北熊本製作所 北九州支店

鉄道×電子工作×温泉×送電線

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竹田日帰り旅行(1)

(時間がないのでダイジェスト版でお届けします)

引越しの直前、3/31日に竹田まで行って来ました。
旅名人の九州満喫きっぷを使い切るために、急遽決定しました。本当はこの1回分を引越し先の下見に使うはずだったのですが。

どこに行くか、非常に悩みましたが、久大本線、肥薩線には既に乗ったので、今度は豊肥本線だろうということで決定しました。ただ、阿蘇は何度も行っているので、もう少し距離を延ばして竹田に行くことに決めました。


北熊本駅
kitakuma200.jpg
ピカピカの200形がお休み中。
ここから青ガエルで上熊本へ。

上熊本
kamikuma.jpg
新幹線の高架下の仮線路への移設のため、新しい駅が作られていました。
ここからJRで大津へ。

さらに大津で乗り継いで、阿蘇へ登っていきます。

立野の手前
koubai1.jpg

徐々に高度を上げていきます。

koubai2.jpg

そして立野を出発。
ここで進行方向が変わり、スイッチバックを2回行います。
非常に急な勾配で、キハ40はエンジンをうならせ、たった1軸の駆動軸を必死に動かしながら、30km/h程度のゆっくりとした速度で登っていきます。

koubai3.jpg
下に見えるのは、立野で1回スイッチバックした線路。現在走っているのは2回目のスイッチバックを終えた線路。

そして列車は阿蘇のカルデラへ突入。

kabuto.jpg
かぶと岩が見えます。雄大でいい景色です。
パノラマ写真でないとこの雄大さは伝わらないだろうなぁ。

syanai.jpg
車内の雰囲気。
こういう写真は明るさの調節が難しいですね。写真を極めるつもりはありませんが、もう少し上手く撮れれば…。

宮地着
miyaji_tensya.jpg
一時期はSLに沸いていた名残。
今年から観光列車として後を継ぐ、あそぼ~い!の効果はいかに…。

見慣れない塗装のキハ200がいました。
miyaji_op1.jpg

miyaji_op2.jpg
九州新幹線全線開業記念「ワンピース&トリコ スタンプラリー」だそうです。
ワンピース世代なんですが、見てないんだよな…。


さて、ここで竹田行きの列車までかなりの時間があるので、阿蘇神社の門前町を散策します。
ここには「水基」という水場がいくつもあり、様々な商店が軒を連ねています。

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PCG-SRX7バッテリ覚え書き

注意:Li-ionバッテリは使用条件を誤ると爆発・発火の危険があります。専門知識がない方は手を出さないことを強く推奨します。

Li-ionを使用する場合、以下の事項をよく確認することが必要です。
●充電電流の制限値
●充電電圧の制限値(種類によって4.1V/セルの場合と4.2V/セルの場合があります)
●充電電圧の誤差(±50mV以内、ただし、電圧が低い分には危険性はないため、誤差を考慮して低めの電圧にしておくことを推奨)
●充電終了とする電流値
●放電電流値(できれば保護回路を入れる)
●過放電保護(放電停止回路に加えてもう1つ保護回路が必要)
●過充電保護(充電停止回路に加えてもう1つ保護回路が必要)


VAIO PCG-SRX7…2001年に発売されたB5ノートPCです。ま、詳しいことはPCのカテゴリにして書くことにして、今回はバッテリのおはなし。

私はこのPCをタダで貰ってきて、サブPCとして使っているわけですが、貰ってきたときからバッテリがありませんでした。でも、別のPCのバッテリならある。そこで、そのバッテリを何とかしてこのPCG-SRX7で使えるようにしようと考えたわけです。

そんなわけで、色々調べたので、分かったことを書いておきます。

まず、SRX7側のバッテリ端子について調べます。どうやら以下のようになっているみたいです。
SRXバッテリ端子文字つき
 バッテリ(+)と(-)はそのままバッテリに繋がります。正規品バッテリの電圧は11.1V 3600mAです。
 スイッチ(+)と(-)と書いてある端子は、これをショートさせるとバッテリの充電が開始されます。充電電流は、特に何もしなければ約1.1Aに制限され、開放電圧は12.5Vぐらいとなるようです。なお、スイッチ(-)はバッテリ(-)と共通な気がしますが、断定できません。

 その他の端子は、バッテリ内蔵のバッテリ管理回路と充電量などの信号をやり取りするためです。この端子と使われる信号まで解析するのは困難ですから、非正規のバッテリーを組み合わせる場合、SRXシリーズ用に作られたバッテリから管理回路だけを持ってくる方法もあります。しかし、この管理用の信号の端子を使わない方法もできなくはないです。
 管理用の信号の端子を使わないと、満充電になっても充電停止がされませんし、バッテリ残量も分からなくなります。そもそもOSがバッテリの存在を認識できませんし、電源管理をバッテリ駆動モードに自動移行することもできません。しかし、バッテリを認識できなくても、AC電源が無くなれば、自動的にバッテリ端子から電力を得ようとします。それに、スイッチ(+)(-)端子をショートさせれば、充電電流は供給してくれますし、電流と電圧の制限も正確にしてくれます。なので、充電停止回路と残量表示回路、放電停止回路だけを自前で作って、バッテリに付属の過放電・過充電保護回路を組み合わせてしまえば、他のバッテリも使えるはずです。
 しかし、スイッチ(+)(-)端子をショートし、管理用の信号端子を開放のままPCを起動すると、どうも挙動が怪しいのと、バッテリのランプが点滅を始めて気持ちが悪いです。そこで、PCが起動したらスイッチ(+)(-)端子を開放するように仕組んでおくことにします。スイッチ(+)(-)端子を開放しても、AC電源が切れれば自動的にバッテリから電源が供給されます。

 加えて、私の場合、手持ちのバッテリは10.8Vで、電圧が少し違うという問題があります。よって、充電時はショットキーバリアダイオードを直列に入れて電圧を僅かに落として充電しようと思います。充電電流が0に近づいたらショットキーバリアダイオードを低オン抵抗のMOSFETでバイパスして、放電時の損失を抑えるようにします。

そんなわけで、回路を設計中…
でも忙しいのでいつできるのやら。特にケースに組み込んだりするのがメンドクサイ。

近況報告

独り暮らしを始めて2週間、慣れたような慣れないような…。

まず、寮が狭い…
キッチンはものすごく狭くて、洗い物に苦労します。蛇口をもう少し持ち上げたらどうにかなるんですが…延長パイプ買って付けていいかな…。
大好きな風呂は狭くてくつろげないです。
冷蔵庫は直冷式の小型のやつで、冷凍スペースは氷をつくるのがやっとの小さなものです。冷凍は必要なんですがねぇ…。冷蔵スペースの一部に断熱の仕切りを入れて、冷媒が通る冷却板の下を冷凍できる程度まで温度を下げられないかな?

┏━━━┯━━┓
┃   │冷凍┃
┃   └──┨←冷却板
┃ 冷蔵   ┃
┠──板───┨
┃  冷蔵  ┃
┗━━━━━━┛
現状
↓改造
┏━━━┯━━┓
┃  ┃│冷凍┃
┃  ┃└──┨←冷却板
┃冷蔵┃冷凍化┃
┠─板┗━━━┫←断熱板
┃  冷蔵  ┃
┗━━━━━━┛

改造後 温度設定は強、場合によっては放熱部やヒートポンプを強制空冷、さらに庫内にファンを設置
うーむ…。もはや何がしたいのかと5分前の自分を問いただしたい。
実家に余ってる小型冷蔵庫貰ってきたほうが早いな。

あと、大学院は今までと別の大学なので、学生の雰囲気が違うというか…なんか慣れません。そんなわけで、私と同じように外部から入学した者同士でつるんでおります。とりあえず居場所はあるので安心(^_^;)

それから、研究室に恐い人がいます。たまに怒鳴ってます。((((°o°;))))ガクブル…



ちなみに、寮ではネット接続していません。ネットに時間を取られるわけにはいかないのです。竹田に旅行に行ったこととか、ブログに載せたいのですが、携帯から写真載せるのは厳しいな…。

抵抗チョッパ制御

電車のモーターの制御方法には、抵抗制御、チョッパ制御、VVVF制御など、色々な方法がありますが、いくつか変わった方法もあります。その一つに抵抗チョッパ制御というのがあります。

抵抗チョッパは、基本的には抵抗制御ですが、抵抗器の切り替え後にチョッパ制御を行って、切り替えのショックを和らげたり、抵抗制御の段数が少なくても、チョッパ制御の追加によって滑らかに制御する方法です。大雑把な制御を抵抗器の切り替えで行い、細かい制御をチョッパ制御で行うもので、抵抗制御にチョッパによるバーニア制御を追加したものと言えます。

構造は、抵抗器の一部にスイッチング素子が並列接続してあります。遮断器などを除いて簡単に図示すると以下のようになります。

◇←パンタグラフ
└┬[R1]┬┬[R2]┬┬[R3]┬┬[R4]┐
 └┤├┘└┤├┘└┤├┘└[T1]┤
  L1   L2   L3     │
                (M)
                │
                ○○レール
               ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
R1~4は抵抗器、L1~3は抵抗制御を行う機械的スイッチ、T1は半導体スイッチング素子、Mはモーター

L1~3のオフオフでモーター出力を大ざっぱに調整し、T1を高速でオンオフし、オン時間とオフ時間を調整することで、平均のモーター出力を微調整します。
主回路の全電圧をスイッチング素子が負担するわけではないので、電機子チョッパやVVVF制御に比べ、スイッチング素子の耐圧が低くてすみます。上の図では、理論上、架線電圧の1/4程度の耐圧ですみます(※)。これは電力用半導体素子の耐圧が低かった時代には非常に意味のあることでしたが、モーターが閃絡した場合はスイッチング素子に過大な電圧がかかる恐れがありますし、そもそも急速に半導体の耐圧が向上したので普及しませんでした。
新幹線951形試作車に試用されたらしいです。もう1形式ぐらい試用されたものがあった気がするが、失念。また、力行はチョッパ制御(位相制御)で、発電ブレーキは抵抗チョッパ制御というのもありますが、これはあまり抵抗チョッパ制御とは呼びません。

(※)L1~3が全てオンでも、T1が負担する電圧は(架線電圧)-(モーター端子電圧)となります。十分に加速していないのにいきなりL1~3がオンになるとか、モーターが閃絡(短絡)するということがなく、きちんと制御されていれば、T1に加わる電圧が架線電圧の1/4を大きく越えることは理論上ありません。しかし、モーターが閃絡したら架線電圧が直でかかる恐れがあります。結局は半導体の耐圧の向上が必要なのですが、耐圧が向上すれば、電機子チョッパなどのほうが機械的スイッチを減らせるし回生ブレーキもできて好都合ということで、普及しなかったのでしょう。

トップダウンとボトムアップ

工学系などでよく出てくるキーワードに
「トップダウンとボトムアップ」
というのがあります。
説明が上手くありませんが、トップダウンというのは、まず全体像を考えた後に細部を考えるというようなやり方です。一方、ボトムアップというのは、細部について考えた後、それを組み合わせて全体について考えるようなやり方です。

具体的に言えば、
「~平米の土地がある、だからこのぐらいのサイズの家を建てよう。外形はこんな感じにしよう。じゃあ中の部屋はどうしようかな?」
と考えていくのがトップダウンで、
「こういう部屋とこういう部屋が欲しい。じゃあ家の外形はこうなるから、家のサイズはこのぐらいになる。じゃあ~平米の土地が必要だね。」
と考えていくのがボトムアップです。

現在、工学製品の設計において、主流なのはトップダウンです。つまり、最初に製品の仕様を決めて、最後に部品や回路を決めることになります。例外はあって「こういう部品と回路しか使えないから、これを使って製品開発をしよう」という場合はボトムアップやそれに近いやり方になります。


と、ここまでは全て前置きです。
今日ふと思ったことに「トップダウンとボトムアップ」が関係するんです。

普通、電子回路工学など、学校で行われる工学関係の授業や学習というのは、ボトムアップ形式で行われます。つまり、電子回路に使われる素子(抵抗やコイル、コンデンサ、ダイオードやトランジスタなどの部品)を習った後、それを使って簡単な回路(増幅回路や発振回路とか)を習い、その後、製品に使われるような回路(ラジオとか)を習うわけです。しかし、これだと最初の段階で、素子について習う目的が具体的に見えないのです。

一方、私は趣味で電子工作を勉強しましたが、このときのやり方はトップダウン形式と言えるものです。具体的に言えば、まず「ラジオを作りたい」とか、「ACアダプタってどうなっているんだ?」という希望や疑問があって、次にラジオやACアダプタの回路図を見て、そしてその回路を部分的に分解して理解していく、というやり方です。これはある意味、学校とは正反対のやり方です。しかし、目的というものが明確に見えています。

さて、どちらの学習法がいいのでしょうか?
個人的には、少しでもこの分野に興味を持てる人ならば、トップダウン形式のやり方がいいと思います。同じ大学の大抵の学生が、「この素子や回路を学んでも、何に使うか分からなくて取っつきにくい」と言っていました。何故なら、回路素子という、最も身近でないものから学習するからです。「学生にとって一番遠い所から始めるのではなく、身近な所から始めるのがいい」というふうに、どこかの先生が言っていたと思いますが、まさにその通りだと思います。
「トランジスタはオーディオアンプとか、メガホンとか、信号を大きくするのに使われます。ではトランジスタについて勉強しましょう。」そんな感じでトランジスタの授業が始まるかもしれません。確かにトランジスタの目的は説明しています。オーディオアンプなら比較的身近なものかもしれません。しかし、始まった授業で語られるのは、オーディオアンプとはかけ離れたエネルギーバンド図や、単純化されすぎてどう使うか分からない電流増幅回路…。オーディオアンプにたどり着くには時間がかかりすぎて、目的など忘れてしまいます。

そんなやり方ではなく、まず、何か題材となる回路を持ってきて、少しずつ切り分けながら説明を聞いて、理解していき、最後に素子レベルの理解をする。時には、実物を分解して、中身を調べていく――時間がかかるかも知れませんが、そんな授業できにいものでしょうか。
何か工夫しないと、いきなり難しい回路図を理解しなきゃならなくなりますから、問題点はありますが…。ボトムアップも少し取り入れて上手くできないかな…。



ただ、この分野に全く興味もやる気もないなら、どっちでやっても同じでしょうね。内容の整理がしやすいボトムアップ形式の勉強のほうが少しましかも知れませんが。

ちなみに、国語という教科は、完成された文書をまず読んで、細かく検証していくトップダウン形式です。数学は基本の定理や定義などから組み上がるという完璧なボトムアップ形式です。

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Kitakuma

Author:Kitakuma
電子工作、鉄道、温泉と旅行、送電線見物などが趣味の学生です。論文以外の文章力はないので冗長な文になるかもしれませんが、生暖かく見てやってください。詳細
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