を利用し、高圧電流を発生させようと作ってみた。

コッククロフト・ウォルトン回路はコンデンサとダイオードだけを用い、決まったパターンを繰り返すだけで、電源（交流）電圧×組み合わせ段数倍の直流電流が取り出せるという優れもの。フリスクスタンガンとかで作ってネット上に上げている人は多い。

…いくら決まったパターンといっても、『300点以上（これでもまだ半分くらい）』もの部品を組んでたらそりゃ疲れます。組んだのは少し前ですが。この基板１枚に乗っかっているものだけで、100Vを10数（約15）kVに昇圧するだけの能力があります。

ネット上に上がっている物のほとんどは使い捨てカメラのフラッシュの回路を使って、1000Vぐらいから始めるのですが、大本の電源は乾電池。昇圧するにも限度があります。

話は変わりますが、コッククロフト・ウォルトン回路に使うパーツ（コンデンサとダイオードしかありませんが。）は、電源電圧の２倍の耐電圧が必要だそうです。写真の回路は入力が100Vである事を想定（ダイオード200V・コンデンサ250Vを使用）しています。

…入力が100V…

…100V電源…

そう。コンセントです。

コッククロフト・ウォルトン回路は理論上無限に昇圧が可能ですが、実際はあらゆる所でエネルギーロスが生じます。この影響は段数を重ねるごとに、また、電源が貧弱なほど大きくなります。私が作ろうとしているのは300段（部品点数600点・30kV）で、乾電池であれば、確実に、50〜100段ぐらいから電圧が下がってきます。しかし、コンセントなら何とかなるはずです（裏付けの無い確信。）。

これを使って何を作るか？

…で、電気集塵器とか？

（以前（高3の時）水素バズーカ砲を作ったときに、点火用のスパーク源としてこの回路（50段5kV）を作ったのですが、その後、何かやたら高電圧発生装置を作りたい衝動に駆られて、今に至ります。正直言って、回路だけできれば用途なんてどうでも良いと思っていました…当時は。）

…まぁ、そんな感じで、様々な製作物をこうして載せていきたいと思います。よろしくお願いします。