安定化電源 | アリエナイ理科ポータル https://www.cl20.jp/portal 薬理凶室 Tue, 08 Sep 2020 12:54:04 +0000 ja hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.9.7 https://www.cl20.jp/portal/wp-content/uploads/2018/11/cropped-favicon-32x32.png 安定化電源 | アリエナイ理科ポータル https://www.cl20.jp/portal 32 32 【機械王の休日】お手軽実験：シャープペンの芯でアーク放電を試す https://www.cl20.jp/portal/kikaiou-holiday-68/ Wed, 09 Oct 2019 12:27:57 +0000 https://www.cl20.jp/portal/?p=4514 初出：2019/10/08　Vol.349　機械王の休日：シャープペンの芯でアーク放電
改稿：2020/09/08

POKA
POKA

さあ、楽しい楽しいアーク放電の時間だ！　各自閃光防御！！（バリバリバリバリバリ）

Joker
Joker

いやー、派手にやりましたね、POKA先生。

POKA
POKA

はっはっは。いや何、コレはともかく、お手軽にやるならシャープペンの芯でもアーク放電は試せるぞ。

Joker
Joker

なるほど・・・ところで、そこで黒焦げになってるくられ先生は今回は一体？

くられ
くられ

・・・・・・（プスプス）

POKA
POKA

こう「いかにも」な、両手に端子持っての放電ポーズの撮影を頼まれたようなのだが・・・距離感を間違ったようでな。

Joker
Joker

ああー、電流が手の方に流れちゃったんですね・・・

POKA
POKA

面白い絵が撮れたと大絶賛だったので結果オーライだ！

くられ
黒焦げ狐

ゲホッ・・・そろそろこの手のオチやめない？

機械王の休日、第68回をお送りします。今回はPOKA先生のアーク放電講座です。

放電と聞いてイメージするあの電極と電極の間でバチバチとするアレを、お手軽に手に入る「シャープペンシルの芯」を使ってやってみよう、という話になります。

POKA先生はシレッとやっておりますが、大変危険なので安易に真似はしないように、ご注意ください。

シャープペン芯アーク

シャープペンの芯に電流を流し、アーク放電を起こす実験は、比較的簡単にできます。このため、お手軽な実験としてよく知られており、ひょっとしたら見たことがある方もいるのではないでしょうか。

今回はこの何の変哲もない、0.5mmのシャープペン芯を使って、どの程度の電圧でアーク放電が起きるのかを確認してみました。

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実験準備

まずは実験のセッティングから。とはいっても簡単なもので、安定化電源に繋いだワニ口クリップでシャープペンの芯を固定するだけです。

片方は作業用の台座などにさらに固定しておくと良いでしょう。実験そのものは、電圧をかけた状態で芯の先端同士を接触させて行います。

接触部は高温になり、条件が揃うとアーク放電による強烈な閃光が発生するので、長時間の直視は危険です。それこそ、この閃光を防御するために、溶接用のマスクがあるわけですしね。

では、少しずつ電圧をかけて様子を見ていきましょう。

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レベル1：10V

まずは10Vの電圧をかけてみました。

10Vではアーク放電は起こらず、シャープペンの芯の先端のみが赤く光るに留まっています。まだまだ電圧不足だということなので、よりパワーをあげていきましょう。

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レベル2：20V

20Vまで電圧を上げてみます。

今度は瞬間的にアーク放電が起こり、強い光が発生しましたが、すぐに消えてしまいました。こうして写真で10Vの時と比較してみると、先ほどは先端部のみだった赤熱が芯全体に及んでいることが確認できます。

閃光が発生したのはごく短時間ですが、接触部分は高熱で針のように細くなってきます。

どうやらまだまだパワーが足りないみたいですね。よりパワみを増やしてやりましょう。

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レベル3：30V

というわけで、30Vまで電圧を上げて実験です。

30Vでは比較的簡単にアーク放電が起こります。この通り、写真では白飛びしてしまうほどの強い光が発生し、そしてパワーに耐えきれずに一瞬でシャープペンの芯が蒸発してしまいました。

ちと30Vではパワーが強すぎたようですね。もう少しだけ電圧が低い方が良い感じにアーク放電を観察できると思います。具体的には、24V・・・カーバッテリーを二つ直列にした程度がちょうど良さそうですね。

放電はロマンだ！　しかし安全には気をつけると良いぞ、諸君！

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著者紹介

POKA
POKA

機械工作、テスラコイル、科学装置、探検など油くさい事から宝探しまで色々やっています。構築・錬成、何でも作ります。https://twitter.com/poka_kikaiou

POKA先生の連載「機械王の休日」はこちら

機械王の休日

薬理凶室のパワー担当「POKA」。人は彼を「機械王」と呼ぶ。「アリエナイ科学メルマ」でPOKA先生が連載中の「機械王の休日」の記事一覧です。日頃から機械装置を開発しているPOKA先生が見つけたちょっとしたTipsまとめであります。

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Joker
Joker

今回は、雷対策がされたコンセントタップの検証ですか、POKA先生。

POKA
POKA

うむ。落雷は電子回路の天敵だからな（ピカッ・・・ゴロゴロゴロゴロ！）

Joker
Joker

今まさに外で雷が鳴ってますね・・・いきなり土砂降りになるんだもんなぁ・・・

くられ
くられ

ただいまー。いやー、いきなり振ってきたし暴風雨で傘は役に立たないしで全身ずぶ濡れだよ。

Joker
Joker

見事なまでにパラボラアンテナ状態ですね、傘・・・

POKA
POKA

ん・・・この壊れた傘、何かに使えるのではないか？　うむ、閃いたｚ（ピシャアアアアン・・・バリバリバリバリ！）

くられ
くられ

あーあー、こんな日に長物掲げたりするから・・・

POKA
POKA

はっはっは。機械王は電気に強い！　だがしかし・・・限度と、いう、ものが・・・ある・・・（バタリ）

Joker
Joker

POKA先生ー！？　POKA先生が真っ黒焦げにー！

機械王の休日、第63回をお送りします。電子機器を使っていて怖いのは「雷」。落雷で発生する瞬間的な過大電流は電子回路を破壊してしまいます。こういった雷サージからの保護を謳うコンセントタップがありますが、今回はPOKA先生に実際はどうなのかを検証していただきました。

雷ガード：サージ対策コンセントタップ

落雷。

テスラコイルはじめ、高エネルギーなものをしょっちゅう取り扱っている訳ですが、落雷によって発生するサージは電子機器の天敵です。瞬間的に生まれる莫大なエネルギーにはロマンがありますが、現実問題として、それによって電子回路が破壊されるのはたまったものではない。

この強烈なサージを短絡し、電子機器を保護すると謳っているコンセントタップが売られています。

今回は、このサージ対策コンセントタップがどのような動作をしているのか、検証してみました。

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安定化電源から高電圧をかけて検証

今回の検証には、手っ取り早く高電圧が出力できる「安定化電源」を利用します。

この装置はこの手の検証には定番のもので、手っ取り早く高電圧が出力でき、簡単で安全です。以前も、USBから電源を取って動作するタイプの機器をチェックするためのツールを作った時に利用しました。詳細は関連記事をご覧ください。

その時の安定化電源は、ネット通販でも割と安価に入手できる出力低めのものでも大丈夫でしたが、今回は検証に高電圧が必要です。

そこで、今回は640Vまで出力できる安定化電源を使用しました。

なお、市販されている安定化電源は、基本的に定電流モード（CC）があるので、過電流保護となります。

では、実際にタップに電圧をかけてみましょう。

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電流リミット

定電流モードで、電流が100mA以上流れないように設定しました。

タップと安定化電源の接続にはワニ口クリップを使っています。100V以上の場合、100mAでも大きな電力量となるので、発熱には注意しましょう。

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通電して検証

そして実際に通電して検証を開始します。150V程度までは特に変化は見られなかったものの、180V付近で電流が少し流れ始めるのを確認しました。

50mAを越えた辺りで、内部からパキパキと嫌な音が・・・これ以上は危険なので、この段階で通電を終了しました。

この結果から分かるのは、コンセントの端子両端は200Vには達しない、ということです。説明書きなんかも写真に撮ってお見せしてますが「最大サージ電圧：3000V」というのは、定常的に流れる電圧ではなく「サージ電圧」、つまり瞬間的な電圧だということ。

サージは瞬間的な現象なので、今回のように連続的な過電圧の印加は想定していないと考えられます。雷サージ対策を謳っているからといって、意図して高電圧をかけ続けるような真似は危ない、ということですね。

なお、サージから電子機器を守るTVSダイオードというものがありますが、オンラインで購入する場合はアールエスコンポーネンツが便利。規格ごとに検索ソートがかけられ商品選択がしやすく、業者価格での部品購入が可能です。

それにつけても、落雷による瞬間的な、そして莫大なエネルギーにはロマンがあるな！　そうは思わないか、諸君！

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Joker
Joker

POKA先生、この機材は何なんですか？

POKA
POKA

これは「安定化電源」と言ってだな。まあ検証のために安定して電気を取り出したい時に使うものだ。

Joker
Joker

ああ、電池とかだと電圧の融通が利かないですし、使っていけば下がっていきますもんね。

POKA
POKA

まあややこしい説明はこの際省く。興味があるなら電子工学を学べば良いぞ！

くられ
くられ

・・・・・・

Joker
Joker

ところで、そこで漫画版みたいに髪の毛を逆立てて硬直してるくられ先生は一体・・・

POKA
POKA

ああ、ちょっと高電圧での機材テストを頼んだのだが、うっかり感電してしまったようだな。

Joker
Joker

見事に時間止まる一撃を食らった感じですね・・・心臓動いてるのかな・・・

POKA
POKA

このDEATHガンで蘇生実験をしてみよう！　何、これで生き返れば儲けものだ！

※高電圧には気を付けましょう。いや、マジで。

機械王の休日、第49回をお送りします。今回は、POKA先生作の、USBから電源を取って動作するタイプの製品の検証用ツールの話をお送りします。

USB機器を何かの工作に流用するにしても、こうした検証というものは大事で、カタログスペックからは判断しにくい部分のチェックには有用だとのこと。早速見ていきましょう。

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USBから電源を取る機器

USB端子から電源を頂いて動作する機器はたくさんあります。通信せず、あくまで単純な電源確保の手段としては、USBというものは結構便利であり、LEDやモーターを使ったものなど、様々な製品があります。

入手性も良い場合が多く、これらの機器を本来とは別の形で活用したり、中の部品を取って流用したりと、なかなか夢が広がっていきます。

さて、そうして工作に使うにせよ何にせよ、USBの電源を使う機器が、USB端子から実際にどの程度の電力を引っ張っているのかを確認するのは重要な事です。

実際に使う場合に、モバイルバッテリーから給電した場合など、過電流が流れていないかなど、安全性の確認にも繋がります。

そんな訳で、今回はUSB機器を検証するツールをサクっと作ってみました。

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市販のUSBチャージャーを改造する

材料は、今回は単三アルカリ乾電池を利用するUSB電源にしましたが、ぶっちゃけるとUSBのコネクタがあれば何でもOKです。

こんな感じで、中の電子部品を取っ払って、電源供給部に配線を直結し、元通りに蓋を閉じれば完成。つまるところ、検証時に電源を供給する安定化電源と、USB機器を繋げるためのものなので、コネクタ部さえあれば良い訳です。

実際に使う場合は、外側に引き出した電線を安定化電源に繋いで、USBチャージャーのコネクタに検証したいUSB機器を繋ぐ形になります。

USB機器が消費する電力は、安定化電源の電流値から伺い知れます。ここで過電流が流れたりするのをチェックする訳で、異常な数字が出てたらヤバい訳です。

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LEDライト

試しに、USB端子からの給電で動作するLEDライトを繋いでみました。

USB端子から供給される電圧は通常は5V。このため、安定化電源側で5Vにセットします。LEDライトのスイッチを入れると点灯させたところ、この時の電流は2.01Aとなりました。

このUSBライトは、つまり、最大で10Wほどパワーを消費することが確認できた、という事になります。

USB端子からは、通常は1Aしか供給されませんが、最近のモバイルバッテリーなどは、2A以上、供給可能なものも普通にあります。USB端子がメルトダウンしないように、適度なパワーを使うようにしましょう。

いざという時に事故を起こさないためにも、検証作業というのは大事なものだぞ、諸君！

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