コンデンサ ～積セラと電解～
こんにちは。エヌがのです。
今回は最もよく使用されているであろう二種類のコンデンサについて話します。
小型で比較的容量の小さいコンデンサです。実装面積の関係からこれを多用する人が多いです。因みに私もほとんど積セラばかりです。主に高周波のノイズ除去に使われることが多いです。ただ、最近はかなり進化してきたので大容量の積セラもあります。
大型で比較的容量が大きいコンデンサです。主に低周波のノイズ除去や大容量を生かして簡易電源として使用されることが多いです。こいつも進化がめざましいです。
さて、この二つですがどんな違いがあるのかをDCバイアス電圧特性とインピーダンス特性の二つに着目して書いていこうと思います。
・DCバイアス電圧特性
DCバイアス電圧とは、いわゆるオフセット電圧のことを言います。
（参照：http://www.piclist.com/images/www/hobby_elec/pyro1_3.htm）
簡単にいうとただの直流電圧成分のことです。
このDCバイアス電圧特性ですが、下記のような特性となります。
（参照：http://www.murata.co.jp/products/emicon_fun/2012/10/cap_jp15.html）
つまり、直流電圧において積層セラミックコンデンサは電圧が増加するにしたがって容量が減少していきます。なので、積層セラミックコンデンサに大電圧がかかる場所は注意しなければいけません。製品の容量値を鵜呑みにして使用していると、思わぬところで痛い目をみます。
・インピーダンス特性
インピーダンスとはいわゆる合成抵抗値のことです。コンデンサのインピーダンスは次の式で表されます。
Z：
（参照：http://www.murata.co.jp/products/emicon_fun/2012/11/cap_jp28.html）
しかし、理想的なコンデンサはこの世に存在せず、以下のような等価直列抵抗（ESR）や等価直列インダクタンス（ESL）が含まれます。
（参照：http://www.murata.co.jp/products/emicon_fun/2012/11/cap_jp28.html）
インダクタンスのインピーダンスは以下の式で表されます。
Z：インピーダンス ｊｗ：周波数 C:インダクタンスの容量
（参照：http://www.murata.co.jp/products/emicon_fun/2012/11/cap_jp28.html）
よって、実際のコンデンサのインピーダンス特性はこのようになります。
（参照：http://www.op316.com/tubes/datalib/c-imp-esr.htm）
ある程度の周波数まではコンデンサのインピーダンスが目立ちますが、一定の周波数を超えるとESRが、さらに増加するとESL成分が目立つようになります。
気になるのが積セラと電解コンデンサのインピーダンス特性ですが、このようになります。
（参照：http://www.murata.co.jp/products/emicon_fun/2011/02/cap28.html）
アルミ電解やタンタル電解に比べて、高周波数においては積層セラミックコンデンサのインピーダンスが非常に低いです。
このインピーダンスによって、コンデンサへの電流の流れ込みやすさが変わってきます。つまり、インピーダンスは合成抵抗なので、低いと電流が流れこみやすくなり、高いと流れ込みにくくなります。これはコンデンサの応答に関係してきます。後に書きますが、ノイズ除去効果にも影響します。一般にはインピーダンスが低い方が良いコンデンサとされています。
長々と書きましたが、ここまで読んでいただきありがとうございます。
あと１回か２回で終わらせたいと思います。
コンデンサ ～特徴～
こんにちは。エヌがのです。
ブログが完全にマウス日記となってますので、たまには技術ネタを書きます。（新作の進捗なんてなかった・・・）
先週の日曜に行われた東日本マウス月例会の技術交流会にてコンデンサについての発表を行いましたのでそれについて書きたいと思います。
さて、意外と見逃されがちなコンデンサですが、まずはどんな特徴を持っているのでしょうか。
・ノイズの除去
多くのコンデンサはこのノイズの除去に用いられます。
（参照：http://ednjapan.com/edn/articles/1205/22/news060_3.html）
コンデンサを下記のように電源ラインとグランドに繋ぎ、電源ラインにあるノイズをグランドへ逃がします。
（参照：http://ednjapan.com/edn/articles/1205/22/news060_3.html）
このような使われ方をするコンデンサを、デカップリングコンデンサまたはバイパスコンデンサと呼ばれます。
・簡易電源
コンデンサは電荷を貯めておくことができる素子です。そのため、充放電が可能であり、簡易な電源として用いることができます。
モータドライバ等大電流を必要とする回路の近くに大容量のコンデンサを設置します。これにより、モータドライバ回路が必要な電流をすぐ近くのコンデンサから得ることができます。リポ等の電池は一度に大量の電流を流すと、電圧が急激に落ちてしまいますので、これを防ぐ役割にもなります。
・フィルタ回路
コンデンサはある一定の周波数の電圧を除去または通すことができます。そのため、高周波を取り除くハイパスフィルタ回路や低周波を取り除くローパスフィルタ回路に使用されます。
（参照：http://ja.wikipedia.org/wiki/ハイパスフィルタ）
RCハイパスフィルタ回路
（参照：http://ja.wikipedia.org/wiki/ローパスフィルタ）
RCローパスフィルタ回路
少し長くなりそうなので３，４つに分けて説明していこうと思います。
次は積層セラミックコンデンサと電解コンデンサについてお話ししようと思います。
いろいろ
お久しぶりです。エヌがのです。一か月ぶりの更新です。
とりあえず色々テキトーに報告していきます。
６月の上旬に行われた東京理科大学主催のプチコンに参加してきました。
私はといいますと、３号機で出場しましたが完走もできずおわってしまいました。今回の迷路は段差が激しく、段差部分で発振してしまったのが大きな原因です。もともと外乱はあまり考慮にいれずパラメータを調整していたのでこれが仇になりました。
噂のツイン吸引マウスを見てテンションが上がってしまい、これは軽量吸引やるしかない！！とか思って製作を再開するも一週間でそのモチベは潰えました。・・・やはりそんなに甘くない。現実は非情。
・マイクロマウス合宿
こちらにもお邪魔させていただきました。前までは関西中心だったのですが、今年はなんと関東でやることに。これはいくしかない。
１日目は講習会がメインで、k島さんやt川さん達がいろいろ貴重なことを発表してくださいました。なんだか飛び入りで少しだけ前にでてしゃべりましたがあれは私の記憶からは無かったことに・・・というか何言ってたか全く思い出せん。
マウス合宿を通して色々な人達から話を聞き、思ったのは
ハードに凝ってる暇じゃねえ！！
ってことです。だいぶ焦りました。最近はめっきりハードにかかりっきりになり中身の進捗が何もありません。そろそろマウスが形になってれば話は別ですが、設計すらまだまだ。これはまずい。
ハードも詰めなければいけないことを分かってはいますが、ソフトウェアがまだまだ未熟すぎて話にならないレベルです。迷走してます。おもしろいことをやるのもいいんですが、ネタで終わりたくはないので気合い入れて今後を考えます。
授業でやってる制御の勉強をすこし奥まで自分でやりたくなりました。そこでmatlabでシミュレートしてみようかと思い、学生版を購入しました。とりあえず簡単に使い方は分かりましたがまだ使いこなせていないのでちょこちょこやっていこうかなと思ってます。
とても（見た目的に）黒々としたものになってしまいましたが以上になります。
気合いを入れなおさねば！！
歯車自作
こんにちは。エヌがのです。お久しぶりです。
ＣＮＣで歯車を自作するのは珍しくありません。実際ロボメカ工房ではモジュール１や２を自作している人がいます。転位歯車などの設計ができるそうで、奴らは嬉々として変な歯車を作ってます。
今年のクラシックは吸引軽量やろうとか言ってましたが、ひとつ面白いことを思いついたのでそっちでクラシックを作ってみることにします。もちろん軽量吸引も引き続き開発を進めていきますが今年中は無理かなあ・・・。
そこで、クラシックで使おうかなと思いついた歯車を作ってみました。
いや、ただ遊んでるだけなんですが。
モジュール０．３のインボリュート両刃歯車です。外歯数が６９、内歯数が４８で、使用したエンドミルは０．５ｍｍです。
大きさはこんなもの。
精度はそこそこで、外歯車は問題なさそうですが、内歯車が少々ばらつきが目立ちます。
作り方なのですが、歯が飛ばし飛ばしのギアを作り、二つを合わせました。
こんな図面を作りました。↓
この方法は私が思いついたわけではなく、このブログを参考にさせていただきました。
皆さんも自作の歯車どうですか。いろいろ面白いと思います。
最近は大学の課題とレポートと中間試験で忙殺されていますが、こういうときこそ現実逃避が捗る。とても困ります。（忙殺されてないじゃん・・・）
新光電子株式会社アカデミックキャンペーン継続
こんにちは。エヌがのです。
最近はメール対応が多いのでブログについつい本名を入力しそうになります(笑)。ほとんど本名ですが。
FAULHABERの日本代理店である新光電子株式会社さんのアカデミックキャンペーンが継続になってました。FAULHABERのモータをちょっと漁ってみようかなと思って新光電子株式会社さんのHPを見てみたときに見つけました。
これでモータが少し安くなります。ありがたいです。ちょうどうちの2年生がDCマウス作りたいと言っていたのでオススメしておきましょうか。
どれくらい安くなるのかは前にこのブログで書いた記事を参考にしてください。
最近何をしているのかというと、マイクロマウス部隊の回路講習です。理科大のプチ大会がどうやら6月8日に開かれるそうで、予想よりもだいぶ早めでした。そのおかげで、1か月で1年生にはライントレーサを急ピッチで作成してもらうことになり、それに私も忙殺されております。
また、1年生に作ってもらう講習用マウスも今までとは一味違ったものにしようとプロジェクトを進めています。
なにかしら去年とは違うことを勝手にやろうとして仕事量が増えていますが、完全に自業自得・・・・。その分後輩の役に立てればいいなあ、なんて考えています。
自分のマウスの進捗は０です！！
ＦＥＴ Ｆｉｒｅ！
こんにちは。エヌがのです。
タイトルからもわかるとおりＦＥＴを焼きました。メラメラと炎がでました。
破裂したり、煙吹いたりしたのはいくらかあるんですが炎がでてるのは初めてでした。
前に報告した自作モータドライバのテスト回路のテスト中のことです。
まず、モータが回るかどうか確認しました。このときは普通に回っていたんですが回転速度が安定しなかったのでオシロスコープで電圧をみてみると、おかしな電圧がかかってました。原因はマイコンからＰＷＭがでてなかったことです。ＰＷＭがでてない理由は単純プログラムミスでした。・・・まあよくある。
ＰＷＭを出して、モータを回転させると普通に回ったんですが、やはりなんかおかしい・・・。片方の端子は普通に矩形波がでてて予定通りですが、もう片方はＧＮＤのままなはずが２セル電圧をはいてる。
事件が起こったのはこれからで、入力電圧を確かめようと思い、２セル電圧をはいている方の入力電圧の端子を抜くと、ＦＥＴが燃えました。原因はおそらく貫通電流ですが、なぜ貫通したのかわかりません。もとよりよくわからない挙動をしていた回路なので。
とりあえずもう一度回路をはんだづけしてみます。デッドタイムや立ち上がり反応を見れずに燃えてしまったので全然テストできてない。
プチトレーサ試作機
こんにちは。エヌがのです。
ほとんどマウス関係は進まずダラダラと日が経っています。
さてさて、新歓ロボコンが二日後と迫ってきました。新入生達は結構夜遅くまでがんばってますね。どのチームも機構が凝っててマシンを見るだけで楽しいです。機構だけではなく、制限ギリギリを狙った大きいマシンがあったり、うまく連携して障害を越えていくような、機構以外も見所はたくさんありそうです。今年のマシンはバリエーションが多いなあ・・・。
私は当日、完全に会場とは別の場所で仕事していますので見れないのが残念です。見てきた人の感想で楽しもう。
ロボメカの新歓が終わり、何が始まるかといいますと、部隊の講習が始まります。回路講習です。例年通りプチトレーサを作ってもらうのですが、講習資料やら日程調整が意外と時間かかるんですね。
講習資料作ってたらなんか作りたくなったので部品買ってきて作っちゃいました。
早い。１日でできた。
一応似たようなものを１年時にも作っていて、あのころはこれに１ヶ月かけていたと考えると自分も成長したなあ・・・と感慨深い。
とりあえずデモ機として活躍してもらうのですが、これだけだと面白くないので何しようかと考えていたら、後輩がトレーサに使うのどうでしょうかとミニ四駆で使う化け物モータの情報を持ってきたので、実験がてら仕込みます。
一個４～５Aくらい食うらしいのでリポ１セルで駆動させます。こいつ本当に１３０モータかと思うほど強力です。寿命は２～３時間のようですが・・・。
