創成ミライ

予報は電子工作時々ガジェット

高周波領域におけるFETの応答速度

今回はFETを高速で駆動するための方法についてです。あくまでも素人考えですけど。

なお、ゲートドライバを使うよ!って人は関係ないかもしれません。

 

ちなみにこの記事のちょっとした解説だったりする。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

 

FETはいくつかの寄生容量(Ciss、Coss、Crss)を有しますが、回路を考える上で最も注目するのはCiss、つまり入力容量でしょう。

 

 

ここで単純なFET駆動回路を組んでみましょう。回路図を以下に示します。

ここで、Cissは入力容量を示します。ホントは東芝のHPにもあるように、ゲートドレイン間容量も入れての入力容量なのですが、今回はゲートソース間容量のみを考えます。

つまり、入力容量=ゲートソース間容量と考えてしまうわけです。

 

toshiba.semicon-storage.com

 

ですので、以下の理論には正確性はありません。あくまでも目安ってだけです。

多分Cgs=Cissとしたときの計算結果は、実際の結果より大きな値で出てくるんじゃないかなぁ?時定数が実際よりも大きな値で出てくるわけですからね。でも回路を考えると時定数は結局CgsとCgdの並列だから間違っていないような気もする・・・。

まぁこの辺りは専門ではないのでいまいちわかりません。ゴメンネ。

 

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さて、充電フェーズを考えます。SWがONになるとR1、R2、Cissに電流が流れ、Cissがチャージされることでゲート電位が上昇し、FETがONします。

ここでRとCがあるわけですから、当然過渡現象を考慮する必要があります。

 

 

・充電フェーズ

 

時定数ττ=(R1//R2)C_{iss}となります。

 

過渡現象は定常状態と定常状態の間の状態ですから、まずは定常状態を考えましょう。

SWがONになって十分長い時間が経過したら、Cissの電圧は当然VccをR1とR2で分圧した値になりますよね。

つまりCissの両端電圧V_{C}は過渡の知識から以下のように与えられるわけです。

V_{C}=V(1-e^{-\frac{t}{RC}})

ここで、式が見辛くなるのでR1とR2で電源電圧を分圧した値をVとしています。

 

また、tについて解くと式は以下のようになります。

t=-RC*ln(\frac{V-V_{C}}{V})

lnは底をeとするlogのことです。logeでは読みづらいのでこう表記します。

 

希望するゲート電圧があるなら代入してtを求めればいいですね。

例えばSWをオンしてから次の条件を回路は満たすとしましょう。

 

・ゲートしきい値電圧:3.0V

・時定数:300ns

・Vcc=9V

・R1=R2=1kΩ

 

すると時間tは次のようになります。

 

t=-RC*ln(\frac{V-V_{C}}{V})≒330ns

 

つまり、SWがオンしてからゲート電位が3.0Vになるまでに330nsかかるわけです。

 

 

 

・放電フェーズ

 

放電過程ではGNDとCissで放電を行いますから、時定数はR2×Cissですね。

R1=R2としていますから、仮に時定数を先ほどの2倍、600nsとしましょう。そしてゲート電位が3.0V以下になる時間を同じく求めてみます。

ここで、放電過程におけるゲート電位はCissの電位がVにフルチャージされているとして、以下の式で表されます。

 

V_{C}=Ve^{-\frac{t}{RC}}

 

今回の条件は以下の3つ。

・V=4.5V

・Vc≦3.0V

・RC=600ns

 

後はtについて解くだけです。

 

t=-RC*ln(\frac{V_{C}}{V})≒243ns

 

つまりまとめると、放電時には243ns、充電時には330nsのタイムラグがあります。

今回は電圧の関係上、放電のほうが充電よりも早くなりましたが、基本的に0Vもしくは最大電圧まで充放電すると、ダンパ抵抗がある分放電のほうが長くなります。

プッシュプルやマイコンのI/Oポート駆動でシンク電流がそこそこあるならまた変わりますけどね('ω')

 

実際に今回の場合で計算してみると、ほぼ完全に放電して0.1Vになるまでの時間はおよそ2284ns、ほぼ完全に充電されて4.49Vになるまでは1833nsになります。

 

 

 

 

ここからは実践。以下のような回路を組みます。

抵抗が全部10kなのは手持ちの1kを切らしたから。

 

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今回用いるMOSFETはNchの2SK4017。ドレイン電流5AのパワーMOSFETです。

http://akizukidenshi.com/download/ds/toshiba/2SK4017.pdf

 

 

これの寄生容量は入力容量Cissで730pFです。

で、ゲートしきい値電圧が1.3V~2.5Vの間ですから、計算の簡略化のために2.0Vとしましょう。ケース温度-Vthグラフからも20度で大体V_{th}=1.95Vくらいだしね。

 

ここで、上記の回路で充電時の時定数はτ_{C}=3.65µs、放電時の時定数はτ_{D}=7.30µsです。

 

充電を開始してからゲート電位が2.0Vになるまでの時間tは以下の通り。

t=-RC*ln(\frac{V-V_{C}}{V})≒0.917µs

反対に放電を開始してからゲート電位が9Vから2Vに落ちるまでの時間は以下。

t=-RC*ln(\frac{V_{C}}{V})≒11.0µs

 

これが充放電の1サイクル、つまり1周期で起きる時間のロスです。

最小周期はこの充放電時の遅延時間和ですから、最大駆動周波数も求まりますね。

今回の場合は総遅延が11.9µsなので、最大駆動周波数はf_{max}≒84.1kHzです。

 

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( ゚Д゚)<・・・ホントに???

 

疑り深い性格ですから、計算結果が本当に現実世界でその通りに出てくるなんて到底信じられないわけです。抵抗の分圧すら疑って実際に測定したりしてますからね。

あ、あと厳密に計算するならQg特性と周波数からゲートドライブ電流を計算して抵抗値を適切に決定する必要があります。今回だと2SC1815のコレクタに10kをつけているので、Vcc=9Vから瞬間的な最大電流は0.9mA。結構小さめなのでどうなるか?

 

ざっと計算しましょうか。まず、最大周波数は84.1kHzです。そして2SK4017のデータシートからQg特性を読むと、Vgs=12Vでおよそ11nC。ドレイン電流5Aなんていう大電流下での測定ですから今回の実験状況とかなり違いますが、まぁいいや。

あとはI=QFからゲートドライブ電流は大体0.925mA。ぎりっぎりですね・・・。

ま、問題が生じたら抵抗を変えるだけです。

 

それでは再掲する以下の回路を計測しましょう。

入力は大体5Vp-pくらいの矩形波トランジスタでNOT回路を構成していますから、出力は入力と逆位相です。

 

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で、以下がf=1k、10k、50k、80k、100kの波形。

 

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f=1kHz

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f=10kHz

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f=30kHz

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f=50kHz

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f=80kHz もう限界です

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f=84.2kHz これ以上は無理

 

というわけで過渡現象が観測結果から見えてきました。

周波数も計算通りおよそ84kHzで限界です。ちなみに黄色が出力で青が入力ね。

 

というわけでFETを高速で駆動する際は抵抗値にも気を付けよう!というお話でした。







 

 

タブレットスタンドとPCオシロスコープ【不良品?】

まず目次です。

 

 

 

 

 

 

あらすじ

 

最近の投稿記事の内容から察している人もいるでしょうが、我が家では例のPCオシロが大活躍しています。それとブレッドボードも。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

いやぁ・・・波形を見ることができるだけでこんなにも見える世界って変わるんですね。過渡現象を観測するのがもう楽しくて楽しくて( ;∀;)

しかし、このPCオシロを導入して新たに生じた問題もあります。それは机のスペース。

 

 

基本的に使用するのはPC前のスペースだけですから、ここにキーボード、マウス、PCオシロ、ブレッドボードetc・・・といった感じに物をたくさん置くので、それはもう狭いわけです。

かといってキーボードやマウスを撤去するとオシロが操作できないというジレンマ。

 

しかしついさっきですが、ピコンと閃いたのです。

 

( ゚Д゚)<タブレットアーム使えば良くない???

 

そう。机にスペースが無ければ空中に活路を見出せばよいのです。

というわけで早速適当なものをポチリ。

 

 

 

 ついでにルイボスティーのパック(60個入り)も購入。

コーヒーは苦いので飲めませんが、ルイボスティーや紅茶は好きなんですよね・・・。

ルイボスティー伊藤園の500mlで大体75円くらい(コーナン価格)ですが、パック入りの物ならリットル単価が非常に下がります。1パックで1Lなので、大体20円/Lくらい?やっすい・・・。

 

馬鹿みたいに飲む私にとってはかなりありがたい( ;∀;)

 

 

 

そのままでは固定ができないっぽい

 

このタブレットアーム、最小つかみ幅が120mmとかなんとか書いているんですよね。

しかしPCオシロの幅は100mm。差し引き20mm足りません。

そこで、商品が到着する前に3Dプリンタで下駄を作っておきます。下駄をはかせれば何とかなるはず。何ともならなかったらFire7用アームになります。

 

 

固定用にパーツを作る

 

まずオシロを採寸した感じですが、つかむ予定の縦幅は105mm、厚みは22mmでした。

というわけで早速モデリング。単純なコの字型で出力します。厚みはプリンタの誤差を見込んで22.6mmにしました。密度は40%。

 

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あとは商品の到着を待つだけです。

 

 

 

 

 

 

商品が到着

 

届きました。

 

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コンパクト

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中身はこんな感じ

 

さっそく商品を確認。このTRYONEというメーカーは以前に一度購入しているのでまだ安心です。前回購入したアームは中の針金が金属疲労で折れるという、何とも言えない結果だったんですけどね。あと安定性もあまり無かったなぁ。

 

ま、今回は触ったりしないので安定性とかどうでもいいです。

 

 

 

 

 

早速怪しい展開に

 

なんか曲がっています・・・。

 

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何か曲がってない?

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水平に閉じないけど

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支柱も水平出てないけど・・・?

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なんだこの出っ張り

このまま机に取り付けると支柱が曲がってるわけですから、各パーツがすごい歪み、余計な力がかかることは明白。

というわけでいつもの問い合わせ。こういう設計なのかどうか確認します。

 

 

 

('ω')<なんか曲がってるけど仕様?

 

( 一一)<これは人間工学に基づいた設計

 

( 一一)<長時間を使用しても折れように設計されました。(原文ママ

 

('ω')<はぁ・・・?

 

 

というわけで人間工学に基づいた設計らしいです。何が????

まぁ保証が付くらしいし、折れたら交換してもらえそうではありますが、なんだかなぁといったところです。人間工学に基づいたら支柱が曲がるんですね。(オイオイ)

 

 

1日で折れた!

 

 これにiPadとかつけて折れたら悲惨なんだろうなぁ・・・。

そう思いながら大体の取付位置を探るためにFire7を取り付けて位置決めをしていたんですね。しかしふと気づくわけです。

 

「これ、折れてね???」

 

そして嫌な予感は見事的中。なんと1日で折れました。

これ、俺が悪いのか・・・?

 

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無負荷でこの傾きよう

 

私史上破損の最速記録ではないでしょうか・・・。

折れた原因はまぁ金属疲労でしょうが、さすがに1日で折れるとか弱すぎない?(いつかのスマホアームでも1月は持った)

 

 

保証が効くか販売元に確認

 

再び販売元に連絡。「またこいつか」とか思われてそうですね。

 

 

('ω')<1日で折れたけど保証とか効くの?

 

( 一一)<マ?99%OFFクーポン発券するわ

 

( 一一)<これでもう一回買ってくれ

 

('ω')<うぃ(100%OFFじゃないのね)

 

というわけで再び購入。99%OFFなので少しだけこっちに負担が来ましたが、手持ちのAmazonポイントで打ち消せる程度の額でしたからセーフです。

はてさて、新しい奴はちゃんとしたやつですかねぇ・・・?

 

 

再び届いた

注文から2日、再び届きました。

 

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角が少し潰れてる

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中身は一緒

 

 

 

ようやくオシロを取り付け

 

早速下駄をはかせたオシロを装着。

 

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これをアーム畑と化した机に取り付けます。USB接続するのでPC近くに取り付け。

 

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コードで大変なことに

 

 

いい感じですね。プローブは適当にぶら下げておきます。

まさか引きちぎったりしないでしょうし・・・。

 

 

 というわけで環境構築はこれで完了です。

 

 

 

 

 

小話:JA沖縄のお茶が美味い!

 

皆さんはおいしいお茶のブランドといえばどこを想像するでしょうか。

生茶綾鷹?それとも伊右衛門茶?

 

実はですね、私結構ペットボトルのお茶に目がない性分でして。

大学生協で売っているお茶(謎メーカ含む)は大抵飲みました。地方のお店で売っているオリジナルブランドのお茶とかも見つけては飲んでいます。

 

そういうわけで結構お茶を飲んでいるのですが、私が思うに一番おいしいお茶はずばりJA沖縄のお茶。

 

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www.ja-okinawa.or.jp

 

 

 まぁ私沖縄県民じゃないんですけどね。大阪府民だし・・・。

とある和歌山県の道の駅に行ったときにこれを見つけました。

値段も100円程度でしたし、喉も乾いていたので何の気なしに購入して飲んだのですが、これがなんと美味しい。

お茶なのに柑橘系の香りを感じるような、不思議なお茶だったと記憶しています。

 

後にも先にもこれを超えるお茶は無いと思います。美味しさで次点はダイドードリンコ玉露かなぁ?

生茶とかも美味しいんですけどね。リニューアルしてからホントに美味しくなった。

爽健美茶十六茶と味の違いが分かんないです・・・。

 

また、個人的には缶>紙パック>500ml>2Lの順で美味しいと思います。気持ちね!

 

 

皆さんもマイナーなお茶を見つけたらドンドン飲んでみることをお勧めします。

新しい発見があるかもしれませんよ~。

 

 

 

 

 

 

OculusGoとFire7の「あったらいいな」を作る

OculusGoで「あったらいいな」と思うもの、それはコードを引っかけるフックでしょう。(当社調べ)

前回の記事で言った通り、MicroUSBで充電しながら使うとき、コードが宙ぶらりんだとせっかくのコードレスという利点が無くなってしまいますから。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

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これじゃぁダメだ

 

というわけで作ります。参考はカーテンレールにあるあれ。

というかあれを見て思いついたんですよ・・・。

 

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んじゃいきましょ。

 

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適当に書いてー

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あれこれやって完成

 

できましたね!

全く参考にならないでしょうけど、こんなの需要ないだろうからおっけー。

あとはCuraにデータを渡して印刷です。速度は45mm/s、ピッチ0.2でGo。

 

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白いものは撮るのが難しい

 

 

こいつをOculusに実装するとこんな感じ。

最低限の働きはしているので一応成功ですね。

 

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とにかくコードが長い

 

 

今回はここまで・・・、と思っていたのですが、なんとここまでの文字数はたったの360文字。これではGoogleに「価値のないコンテンツ」と言われてしまいます。

 

 

ですのでもう一品作ります。材料はこちら。

 

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Fire7

 

これをモニタアームに取り付けるパーツを作っていきます。

 

今はPC周りで3画面なのですが、4画面にしたい欲が湧いてきまして。

ブログ編集・YoutubeTwitterGoogleアナリティクスで4画面だァ!

タブレットをつかむパーツは件のタブレットアームから取れますしね(ΦωΦ)

 

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亡骸



 

「折れたやつは手元で処分してくれ」といわれたので、まだ生きてるパーツを流用しても問題はないでしょう。つまりモニタアームとグリップをつなげるパーツを作ればいいんです。

 

 

そこで折れたアームを少し加工します。

まず曲がる部分はいらないので切断。軽金属用の刃で切ります。

 

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カットします

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 切って初めて知りましたが、内部の金属は六角形なんですね。

押し出し材か何かでしょうか?てっきり丸棒だと思っていたので意外でした。

 

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あとはこの切り離したパーツにいろいろ組み合わせて完成。突貫工事なので強度とかは考えていません。M3ボルト1本だけの部分とかあるしね・・・。

 

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モニターポールに適合します

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これで我が家はついに4画面。Qブレイカーです。

利点は・・・って感じですけどね。とりあえずspacedeskで拡張してPCの時間表示用に使っていますが、飽きたら外すかも。

ま、Fire7の置き場ができたってことでいいんじゃないでしょうか?何ならメインディスプレイ(右のやつ)から常時USB給電してもいいですからね。

 

Fire7持ちで、モニタアームユーザーで、壊れたタブレットアームが手元にある稀有な人がいればぜひ。

 

 

 

これで1100文字!本文のノルマは達成です。

なので余計な話でもしましょうかね(ΦωΦ)

 

どーせこのへん読む人おらんやろうしやりたい放題や・・・!

 

 

私は一人暮らしをはじめて今で2年になるのですが、この2年で一人暮らしに抱いていた幻想はことごとく打ち砕かれました。大学で周りとのギャップもいろいろ感じましたね。というわけで以下、いろいろなエピソード目次です。本文に目次を使わず余計話で目次を使うのは本末転倒な気もしますケド。

 

 

 

 

食品関連

牛乳が高い!

 自炊を初めてまず思うのが、「牛乳が高い!」でした。

特にそう思うのが牛乳。1Lで100円くらいじゃなかったっけ・・・?と今でも思っています。しかし現実は大体1Lで200円程度。牛乳が好きでよく飲むのですが、ガンガン飲むと案外馬鹿にならない出費です。かといって乳飲料飲むのは嫌だしなァ・・・。

 

あと高いと思うのはネギ。店にもよりますが200円超えるんですよね、あれ。

そうそう、大葉も高いです。10枚で150円くらいだったかな?

大葉大好きなので一食で10枚なんてペロリですよ・・・。

 

道の駅とか、近くにあればいいんですけどねぇ・・・。

 

 

意外と健康になる

 「一人暮らしだと不健康になる」ってのはある意味で正解だとは思いますが、概ね間違っていると思います。厳密には、「自炊しない一人暮らしだと不健康になる」ですね。

まず、私は大学生ですから年に一度健康診断があるんですね。ここで血圧とかを指摘されて震え上がるわけです。ちなみに私は高血圧で再検査でした。

 

( ゚Д゚)<測りますよー

( ゚Д゚)<・・・ちょっとこっちで再検査するから来て

('ω')< エッ(死んだかな)

 

これがまぁ、ビビるんですよねぇ・・・。

それからというもの、結構塩分を気にしてご飯を作っています。自炊だとある程度コントロールできますが、自炊しないと多分高血圧コースまっしぐらだと思います。

 

ケチャップやコンソメは塩分が少ないのでオッケーなんですが、醤油、ポン酢、etc・・・といった和食系調味料は軒並みヤバいです。

今は1日8gでしたっけ?醤油とかガンガン使うとこんなの(ヾノ・∀・`)ムリムリ

 

だから比較的(塩分が)マシなもので美味しいのはオムライスとかパスタですね。

まさか大学生のうちから塩分気にするとは思ってもいませんでしたよ・・・。

 

 

 

 

 

 

生活関連

ゴミ出し場所#とは

 

Q . 資源ゴミの出す場所がわかりません

A . 頑張って探せ

 

一人暮らしだとついついAmazonとか使いがちです。

特に私の場合は不良品交換で段ボールがたまります(´Д⊂ヽ

で、部屋に段ボールタワーができるんですよね。夏までに処分しないと部屋が虫の惑星になりますから、かなり死活問題です。

 

こいつを処分するには資源ごみの日に資源化ステーションに出すしかないのですが、場所がわからない。なので初夏の朝に家の周りを歩きまわって何とか見つけ出したのを覚えています。まさか歩道橋の下とは・・・。

 

そして今、また段ボールが溜まってきたのです。

しかしある日家に帰ると建物の1階に張り紙が。

 

「資源化ステーションは移転しました」

 

2か月経った今でも場所がわかりません!地図メモっときゃよかった!

 

 

 

帰省は軽い旅行

 まぁお察しの人もいるかと思いますが、私の地元は大阪です。つまり帰省するときは中国地方から大阪まで行くわけですね。

ですが、なんと大学1年のころから今に至るまで帰省はすべて在来線で帰っています。

新幹線の切符取り方わからないんですよね・・・。

あと、在来線でもICOCAは使わずに切符で帰っています。そっちの方が旅情あるでしょ?(実はICOCAが使える区間もわからない)

 

('ω')<岡山駅から大阪駅に来たぞ

( 改札)<通さないぞ \ピンポーン/

 ( 一一)<どこから来たの?

('ω')<アッエキインサン 岡山です!

( 一一)<えぇ・・・

 

これを何度もやっているのでもうICOCAを長距離では使いません。

 

ま、でも長距離移動は旅行気分です。

知らない駅で降りてご飯を買いに行くのは中々楽しい。

 

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よくここで乗り換える

 

 

これで大体3000文字!

流石に書くのも飽きたのでここいらで幕引きとしましょうか。

充電しながら使いたい!【OculusGo】

 

今回は充電しながらOculusGoを使う際のあれこれです。

軽い内容は以下の記事に既に書いています。

また、本記事を真似して何らかの損害が生じても私は責任を負いませんから、自己責任でお願いします。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

久しぶりに目次を。

 

 

充電しながらの使用

 

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つまりこういうことをしたい

 

 使用しているとバッテリーはどうしても劣化するものです。

しかしOculusGoはバッテリーの交換が効きません。分解するわけにもいかないですし。

そこで考案されるのが充電しながらの使用です。スマホなどを充電しながら使う人は多いと思いますが、OculusGoを充電しながら使うのはためらうと思います。

そこで充電しながらの使用に関するメリットとデメリットを上げておきます。記事終盤では実際に温度上昇を測定しますよ('ω')

 

 

メリット

 

やはり「バッテリー切れの心配なし」この一言に尽きるでしょう。

YoutubeVRなど、大抵のアプリ内でバッテリー残量を見ることはできませんから、ひとしきりVRを楽しんでホームに戻った時に残量数%・・・なんてことはよくあります。

バッテリー残量がアプリ内で見られないのはYoutubeVRやVirtual virtual realityなど。

逆に見ることができるのはSKYBOXやambrなどでしょうか。個人的にはYoutubeVRでバッテリー残量が見られないって結構致命傷な気がしますが・・・。 

 

 

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本体バッテリー残量は見られないです

 

バッテリー切れの心配がなければこの不安からは解消される、と。

あとはバッテリーが純粋に劣化した個体では長時間の動作が不可能ですから、これを延長することができるのもメリットと言えるでしょう。

 

 

デメリット

 

「温度上昇とバッテリーの劣化」これに尽きます。

この2つは基本的にセットです。温度上昇によってバッテリーが劣化しますからね。

充電する際は電流が流れますから損失は電流の2乗に比例して熱となって出てきます。しかも動作中は逆に放電もしてますから発熱は単純に2倍以上!

さらにCPUの発熱もありますから、かなりの熱が放出されることは想像に難くないでしょう。この熱がバッテリーを痛めるのです。

 

www.baysun.net

 

ま、リチウムならニカドほどメモリー効果は顕著でありませんから熱にさえ気を配ればいいと思います。あと満充電と完全放電を避けること。

 

 

 

 

 

コンセントからの給電

 

充電しながらの使用だとほとんどの人はコンセントからの給電を考えると思います。

モバイルバッテリー派は適当にやってね!

この項ではコンセント給電をする際の注意事項などです。というか私がやって「これは・・・」と思った事柄ですね。さすがに自分がやっていないことをさもやったかのようには書けませんから・・・。

 

案外、ケーブルの長さ以外に気を配る要素ってあるんですよ(-ω-)/

 

 

長さは3m以上がいい

 

 見出しの通り、ケーブルの長さは3m以上をお勧めします。

1mの物ではどう頑張っても長さが足りません・・・。

 

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短い



 

後ろを向こうものならケーブルを引きちぎって即終了です。

人間を直径30cmの円筒と仮定した場合、一回転すればケーブルの長さは90cmほど余分に必要ですからね。しかもコンセントより高い位置に頭は来るのでさらに長さに余裕を持たなくてはなりません。

 

そういうわけで3m以上の物をお勧めします。さすがにこの長さはDAISOなどに売っていないので家電量販店やAmazonで買いましょう。私はこれを使っています。

 

 

前回の記事で「5mを買うときはよく考えよう」なんて大口叩きましたが、やっぱり長さのわりに安いのが魅力的で買っちゃいました・・・。

というわけで私が人柱ってわけです。

 

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長い!

1人暮らしなら部屋のどこにいても足りるんじゃないかってくらい長いです。

 

 

 

ケーブルのしなやかさも大事

 

 これは端子の寿命に影響します。

ケーブルがしなやかでないとケーブルの重さがOculusの端子にかかりますから結構マズいです。特に太めのケーブルなんかだと気づけば端子がゆるゆるに・・・なんてこともあり得るかもしれません。

 

 

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全部しなやかさが違う

 

MicroUSBは抜き差し寿命が1万回とかなんとか言いますが、変に力がかかればこれも揺らぎますからね。

 

 

温度上昇に関して

 

 一番の関心事ですね。というかこれさえクリアしてしまえば充電しながら使うのにほとんど問題はないと言えます。いや、私が知らないだけであるのかもしれませんが・・・。

 

温度上昇の要因はCPUの発熱・充電時の熱・放電時の熱の3つでしょう。

過去の経験として、乾電池から多くの電流を引き出した時に乾電池がほんのり温かくなっていることに気づいた人も多いかと思います。モーター回したときとかね。

これは電池の内部抵抗に起因するものです。充電時と放電時に影響が顕著になります。

ま、抵抗に電流を流せば発熱するのは当然なわけで。

 

そしてこれの対策はありません。

ですが本当に気休め程度の対策としては電池の温度を下げるというものがあります。

通常の抵抗体では温度が低くなると、原子の熱運動が抑制されて抵抗値が下がります。

 

言葉で言っても理解しにくいですから試しに実験してみましょう。手持ちの10kΩ抵抗をテスターで計測しながらヒートガンを使って温度を変化させてみます。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

 

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20度時で99.0Ω

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73.2度時で99.7Ωに上昇

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どうでしょう、温度が高いと若干ですが抵抗値が上がりましたよね?

 

つまり温度が低い状態で充放電すればそれだけ発熱が小さくなるというわけですね。

ちなみに半導体の場合はバンドギャップを飛び越える電子が増えるので、温度が上がると逆に抵抗値が上がります。

 

CPUの熱も対策があまりありません。ゲームをプレイしなきゃ発熱は減りますが、そういうわけにもいきませんから。実は「熱くなったらスマホやめろ」って理にかなっているんですよね。

 

 

熱くなるとレンズも曇る

 

発熱による熱が本体に回ると人体と本体で温度差が生じますから、いわゆる結露が生じます。夏場や冬場などの、極端な気温の時にレンズが曇りやすくなるのはこれが原因なんですね。

 

これの対策は本体を冷やす(暖める)こと。これに尽きます。

人体との温度差が無くなればいいわけですから極端な話、人体を急冷(急速加熱)してもいいでしょう。快適なプレイ時間が延びる代わりに寿命が縮みますけどね('ω')

 

Oculus本体を冷やす際はいろいろ方法がありますが、一番手っ取り早いのが空冷ファンを付けることでしょうか。私も昔やりました。

 

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あれは冷却効果すごいですよ~。夏場にバッテリーが100%→10%までぶっ通しでプレイしてもほんのりと温かい程度でしたから。

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懐かしい

そのかわり重いので首に負担がかかりますケドね・・・。

40mmファンで小型のやつを作り直すかは検討中。ファンの電圧を5VにしちゃえばOculusの充電系から少しだけ電力を拝借できますしね。

 

 

実際に測定してみる

 

「じゃあ結局充電しながらだとどれくらい温度あがるのさ?」と思う方は多いはずです。 ざっと調べてみましたがどうも熱対策を記したブログはいくつかあれど、温度上昇をデータとして記したブログは無さげです。(もしかしたら見落としているだけかもしれない)

 

( ゚Д゚)<つまり競合相手がいない領域なわけだ

 

こんなデータを取る奴なんていねぇよって気もしますし当然ですね。

というわけで早速測定です。測定条件は以下の通り。

 

ヒートシンクの最大温度を3分おきに測定

・使用するのは放射温度計

・室温を一定にするため暖房は入れない

・YoutubeVRでVR180動画を見続ける

・スリープモードによる温度の低下を避けるためゴーグルは外さない

 

こんな感じですね。ゴーグルをかぶったまま温度測定してデータをまとめます。

左手にコントローラー、右手に放射温度計のやばい奴です・・・。

 

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これがOculusQuest・・・!!

 

使用する放射温度計はいつ買ったか忘れたやつ。MYCARBONのやつだったはず。

 

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そして測定したデータがこちら。Excelでまとめました。

 

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んー???特に顕著な差は見られませんね。

充電のほうが取得時間が長い理由は、計測を終えようとしたときに珍しいJAXAVR動画を見つけたからです。ロケットエンジンかっこよかったナァ・・・。

しかし、温度上昇は充電しようがしまいがほとんど変わらないという結果に。

測定後半は大体37度前後で温度が安定し始める傾向にありますね。dy/dtが小さくなっている・・・。

 

 

総括

 

 結論:1時間くらいなら充電しながらでも温度は変わらない

 

です。充電しようがしまいが初めの15分はほとんど同じような温度上昇でした。

このことからも、1時間程度ならほとんど変わらない結果になるんじゃないですかね?

30分経ったあたりから充電側が急激に上昇するってことも考えにくいですし。

ただ、これが2時間、3時間になってくるとどうなるかは不明です。夏場とかでも多分結果は変わってくるでしょうね。

 

ま、これはあくまでも室温が20℃くらいの春におけるデータです。

冬ならもっと充電しながらの使用可能時間が延びるでしょうし、夏なら短くなると予測されます。

 

充電しながらってどうなの?という疑問に1つの指標は示せたかと。

 

 

 

 

FETで手軽にブリッジ回路その2【FDS4559】

前回の続きです。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

では早速はんだ付けをやっていきましょう。有言実行。

 

まずは最難関のSOP8はんだ付け。変換基板は以下のようにSOP8とDIPが対応します。

 

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基板はこれね

 

見てわかると思いますが、SOP8関連の物はひっっっじょうに小さいです。さすが表面実装。チップコンデンサとか手を出す気すら無いですよ・・・。

 

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マウスとの比較

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これですよ

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流石に能力が違いますが、FKI10531と比較してもこのサイズ

 

ですので、私は虫眼鏡とピンセットを使っています。特に虫眼鏡(ルーペ)は表面に印字された型番を読み取るのに大事。

また、今回はコーナンで見つけた新兵器を導入。これでチップのはんだ付けをサポートしたい。

 

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使い方があっているのかどうかは知りませんが

 

これ、結構スプリングが強いんですよね・・・。ですので上のような使い方はあっているのかどうかわかりません。真似してチップが壊れても知りませんよ!

 

 

goot ヒートクリップ H-2SL

goot ヒートクリップ H-2SL

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構築する回路は全会前回示したこれ。

予測変換が最近おかしいんですよね・・・

 

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・・・と思っていたのですが、冷静に考えると私の用途ではフルブリッジである必要がないんですね。ならハーフブリッジでよくね?と。

 

('ω')<そもそも上の回路だと動かんような気もする

 

 

ですのでハーフブリッジに変更。ではいきましょう。

 

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できた



 

なんとかはんだ付けしましたが、やはりしんどいです。

 

 

 

ここでトラブル発生。

信号源にArduinoNanoを使おうと思っていたのですが、久しぶりに引っ張り出してきたNanoがまさかの故障・・・。何度スケッチを描いても書き込みできません。エラーも見たことのないやつが出ましたし、もう諦めます。

 

というわけで、スイッチで切り替える手動式に計画変更。

Pchはゲート電位<ソース電位でON、Nchはゲート電位>ソース電位でONなわけですから、以下のようにすれば手動スイッチングができますね。

 

 

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 この回路ならSWのONOFFでハイサイドとローサイドがドライブできるはずです。

まずSW1がONの時は以下のようになりますね。

 

 

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ゲート電位V_{G}はVccを1kΩと1kΩで分圧した値になりますから、ゲート電圧はV_{G}=\frac{1}{2}V_{cc}ですね。

 

するとゲートソース間電圧がその差分\frac{1}{2}V_{cc}になりますから、これがしきい値電圧以上かつ絶対定格以下であればよいわけです。

今回は電源に9Vを予定していますからゲートソース間電圧はおよそ4.5V。

絶対定格が±20Vですから大丈夫そうですね。しきい値電圧もクリア。

 

 

今度はSW2がONした時を考えます。

 

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これも1kと1kでVcc(9V)が分圧されてゲートに現れますから、ゲートソース間電圧は 先ほどと同じくおよそ4.5V。これも大丈夫そうです。

計算上は大丈夫そうなので、実際に回路を構築して動作を確かめてみましょう。

SWは先日買ったスライドスイッチを用います。この回路だと流れてもせいぜい数mAなのでオッケーのはず。

 

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これが20個で300円くらい

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ブレッドボードにも使えます

 

値段は20個で300円ちょっとでした。相変わらず安い。

レバーが頼りないですが、数があるので実験用にはいいかもです。

 

 

 

ここで気を付けなければならないのが貫通電流です。

早い話が、SW1とSW2が同時にオンになると回路が燃えます。

 

そこで、簡単な対策を講じました。それは非力な電源を使うこと。

安定化電源からとる9Vと角電池からとる9Vでは、圧倒的に前者の方が危険ですから今回は9V電池から電源を取ります。

これでもし大電流が流れても、電池の内部抵抗で電圧降下が生じて最悪の事態にはならない・・・はず。

 

ま、燃えてもそんな大事になるほどのエネルギーは投入しませんから大丈夫です。

 

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パッと組んでみました

 

というわけで計測を始めましょう。出力にプローブをつなぎ、応答を見ます。

理論上ではSWのONOFFに対応して出力が1と0をとるはずですが、果たして・・・。

 

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 よさげですね。きちんと動作しています。

 

このハーフブリッジ回路をもう一つ組めばフルブリッジとしてモータの制御などができるはずなのですが、連続して流せる電流は定格からせいぜい3A。しかも真面目に使うなら各FETのドレイン・ソース間にダイオードをつけなきゃいけない。それなら東芝のTA7291や、TB6643KQのほうが適していると思います。6643なら秋月で300円出せば買えますからね。

 

今回のこの回路のメリットは動作原理を理解することができることでしょうか?IC嫌いな人向けであるとも言えるね。(いないか)

あとはモータドライバICよりもさらに高周波数で動作できるとか?(TB6643KQはPWM100kHzまで)

 

ただ、この回路もどこまで行けるかは不明です。

 

なので!高い周波数領域で応答を見るべくがっつり高周波信号を入れてみます。

 

 

こんな回路を作ってみました。トランジスタを2つ使った駆動回路です。

 

 

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それぞれのスイッチング素子について説明します。(Vcc=9V)

 

・Q1

Q1はレベル変換回路とNOT回路を組み合わせたような回路です。

まず、signalが0のときはR1を通ってそのまま9VがQ3のゲートに現れます。つまりQ3はOFFですね。次にsignalが1の時、Q1はONしますから電源電圧がR1とR2で分圧されてQ3のゲートに現れるわけです。ここで、R1とR2はともに1kΩですから、9Vを等しく分圧して4.5VがQ3のゲートに現れます。しきい値電圧はおよそ-3Vですから、十分Q3をONすることができます。

 

・Q2

Q2は単なるNOT回路です。

signalが0の時はR7とR9で分圧して、およそ4.5VがQ4のゲートに現れますからQ4はON。ここで、「およそ」としたのはQ4の寄生容量が650pFと、極めて小さいからです。R9と寄生容量650pFとで合成インピーダンスZを考えると、周波数がかなり大きくない限りほぼR9=Zとなります。

 

というわけで完成ですかね?とりあえず組んでみて動作確認です。

 

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トランジスタのゲートには回路図と違うけど10k入れてます

 

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f=500kHz

動きましたね。波形がきれいに出る動作周波数は大体300kHzまでかな?

また、貫通電流が流れる寸前まで攻めると600kHz付近で限界でした。

 

 

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かなり際どい(f=600kHz)

 

( ゚Д゚)<ここからは少しややこしい話

 

回路図を見てこう思った人は結構いると思います。「貫通電流流れるやんけ」と。

そうです。Q1とQ2の特性次第では貫通電流が流れてしまうかもしれないのです。

 貫通電流が流れるパターンはQ1がONでO2がOFFの時。

もしsignalが0になったとき、Q1のターンオフ時間>Q2のターンオフ時間だったらQ1がまだONなのにQ2がOFFになってしまい、回路がドッカーンです。

 

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しかし計算上は(というか私の頭の中では)貫通電流は多分流れません。

R1、R7、R8、R9の抵抗がミソなんです。Q4に注目して説明しましょう。

 

まず、Q2がOFFになるとQ4の寄生容量をチャージするべく電流がVccから流れます。

ここで、電流から見ると以下のような回路が見えるはずですね。

 

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これってどう見てもRC過渡ですよね???

時定数は(R7//R9)×Cですから、実際に計算するとτ=325nsです。

回路過渡の知識から、Q2がOFFしてRC秒経ったときにQ4のゲート電圧は電源電圧のおよそ63.2%になりますから、Vcc=9Vだとおよそ2.84V。

 

特に今回の場合はしきい値電圧が大体3Vですから、Q2をOFFしてRC秒経つまでFETはOFFであると推測できます。

具体的な時間が知りたい方はRC過渡の時間変数tを計算しましょう。Cissの電圧波形は以下の式で与えられますから、t=の形にすればいいですね。また、RCは時定数です。

 

V_{C}=4.5e^{-\frac{t}{RC}}

 

Q3についても同様で、時定数τは(R2//R8)×Cですから、計算するとτ=379.5nsになります。(実はPchはちょっと自信ないです)

 

逆に、放電フェーズではQ4の時定数はR9×Cですから650ns。

Q3も同じくR8×Cで759ns。(自信ない)

計算するとこれだけの猶予があることがわかります。

 

 

Q3およびQ4はON時に300ns、OFF時に700nsほどの遅延時間があります。

もしQ1がターンオフ時間の都合でまだONの時にQ2がOFFになってしまっても、Q4は時定数の関係である程度はOFFのままですから、この間にQ1がOFFすればセーフなわけです。

 

というわけでRCフィルターの存在が貫通電流を防いでいるわけです。

しかしこの存在は一方で厄介でもあるわけです。遅延時間があるということは高周波数で駆動することが難しいということ。

 

ターンオン時は等価回路的にもう少し遅延が短いので頑張れば1MHzまでいけるかもしれませんが、正直言ってそこまで周波数が高いと今度は表皮効果などの問題が出てくると思います。

でも1MHz程度なら分布定数回路にはならないので、まだ普通の電気回路かなぁ???

 

ちなみにですが、R1、R2、R7、R8、R9をすべて100Ωにすれば1MHzでも余裕で駆動できます。時定数が小さくなりますから当然ですね。

 

しかしこの場合には各抵抗に結構な熱が発生します。

特にR7では、Q2がONだとVccの電圧がそのままかかりますから損失は810mW。1Wクラスの抵抗を使わないと厳しい感じです。

 

 

 

 

今回はここまで。

気が向けば回路過渡をもう少し具体的に計算する解説記事でも書きますかねぇ・・・。

 

 

追記:書きました!

 

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Oculus Goのアップデート備忘録【YoutubeVR】

Oculus Goの代表的な優良アプリと言えばYoutubeVRでしょう。

しかし時々ですが、アプリはアップデートによって仕様が大幅に変更されます。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

そこで備忘録的に2020年3月時点での仕様を暫定的にですがまとめておきます。あといろいろ小ネタとかもね。ですので、今回は珍しく目次を使います。しょーもないことまで記すので読み飛ばす内容が多くなると予想して・・・!

 

 追記:充電しながらプレイした際のデータをまとめました

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

YoutubeVR:Googleアカウントとの連携

YoutubeですからまずはGoogleアカウントとの連携があるわけです。

YoutubeVRではYoutubeVRで表示されるコードを、別途PCなどから入力することでアカウント連携を行います。これが結構面倒なんですよね。

 

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しかし連携することで得られるメリットはたくさんあります。

完全に個人用で使う方は連携しておくといいんじゃないでしょうか?

ちなみに私は連携させています。(写真撮影のためにログアウトしましたが)

 

 

 

YoutubeVR:画質について

一番の関心といってもいい画質。これがまた曲者なんですね・・・、

まず、YoutubeVRには画質は「自動」と「最高」の2つしかありません。今年の2月くらいまでは、画質を最高にすればほとんどの場合は最大画質で再生されたのですが、今回のアップデートでどうやら少し変更されたようです。

その内容はずばり「最高画質でも最高画質にならない」というものです。

 

('ω')<なんのこっちゃ

 

状況としては、仮に画質設定を最高にしても家の回線が悪ければ自動的に画質が落とされて再生されます。我が家でいろいろ試したのですが、どうも回線状況次第で強制的に画質が落とされるっぽいです。

まずこれが回線が軽いときの統計情報。画質は3840になっています。

 

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そしてこれが回線が少し重いときの統計情報。画質が2560になっています。

 

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もちろん両者は同じ動画ですし、画質も最高設定です。

 

ですから、最高画質で楽しみたい方は家の回線状況を気にするようにしましょう。

本音を言うと画質を720や1080などから選べるようにアップデートしてほしいですね。

 

 

 

SKYBOX:時々アプリが落ちる現象

PCの中にある動画などを再生するのにかなり重宝するSKYBOX。私も過去にこれを使ったファイル共有の記事を書きました。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

しかし、たまにですがPCのファイルをいじっているときにSKYBOXが落ちることがあります。これについていろいろ調べてみました。

 

ずばり原因は「PCのスリープモード」にあると思われます。

私は容量の大きなVRファイルは基本的に外付けHDDに保存しています。これをファイル共有機能でSKYBOXから見ているわけですね。

 

ここに問題があるのです。

 

なんと、SKYBOXは一時的にでもファイル共有先のファイルにアクセスできないと固まってアプリが落ちてしまうようです。(多分)

実際に、外付けHDDが動いていない状況でSKYBOXからHDDにアクセスすると確実にアプリが固まって落ちます。また、これはPCがスリープモードの時も同様なようです。

 

つまり、対策としては「PCをスリープモードにしない」。これに尽きるようです。

 

 

 

 

 

 

Oculusブラウザー:アプリが起動しない!

はい、これもよくある現象です。原因はよくわかりませんが、どうもブラウザーをアップデートした直後に頻発するような気がします。

 

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君だよ

 

これについての対策は一切なし。諦めて再起動するのが吉ですね。

こういう時のためにサブブラウザーとしてほかのブラウザを入れておくのもいいかもしれません。とくにFirefoxは日本語入力に対応したそうですよ。

 

 

 

 

システム:Bluetooth機器の接続(失敗)

いつからかテスト機能として追加されたBluetooth機能。

これってホントに使えるの???と思う人は多いはずです。ですのでやってみました。

 

使用するのはいつぞやのBleutoothスピーカー。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

これをOculusにつないで音を出してみます。

まずはテスト機能からBluetoothを選択。

 

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このスピーカーを選択してペアリングします。

Bluetooth設定周りでは「写真を撮る」コマンドが無効化されるので写真はありませんが、接続には成功しました。しかし音が出ない・・・。 

 

というわけでBluetoothスピーカーの接続は怪しいところがあります。

私が思うにこの機能はOculus Arcade用だと思うんですが、どうなんでしょうね?

 

 

 

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Bluetoothコントローラを接続すれば遊べるらしい

 

 

 

 

FirefoxVR:日本語入力対応ブラウザに

アプリストアにある数少ないブラウザーのうちの1つ、FirefoxVR。

 

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これがOculusデフォルトブラウザーに先駆けて、なんと日本語入力に対応しました。

 

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感動もの

 

これはうれしい。なお、FirefoxVRは画面サイズを変更することができますので、デフォルトのブラウザとは違った新鮮さがあります。背景も変更できて楽しい。

 

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背景を水中に変更



 

デフォルトのブラウザも早く日本語入力に対応してほしい限り。

 

 

 

 

 

周辺機器:本体に装着しているパッドのお手入れ

本体に装着されているこれ。顔に直接あたるものですから汚れるのは必然です。

 

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当然ですが、汚れてきたら定期的に洗いましょう。私は洗剤を溶かした水に漬けて洗っています。洗剤は家にたくさんある牛乳石鹸

で、乾かすときは天気のいい日にピンチハンガーに取り付けてそのまま日干し!

天候にもよりますが、2日ほど放っておけば完全に乾きます。

 

難点としては洗うと生地のハリが少しなくなることでしょうか・・・私の気のせいかもしれませんけどね。

新しいのが欲しい!という方はOculus公式で売っている(多分)のを買うか、Amazonなりでサードパーティー製の物を買うといいでしょう。

 

 

 

この手の物はほとんどがOculus Quest用なので気を付けて買いましょう。

 

公式では交換用パッドが2500円ですね。

https://www.oculus.com/go/accessories/

 

 

 

 

周辺機器:すぐに充電がなくなる!

これは純粋にバッテリーの劣化だと思います。事実、私のOculusも結構な速度で充電が減っていきますもん。あとはVR360をずっと見ていたりすると負荷が重いのでバッテリーがすぐ減りますね。

根本的な対策は正直言ってないです。まさか分解してバッテリーを交換するわけにもいきませんしね。(ネット上に分解レポート自体はありますが)

そこで、応急的な対策ですがモバイルバッテリーを使うというのがあります。

モバイルバッテリーからずっと充電するというわけですね。しかしこれはOculus内蔵のバッテリーを劣化させる危険な技・・・。

 

Oculusを充電しながらプレイすると、充電の熱と動作の熱でOculusの温度がすぐに上昇し、バッテリーをさらに痛めます。というか炒めます。

もう本体のバッテリーが死んでもいい!という方はこの方法でいいかもね。

というわけで以下は充電しながら使う際のポイント。

 

まず、モバイルバッテリーである理由ですが、これは単純に充電端子の破損を避けるためです。コンセントから充電しながらだと、後ろを振り向いたりしたときにコードをそのまま引きちぎる可能性が高いです。そして充電端子が破損する、と。

そのためモバイルバッテリーを使うんですね。モバイルバッテリーを何とかしてOculus本体に装着すればコードを引きちぎることはなくなります。

 

 

絶対に配置がダメな場所は正面のヒートシンク。ここにモバイルバッテリーを配置すると熱がこもってOculusもモバイルバッテリーも痛めます。

 

固定方法は各自考えてください。3Dプリンタで出力するのが一番早いですかね。

ThingiverseでOculusGoと検索すれば固定具のデータがたくさん出てきます。

形状としては固定の都合上から円筒状の物をお勧めします。

 

 

 

 

ちなみにですが、長いUSBケーブルで充電すればコードを引きちぎる可能性は低くなるのでコンセントからの充電でもオッケーです。

私はこの方法でやっていますが、大体1.5mくらいのMicroUSBを使ってやっています。

これくらいだとコンセントの近くに座ってプレイすれば大丈夫でした。立ってプレイする方はもっと長いやつを買いましょう。

 

中には5mの商品もありますが、USBの規格上限が5mなのでよく考えて買いましょう。

5mのコードでデータ転送ができなくても泣かないこと。

 

 

ケーブルから充電し続ける際に注意したいのが急速充電をしないこと。

1Aの通常充電でYoutubeVRでの消費電力と釣り合う感じでしたから、充電しながらだと急速充電は不要だと思います。

それに、急速充電だと熱が多く発生して機器を痛めますしね。

 

 

 

 

以上いくつかのまとめでした。

OculusGoは手軽に楽しめるVRとしておススメなのでぜひ。

 

 

【正規輸入品】Oculus Go (オキュラスゴー) - 32 GB

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  • 発売日: 2018/12/20
  • メディア: Video Game
 

 

 

 

 

Optiplex7010 SFFにグラボを増設する【GT710】

 

さて、今回はOptiplex7010SFFへのグラボ増設です。

Optiplex自体は過去に紹介しましたね。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

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Optiplexは内蔵電源が240Wしかないので、補助電源不要のグラボしか増設することができません。しかもロープロファイル対応品のみ。ですので必然と選択肢は限られるわけですね。

 

補助電源不要のグラボはいくつかありますが、それでもメーカーでは電源300W以上を要求しています。ですので、今回のような電源が非力な機種にグラボを増設すると動作保証ができません。自己責任であることを自覚してやっていきましょう。

(GT1030載せている人もいるみたいですからどこまで行けるのかは不明ですけどね)

 

今回は事務用途に近い使い方をするPCへのグラボ増設ですから、最も安かったGT710の1GBを搭載することにします。価格は揺れ動いていますが、概ね3500円ほどで推移しているんじゃないですかね。私の時は3409円でした。

 

玄人志向 NVIDIA GeForce GT 710 搭載 グラフィックボード 1GB GF-GT710-E1GB/HS
 

 

玄人志向の物はヒートシンクモデルとファンモデルがありますが、ロープロファイル対応なのはファンモデルです。ヒートシンクの方はロープロファイル用ブラケットが無いとかなんとか・・?

ただでさえ熱がこもりやすいOptiplexですから、熱的な観点からもファン搭載のほうがいいと思います。音は生じますけどね。

 

 

 

 

 

届いた

配達はヤマト運輸。ほかにもいろいろ買ったので箱が大きめでした。

 

 

で、これがGT710。

 

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では早速装着・・・と行きたいのですが、そのままではoptiplexに装着できません。

理由は単純にブラケットが大きすぎるから。

 

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取り付くはずありませんね

 

ですので同梱されている別のブラケットに端子を付け替えます。

もしHDMI、DVI、VGAの3出力すべてを使うなら、ブラケットの取付穴は2つ必要。

幸運にも、Optiplexには取付穴が2つあるので特に何もカスタムパーツを装着していなければ3出力すべてを使うことができます。

 

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ペンチなどがあれば早いです

 

ブラケットを交換するには六角ナットを外す必要があります。

 

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外したところ

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2つのブラケットを付けなおして完成

 

この状態ならOptiplexに装着することができます。

 

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適当に開いて

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これを

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はねあげて

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元あったカバーを外します

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あとはグラボを取り付けて逆手順

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こんな感じになります



これでグラボの取付は完了です。

あとはWindowsを起動してグラフィックドライバーをあれこれするだけ。

私はWindowsアップデートを手動で当てることでグラフィックドライバーを入れましたが、NVIDIAのホームページからインストーラーを落としてきてもいいと思います。

 

GT710は非力なので、ゲームは期待できないでしょう。FPSとか(ヾノ・∀・`)ムリムリ

私の用途はWord、Excel、ウェブブラウザの同時起動くらいなので、そういった事務的な用途では良いと思います。あとレポート書くときとかね。マルチディスプレイだと作業がかなり捗るんですよー。

 

と、いうわけでトリプルモニターにするべくもう一台モニター買いました。

購入品はまたまた博打の中古19型モニター。前に買ったときと同じく3002円でした。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

色もメーカーも不問の正真正銘な博打です。購入先は前回と同じくE-shop。

色は無いとは思いますケド、ピンク色とかじゃなければオッケーです。できれば黄ばみとか見えない黒色がいいですね。

 

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届いた


 

梱包は相変わらず厳重です。(・∀・)イイネ!!

色は黒色で、入力端子は説明通りVGAとDVI。DELL製のE2014Hですね。

 

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こいつを3台目のモニターにしますので、まずはスタンドを取り外してVESAマウントを取り付け。19インチなので軽くていいです。

 

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スタンドを外して

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カバーを開けばVESA取付穴があります

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あとはモニタアームに取り付けて完成!これで3画面環境ができました。

 

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GT710の最大対応画面数は3画面なのでこれが一応の上限です。

もしかしたらオンボードグラフィックでさらに追加できるのかもしれませんが、3画面以上って人間側が対応していないような気も。

 

とりあえずOptiplexの拡張はこれで最後のつもりです。

これ以上弄ろうとすると、もうCPUの交換くらいしかないんじゃないですかね?

一応ソケットはcore i7-3770と同じですから交換するとしたらそれですね。i7-3770は未だ中古でも1万円するCPUなので、多分やらないと思いますが・・・。

そもそも動作するかわかんないしね。

 

 

 

あとがき:GT710を載せても3画面にならないよって人がいるかもしれません。実際私もそうでした。その時はNVIDIAのドライバーからマルチディスプレイの設定をしましょう。そうすれば認識されるはずです。

FETで手軽にフルブリッジ回路その1【FDS4559】

 

昨日、電子パーツを漁っていたらNchとPchが1つずつ入ったSOP8のMOSFETを見つけました。最近ブログネタも思いつかないし、これで1つフルブリッジを組んでやろうと思いましたので、やっていこうと思います。

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

そういえば、はてなブログの機能で私のこのブログにおける人気記事などが見られるんですけど、やっぱりOculus goが多いですねー。

デジタルガジェットは記事を書くのがシンドイので、あまり更新したくないって本音はありますケド。スクリーンショット撮って移して・・・ってのがよくワカラン。

でも、需要があるなら定期的に更新したいです。Oculus goのアップデート情報を取り扱っているブログも近年はめっきり減りましたからね。

 

電子工作系ではA4988関連やL9110S関連がアクセス上位です。

まぁL9110Sとか紹介してるブログ自体ほとんどないし・・・。そのおかげか、L9110Sで検索するとなんとこのブログが1番上に!

L9110Sバブルとか起きてバカ売れしませんかねぇ(しないか)

 

 

 

とまぁ雑談はさておき、早速やっていきます。

それと目次機能ですが、私の好みに合わないのでしばらく使うのをやめます。

見返してみて見辛いなと思ったら使うかもしれません。

 

 

 

 

 

MOSFETの型番はFDS4559。秋月で1つ70円ですね。

果たしていつの間に買ったのやら・・・といった感じです。

 

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ちっっさ・・・・



 

そしてなんと規格はSOP8(!

表面実装系の規格ですね。ところがどっこい、私はDIP変換基板も買っていたのです。

ホント、いつ買ったんだ・・・?

 

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これもちっっさ・・・・

 

FDS4599の中身はNchとPchのFETがそれぞれ1つずつ入っています。つまりこれが2つあればフルブリッジ回路が組めるというわけですね。

絶対定格としては以下に示す通りです。

 

・Nchドレイン電流:4.5A

・Nchしきい値電圧:3.0V

・Nchドレインソース間抵抗:55mΩ

・Pchドレイン電流:-3.5A

・Pchしきい値電圧:3.0V

・Pchドレインソース間抵抗:105mΩ

・PD:2W

 

実をいうと上の値はV_{GS}=10V時の値なので、Arduinoなどのマイコンから5Vで駆動することはあまりよろしくないと思います。だけど動くような気がするのでこのまま続けちゃいましょう。真面目に組むならトランジスタで電圧のレベル変換をしてください。

 

と、ここでふと思い出したので昔話。

 

 

そのまた昔、私が高校2年(だったかな?)の時に一度、S8050というトランジスタで単気筒ソレノイドエンジンを作ったことがあります。この時の回路図を以下に示します。

 

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こりゃ燃える

これでArduinoから信号を入れるとソレノイドが動いたり動かなかったり・・・

今考えればベースエミッタ間に抵抗を入れていない上、コレクタ電流なんてものを考えていないから当然なんですが、当時の私は精々オームの法則くらいしか知らなかった(しかも習いたて)ので、なんでだろう?といろいろ回路をいじっていました。そして通電中にトランジスタに触ると・・・「アッツッッ!!!」

 

とまぁ私の馬鹿話なのですが、これ以来トランジスタに「とにかく熱いモノ」という認識を持ってしまい、今でもトランジスタを触るときはびくびくしながら触っています。

あの頃はとにかく電子部品を電源につないでみるというとんでもないスタンスでやっていましたから、いろいろ燃えたり爆発しましたねぇ。LEDに9Vかけたり(9V角電池でやればいいのを、わざわざ単三電池6本直列でやったため、当然のように爆発)、LEDドライバーの極性がわからずに勘でAC100Vを入力してコンデンサがはじけ飛んだり(これは今でも肝が冷える)していました。

 

 

 

まぁ昔話はここまで。

では以下に回路図を・・・と思ったのですがここでふと思うわけです。

 

「こんなに小さなFETならArduinoから直接駆動できるんじゃないのか?」

 

FETはご存じの通り電圧で駆動する素子ですが、実際はゲート・ソース間にある寄生容量を充電することで駆動されます。RC過渡を考えると、Cに一瞬ですが大電流が流れるのは明白ですね。このとき、マイコンで駆動しようとするとゲートドライブ電流が足りないということが起こり得るわけです。だからマイコンから直接駆動しない、と。

しかしそれは大電流が流れるようなFETに限ったお話。実際、ゲートドライブ電流は東芝のHPによるとQgとスイッチング周波数fの積で与えられるようです。

MOSFETのドライブ電流は必要ですか? | 東芝デバイス&ストレージ株式会社 | 日本

 

 

で、実際に計算しても10kHzくらいならほとんど電流は要らなさそうです。

そういうわけですので、トランジスタによる増幅を省略した回路を以下に示します。

 

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ですがこれ、かなりの制約がある回路です。

まずV_{GS}=10Vの時にオン抵抗が55mΩや105mΩだったりしますから、V_{GS}が低ければ完全にFETがオンせず、オン抵抗が大きくなることが予想されます。今回はマイコンの5Vでゲートを開きますから果たしてどうなるか・・・?

 

追記:データシートにV_{GS}=4.5V時のオン抵抗が載っていました。Nchで75mΩ、Pchで135mΩです。

 

また、しきい値電圧の関係上、電源電圧は8V以上であることが要求されます。9Vだとギリギリですね。ですので電源電圧は12Vを推奨します。

 

あとはゲート抵抗に1kΩを入れていますから、高速化するときはこれがネックになります。ゲート・ソース間寄生容量とゲート抵抗のRC過渡を考えると、時定数はRCで与えられますからゲート抵抗が大きいほどCの充電時間は長くなり、スイッチング速度に影響を及ぼすことはもう明らかなわけです。高速化したい場合はゲート抵抗の大きさを小さくしましょう。あまりに小さくすると大電流が流れてマイコンによろしくないですケド。そういう場合はトランジスタを使いましょー。

 

・・・とまぁデメリットばかり挙げましたが、私の用途(小電力無線給電)ではこれで十分です。入力電力は精々1Wですからね。

 

あ、あとデッドタイムは絶対設けるようにしましょう。私はArduinoで何とかしますけど、もし貫通電流が流れたら最悪回路が燃えます。

Q1とQ2が同時にオンにならないように、NOT回路を挟んでみるのも面白いかもしれませんね。論理回路はニガテなのであまり詳しくは言えませんが。

 

では今回はここまで。次の記事までには上の回路を組んでお見せしたいと思います。

 

 

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

 

正弦波信号を電流のみ増幅する【エミッタフォロワ】

今回は正弦波信号を「電流のみ」増幅します。

PCオシロには信号発生機能がついているのですが、あくまでも信号発生機能なのであまり電流を出力することができません。

 

近々相互誘導の実験もしたいと思っていますし、そこで使用する10mAほど出力できる正弦波信号が欲しいわけですから、やるしかないというわけです。

 

('ω')<今回はコレクタ接地でいきます

 

 

 必要性が疑われる目次の少なさ

 

 

 

 

コレクタ接地とは何ぞや?

コレクタ接地はその名の通り、コレクタを接地する回路方式です。

 

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「コレクタは電源につながってるし接地じゃなくない?」と思われるかもしれません。

私も最初はそう思っていましたが、コレクタ接地の接地ってあくまでも「交流的な」接地なんですね。交流等価回路上では直流電圧源は短絡と見なせますから、まさにコレクタが接地しているというわけです。だからコレクタ接地なんですね。

 

ここで電圧増幅率は「ほぼ」1になります。正確には分子が分母よりも小さいので1以下になるんですけども、まぁ便宜上「1」としておきます。

そして電流増幅率A_{i}は以下のようになります。

                                                         A_{i}=1+h_{fe}

 つまり、コレクタ接地であっても電流増幅率はエミッタ接地のそれとほぼ変わらないということです。コレクタ電流で増幅率はおおよそ決定しますから、電流増幅率も求めることができますね。

 

まずは回路図を以下に示します。

 

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入力電圧はバイアスを考えて6+4sinθとします。

要するに直流電圧(バイアス電圧)が6V、交流電圧が8Vp-pってことですね。

 

すると、バイパスコンデンサで直流成分はカットされますから負荷抵抗に現れる電圧はv(t)=4sinθです。残りの直流成分5.3Vはすべてコンデンサにかかります。

 

 

 

回路図

回路図を以下に示します。

なお、コンデンサはすべて電解コンデンサを使用します。(パスコンは気分でつけるかも)

 

 

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Ki cadで書いてみた

 

 

動作は以下のように直流と交流を分離して考えます。

なお、コンデンサの容量は適当です。「これで動いたから」という理由です。

 

・直流の場合

電源電圧9VをR1とR2で分圧し、ベースに6Vを印加したうえで信号をベースに入力しています。すると100ΩのR3にはおよそ5.3Vの直流電圧がかかりますから、53mAの直流電流が流れますね。そのためR3には1Wの物を使用しています。

 

・交流の場合

信号は入力時にカップリングコンデンサを通り、直流成分を除去したうえでベースに入力されます。そして電圧増幅率が1ですから、ほぼそのままの電圧で交流信号はエミッタに現れます。つまり、エミッタに接続されたC2を通って信号が出てきますね。(R3にも直流との合成電圧として現れる)このとき、負荷抵抗R_{L}には信号電圧がほぼそのままかかりますが、流れる電流はトランジスタで増幅されていますので、R3で決定する動作点内でなら大きな電流を流すことができるというわけです。

 

あとは私が初見で抱いた疑問をまとめておきます。

 

Q:直流電圧は出力に現れないの?

A:直流電圧はすべて「コンデンサ」の両端に現れますから負荷抵抗には現れません。CR直列に直流電圧を印加すると電源電圧がすべてCにかかり、抵抗に直流電流が流れないのと同じですね。

 

Q:エミッタ-ベース間電圧で信号電圧が下がらないの?

A:エミッタ-ベース間電圧はあくまでも直流等価回路上に現れるものです。電圧が下がる損な役回りはバイアス電圧に引き受けてもらいましょう。ですので、交流である信号には関係ないかと思います。(信号が完全な交流なら)

 

Q:電解コンデンサに交流信号をかけるのは極性的にマズくない?

A:動作点が今回は6V(+6Vを中心に信号が正負に振れる)ですので、信号が12Vp-p以下であるならばC1に逆極性の電圧がかかることはありません。同様にC2にも10.6Vp-p以下の信号であるならば逆極性の電圧がかかることはありません。今回は精々9Vp-pなので大丈夫なわけです。

 

Q:ほんとにそんな感じで動くの?

A:そのためにオシロスコープがあるんだヨ

 

というわけで実際に測ってみましょう。

 まずは動作確認を兼ねてブレッドボード上に回路を構築します。

 

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抵抗値とか違うけど外形はこんな感じ



ではまずは動作チェックです。入力と出力をオシロスコープで見てみます。

 

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黄色が入力で青が出力

 

理論通り、振幅がそっくりそのまま出てきていますね。上々です。

次は電流が増幅されているかのチェック。負荷抵抗200Ωを接続して両端電圧を計測することにより、流れる電流を確認します。

 

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負荷抵抗200Ωの時

負荷抵抗200Ωでおよそ6Vp-pですから、流れる電流はおおよそ15mA。

目標の10mAを達成しているのでまずまずです。

 

 

なお、C1やC2を極端に小さい容量のコンデンサ(2000pF)にすると波形は大きく歪みます。

 

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ところで、面白い波形があります。お見せしましょう。

 

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下側がクリップしてますね

 

 

エミッタフォロワで下側がクリップするわけ

以下に回路図を再掲します。

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ここで、負荷抵抗は今回200Ωでした。

 

この時、交流から見たエミッタ-GND間のインピーダンスは200Ωと100Ωの並列ですから75Ωとなります。つまり6Vp-pの時、交流電流が±40mA流れますね。

電流の動作点はR3(100Ω)に5.3Vかかっていますから53mAとなります。これはエミッタに流れる電流がI(t)=53±40[mA]の波形を描くということですね。

すなわち、エミッタに流れる電流は 53mA±40mA というわけです。

ですから以下の波形は正常に電流が流れたんですね。

 

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ここで負荷抵抗を100Ωとした場合を考えます。

エミッタの抵抗はR3(100Ω)と負荷抵抗(100Ω)の並列ですから、50Ωです。

すなわち、6Vp-pで±60mA流れる計算になります。

するとどうでしょう、エミッタに流れる電流は50mA±60mAとなり、電流は負の値を取ります。トランジスタダイオードですから逆方向に電流を流すことができません。

 

つまり50mAと60mAの差分である10mA分、どうしても流せないということになります。この10mAが起こす電圧降下分だけ下側の波形を出力できないので、波形はクリップしてしまうんですね。(バイパスコンデンサの影響は0とした場合)

 

なら動作点を大きくすればいいじゃないか、とR3を例えば10Ωにしたとしましょう。

すると5.3Vがかかるわけですから動作点は530mAになります。0.53Aです!

この場合、ざっと計算しても発熱量は2.8W!軽くmWオーダーを飛び越えますね。

 

 

ですから、エミッタフォロワなら電流が増幅できる!といっても大電流を取り出すにはそれ相応の抵抗器やトランジスタが必要になります。

私個人としては実用的な範囲は精々100mA以下でしょうか。燃えるの怖いし。

 

 

 

基板にはんだ付け

 

ブレッドボード上で動作が確認できましたからあとは基板に配線して終わりです。

信号はICピンから入力、負荷抵抗と電源はターミナルから入力するようにしました。

 

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完成

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動作確認

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正常に動作しています

 

とりあえずこれでエミッタフォロワは完成です。

いよいよ結合係数の測定などに入っていきますよ・・・。

 

 

 

 

 

 

以下は販促。PCオシロ便利なので・・・。

 

 

 


 

 

中古Let's note CF-NX4

 

 

PCオシロ用に使うPCの予備機(できればノート)が欲しいとに常々思っていましたので、中古で動作のする手ごろなノートPCを購入しました。デスクトップで中古に味を占めたので、それの影響もあります。

今回はその詳細とかチューンアップです。(といってもメモリ交換くらいだけど)

 

 

購入機種はLet’s note のCF-NX4。E-skyから購入しました。

core i3-5010Uの4GBらしいです。

 

('ω')<とりあえずCPUのスペックチェック

参考サイトはこれ:PassMark Software - CPU Benchmark Charts

 

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「今更5世代i3かよ」と思われるかもしれませんが、私が使っているノートPCに比べたらこれでも飛躍的に性能が向上しています。

 

('ω')<手持ちノートのスペックはこれ

 

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SSDに換装しても効果を実感できなかった程のスペック

 

ノートPCの用途はOfficeや電子教科書くらいなのでcore i3で十分。

 

メモリはデフォルトで4GBですが、幸運なことに手持ちのノートと規格が同じ(DDR3L-1600)なのでそれを流用して8GBに増設することにします。

SSDも標準搭載のようなので換装は不要でしょう。128GBですが、やはり私の用途では十分すぎるほどです。ガンガン使っているデスクトップでもHDD容量の500GBを使いきれる気がしませんし。

 

あとは中古品でかつ状態が「可」なので、状態のマシなものを引くよう祈るだけです。

 

 

 

 

 

 

届いた

注文から3日後にヤマト運輸で届きました。

 

 

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液晶に傷などはないですね

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キーボードもきれい

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少しは傷がありますけどね

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COAシールはありません

これは非常に状態が良いように思えます。

確かに角などは塗装が剥げていますが、普通こんなところ見えませんからオッケー。

液晶に傷等もありませんし、久しぶりに良い買い物でした。

ちなみにWPS Officeが付属してきましたが、使わないので適当なところに保管しておきます。

 

('ω')<しかしこれで¥9999は安い

 

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DAISOのタブレットケースがぴったり

 

さて、物も手に入ったのでPCオシロのソフトをインストールしていきます。

このLet's noteにはディスクドライブがないので、公式サイトで配っているソフトをポンっと落としてきました。

 

english.instrustar.com

 

ダウンロードしたら後はディスクと同じようにインストールするだけです。

詳細は過去記事を参照。

 

okayamalabo.hatenablog.com

 

というわけで安くよさげなノートPCが手に入ったよ、と。

メモリは4GB×2で8GBにしましたが、PCオシロ動かすだけなら4GBでもよかったですね。あれスペック要らないし・・・。

 

このノートに関してはカスタムするところもほとんどないと思います。

あるとすれば無線マウスの導入くらい?バッテリーの交換はそもそもコンセントのないところでノートPC使わないので考えていません。