何でも実習生の実習日誌

電子工作、模型スチームエンジン工作など、何でも工作が大好きです。
手持ちの工作機械は卓上ボール盤だけ、全て手作りです。

ラジコンサーボの勉強

2015-06-16 19:32:55 | エンジン工作


2015/06/05(金曜日) 曇り




まだ、カーポート隅の作業場で工作をするほどの気力は湧かないので、
暇つぶしに以前工作したラジコンサーボもどきの再調整と、動作の
解析勉強をしてみた。




↓ 2013年4月頃に作成したラジコンサーボ。 その後ほったらかしにしていたが、
  暇つぶしに、その動きを解析してみた。



↓ 基板裏面の配線の様子。 部品の端子に細い単線ワイヤーを半田付けして配線する。



↓ 回路図。 サイトに掲載されていた回路を参考に手持ちの部品で構成できるように変更した。



↓ サーボのメカ部分。 ギヤーボックスだけは通販で購入した。



↓ ポテンショメーターはジャンクボックスにあった半固定抵抗器(10KΩ)を使った。



↓ 安定に動作するように抵抗器やコンデンサを付け足したり、外したり・・・試行錯誤の連続だ。




このサーボの基本動作は入力された基準パルスの幅とポテンショメーターが示す回転位置相当の
サーボパルス幅を比較して、その差が大きければ小さくなるように、小さければ大きくなるように
回転方向、回転位置を制御して常に基準パルスの幅とサーボパルスの幅が等しくなるように
するというものだ。
いわゆる負帰還(ネガティブフィードバック)制御だ。


先ず、その制御がうまく行っているかどうかを確認してみた。






ポテンショメーターが右方向に回転すると、サーボ軸は左方向に回転する。
そしてポテンショメーターが左方向に回転したときにはサーボ軸は右方向に
回転する。 互いに逆方向(ネガティブ)に回転することがポイントだ。

サーボ軸とポテンショメーターを結合して動作確認テストをしてみた。






オシロスコープの波形を見ると、基準パルス(入力パルス)の幅が変化するとサーボパルス
(追従パルス)がそれを追いかけて常に同じ幅になろうとする。
なるほど、サーボはこうやって指示された量(パルス幅)に従って動作するんだ・・・・
だけど、このサーボは大きすぎて実際には使い物にならない。
動作も不安定だし・・・・・
第一、値段が高い!
ギヤーボックスだけでも1,000円ぐらいはするだろう。

市販のメーカー製と比べてみると・・・





はるかに小型で高性能・・・・これが千円ちょっとで購入できるんだからね。
でも、こうやって実際に組立ててみると、サーボの仕組みがよく理解できた。
やっぱり実習はおもしろい。




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スチームエンジン回転切替装置の勉強

2015-06-04 07:52:38 | エンジン工作

2015/06/04(木曜日) 晴れ


この工作記事も5月2日の記事アップ後更新をサボってしまった。
あれこれ用事があって出かけることが多かったのが要因だが、工作の対象が絞れない
ことも要因の一つだ。
出かけた先では時間をもてあますこともあり、メモ帳に落書きをしてアイデアを描いて
みたりしたが何一つまとまらない。
ただ、前々からやってみたいこととして「スチームエンジンの回転方向の切替」という
テーマがあった。
市販のエンジンを参考にしてメカについてはおおよそ見当がついてはいるが、果たして
自分の工作レベルで実現できるかは甚だ疑問である。
そこで、ペーパークラフトで組立ててその動きなどを勉強してみた。



↓ 某有名メーカーの市販エンジン。 おぼろ気ながら回転方向切替装置の様子が伺える。






バルブ駆動用のエキセントリック2つをそれぞれ180度位相をずらして取り付け
どちらかのエキセントリックを選択してバルブと結合して駆動するようになっている。
所謂、スチーブンソン式逆転装置だ。
早速ペーパークラフトで組立ててみた。


部品サイズは実習生が手作り工作できる最小サイズで作ってみたが、かなり大型だ。


↓ エキセントリックは偏心輪直径16mm。 偏心アーム輪は外径24mmもある。



↓ 2つのエキセントリックを重ねるのもかなりの厚さ(4mm以上)が必用になる。



↓ 互いのエキセントリックに渡すビーム(梁)も長くなる。



いい加減な紙細工なのでエキセントリックはスムーズには回らない。
しかし、まぁ、この装置を自分のエンジンに取り付けるにあたって
気をつけなくてはならないことなどが少しはわかってきた。



その動作状況を動画でご覧ください。





ビーム(梁)の上下の動きが大きいので傾斜も強い。
このビームを介してバルブを駆動するのだから傾斜が強いのは問題だ。
しかし、これはバルブのストロークが10mmもあるから仕方が無い。
このストロークを短くするのには工作精度を上げなくてはならないので難しい。

ところでエンジンを逆回転させるのにこの装置を使う利点はなんだろう・・・

現在は供給蒸気を「蒸気切替バルブ」で切り替えてシリンダーへの給排気の
方向を変えてピストンの動きを反転させている。
この蒸気切替バルブにはポイラーからの高圧蒸気が加わっていて漏れも大きい。
これが無くなるのが最大の利点だ。

しかし、「逆転装置」を使うには次の問題も考えられる。

1. 高精度?の工作が必要と思われ難しそう。
2. エキセントリックが倍の数必要になる。
3. 余分なエキセントリックを回す分パワーが喰われる。

まぁ、何でも手作りの実習生にはなかなか難しい工作だ・・・・・・・






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