2022年8月18日 (木)

新方式PWM(Pulse Width Modulation)アンプ4

22081070pd-171ターンテーブルの開発風景で、リファレンスはemt927とした。最初の落伍はテクニクスのsp-10で、音が詰まる。帰還型dp-80もやや落ちて、無帰還型pd-171の勝ち。それより次元の違うのがemt927で、音の伸びやかさと腰の座りが桁違いに良い。ターンテーブルには速度帰還が音に悪影響を出すとの結論をこの時期得ていた。あ、この話ではない。dp-80のエディカレントモータは3相にも係わらず、分巻き駆動と同じコンデンサで位相をずらし単相駆動していた。更に単相出力段はpwmと同義だがパルス変調を使っていたのだ。時代は1978年、モータ駆動方式も黎明期で困った挙句pwmモータアンプにしたと推測できる。

22081071あれから40年以上が過ぎた今、モータ駆動でpwmアンプかリニアアンプ駆動かでジレンマが続いている。余りにも大容量は結局pwmアンプに成らざるを得ない。バッファ動作の出来ない非同期式の弊害対策に本腰です。こちらが電流出力は小さい状態で正常に動作している。

2208108電流出力をすこしずつ増加させて様子を見る。電流出力がデューティ100%に近づくと上下アームの短絡事故が発生する。




2208109そこで同期が取れる全てもポートをタイマーモードとしpwm出力に変更した。すると見事同期してアーム短絡の事故は無くなった。万事メデタシなのだが画像のゴミが出る。拡大してこのゴミを調べると25nsecのcpu1ステート時間で、デューティ100%側はこのゴミは出ないがデューティ0%側にだけ出る。25nsecならばipmも反応しないからこれでも良いのだが、美しくないのでこの方式も断念した。

22081093そこで非同期に戻し、各電気角180度と360度に達した次のcpuステートでpwmストップさせた。すると画像のように如何なる電流出力でも上下アーム短絡は発生しなくなり、これで非同期方式pwmアンプも完成です。

22081095デッドタイムも勘違いしていてこちらがそれに相当し、やたら多くのnopを打っていたものが大幅に減ってプログラムも美しくなった。これでソレンのダミーコイルから本番用の大型インダクタンスに代えて、大電流駆動のデバックへと進もう。

22081096_20220817044901冒頭に戻り、emt927も3相のリラクタンストルク同期型モータを進相コンデンサで単相駆動しており、言語道断と糾弾しても誰も反応しない。画像はemt927を3相サイン波駆動している実験状況です。この時にまたしても気付いたのが、ターンテーブルの音はモータが出しており、電気回路はほとんど関係ない事実です。これには愕然として、モータ駆動用の真空管アンプの開発はすっかりやる気を無くした。

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2022年8月16日 (火)

新方式PWM(Pulse Width Modulation)アンプ3

2208111デフォレストが3極管を発明したのが1907年、何と115年も昔のコトで第一次世界大戦の前、そしてこの戦争により大幅に真空管は進化する訳で、科学技術が戦争によって進化する現象は今も変わらない。
この3極管は電球そのもので、電球が音を出しているのだから奇想天外でよろしい。現代の求められている発明はこのような奇想天外で、スマホのアプリなんかじゃあない。真空管は電子が真空中を飛ぶから音が良いと著名な先生が言っていたが、そうではない。使っている金属素材がまあまあ音の良い方向にあるに過ぎなく、トランジスタの半金属よりは音が良いとなる。この先オーディオに進化を求めるならば純銅の増幅デバイスの開発を行うべきで、我らが常用しているigbtやシリコンカーバイドパワーデバイスにそれを求めても無理な話です。音の好きな若手研究者に期待しよう。

2208112かくして音の悪~いigbtと只今格闘中です。何度も登場のこの波形の解けない謎に気持ちが悪く、再度データを元に机上シュミレーションです。20kwを超えるモータはamp工房へ置けないし、第一3相200vの電源も無い。5~6の逆方向電圧は、モータの発電電圧としたが...

2208113xこちらが逆起電圧の無いpwm波形。マイナス側のoffはモータに流れる電流が少なく回生がないとpwmのoffが滲み出てくる。プラス側は電流が多くoffが回生で埋まってしまう。

2208117この理由がこのデータで、電流帰還を掛けていない初期段階はインダクタンスによる電流遅れが発生し、電流指令マイナスに対しプラス電流が流れているから、コイル内の電流変化は大となる。

2208114実際の25aの電流波形がこれ。

2208116pwm回路に机上シュミレーションを記入してみるが、全く持って6の逆起電圧の発生経路が無い。無ければやはりモータから出ていると解釈するのが正解と思える。

2208115こちらがcpu側のpwm波形で外部の影響を受けない生のデータ。何度も見直したが単相の相補pwmに問題点は見つからない。それは25aの電流波形が証明しており、この時の電力は100vx25a=2.5kwとなる。新方式のpwm1も完成が近づいており、どちらを採用するかは客先のモータを回して、サーボ剛性の上がる方に決めよう。

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2022年8月14日 (日)

新方式PWM(Pulse Width Modulation)アンプ2

2208120アナログアンプ時代はどうやってもトム・コランジェロに勝てなかった。アマチアとプロの差歴然で、遂にはトランジスタアンプの開発を止めた。トランジスタアンプで音の良いアンプを作ろうとしたら音色ファクターが無数にあり、回路設計力ではない特殊な才能が必要な気がする。所がデジタルアンプ時代になると音色ファクターは大幅に減り、勝てるチャンスも出てくる。デジタルアンプのアルゴリズムはソフトウエアになり、これの開発はパソコン上で自在に出来る。出力トランジスタのigbtはトランジスタだから音色力学上具合が悪く、高周波特性の優れた送信管を使う...この重大事に何れかのメーカが気付いて、送信管デジタルアンプが登場すると思う。

2208121shシリーズのcpuマニュアルを4種類ほど読んだが内容はみな同じで、機能アップした所だけ加筆していある。コピペの作業は問題点もそのままコピペしてしまうから、解決は出来ていない。バッファ動作の典型が相補pwmのmtu3,4で、この方式だけしか動かない気がする。この時ハタッ!と気付いて、客先の単相の相補pwmの再現実験をやることにした。オーディオ屋だからコイルはゴロゴロあり、ソレンのコイル15mhを負荷で繋いだ。

2208122こちらが客先の波形で、相補pwmの影響でオン中にオフが入る。黄色丸印の-は負の半サイクルでオフで割れてしまう。

2208101割れた所に逆起電圧が加わるからこのような波形となる。ソレンのコルはインダクタンスだけでモータではないから、この逆起電圧は発生しない。

2208123こちらがソレンのコイルの電圧波形で完璧に再現できた。基本は電流制御で、電流波形さえ指令値と近似ならば単相の相補pwmは成功としていた。たまたま出力端子にオシロを繋いでpwmの電圧をモニターしていたから発見できた話で、初物は全てにおいてチェックをしなければならない。

2208124電流波形も見るがご覧のようにインダクタンスの電流波形で、ここから問題点は分からない。ですから正に怪我の功名と言える。余談だが、電流波形は5msecの横軸スケール、上のpwm波形は20khzのスイッチング、5msecでは表現できない20khzをとりあえず何らかの波形を出しておこう、となりこれがデジタルオシロスコープのオバケです。時々騙され被害に遭う。

2208125この単相の相補pwmは画像のようにオフが入り余分な動作となる。勿論3相の相補pwmでは無い話ですが、ですからどうしてもpwm1のバッファモードに拘る事情です。

2208126このデータが相補pwmと電流の関係で、ここからはpwm動作は完璧にしか見えてこない。それにしても相補pwmは実に巧妙な仕掛けで、デューティ50%で電流はゼロ、50%を基準に0%側と100%側で電流の極性が変わる。但し分解能は落ちる。これがpwm1であれば0~100%のスパンで分解できるから2倍の分解能が取れる。pwm1の短絡問題解決の前に相補pwmの総括をやっておいたが、相補pwmはサーボ剛性が上がるから捨てがたい。

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2022年8月12日 (金)

新方式PWM(Pulse Width Modulation)アンプ1、なぜ動かないバッファ動作

2208102cpuマニュアルにバグのある可能性も否定できない。たいていは相補pwmでサーボモータやインバータ制御をやり、たいていはブラシレスdcモータ機能を使って3相ブラシレスdcモータの制御をやる。ヒナガタが沢山あるからその通りやって動作し、何ら疑問は持たない。amp工房は複雑モータを回しているからヒナガタだけでは足りない。そこで独自のpwm方式を考えるが、これが毎度難しい。画像のぶ厚いcpuマニュアルを、手垢で汚れるくらい何度も読み直す。

2208101そもそもの発端がこの画像で、3相の相補pwmを単相相補pwmで動作させているが、pwmオフ時に跳ね返り発電電圧が現れ気分的によろしくない。電流制御をしているから逆起電圧が現れてもサーボ動作には関係ないが、美しくない。それと意図していない動作は何れ問題が出る。

2208104pwm1モードのバッファ動作aとポートを組み合わせて新方式pwmを設計した。ここからが苦労の連続で冒頭に戻り、cpuマニュアルの指示に従いプログラムするが一向に動作しない...1週間これに振り回されてもバッファ動作は動かない。cpuマニュアルの参考例はチャネル0でこっちが使うのがチャネル3,4だからそこの問題かも知れない。とゆうことは誰もやっていないのか!業を煮やしてバッファ動作無しで組みなおしたら画像のように動いた。

2208105xポートの動作はハードウエアタイマーが絡んでいないからソフトウエアでデッドタイムを作らねばならない。三菱ipmの要求は3μsecのデッドタイムで、この作りが厄介なのだ。電流制御は20khzで50μsecとなって1サイクルカウンターを使うと50μsecのデッドタイムでクロスオーバー歪み増大でまずい。そこでnop(何もしない命令語で1ステート動作は25nsec)を使うと3/0.025=120個となる。これは多すぎでその他の動作を含めて40個くらい打った。デッドタイムは確保出来たがバッファ動作でない非同期の弊害が出た!赤丸印の如く電流出力の大きさを可変している最中に短絡動作をしてしまった、又しても新たな問題が...

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2022年8月10日 (水)

音色力学 gm70管銅式パワーアンプ破壊と修理 3

2208103連日新方式pwmアンプのプログラムに没頭している。ソフトウエア中ではソフト屋さんが一番嫌がるデバイスドライバに相当し、cpuのハードウエアを直接触るからこれが結構難しい。この「何とかウエア」の語源は実に的確にできている。ソフトウエアはその昔紙が主体でそのようになり、ハードウエアはシリコントランジスタで珪石で固い。やっている人間もそのようでソフトウエア担当は案外融通はきくが、ハードウエア担当は頑固で融通のきかない石頭が多い。ソフトウエアは紙と言ったが、燃やさない限りは証文で歴史に残り、ハードディスクなんかはクラッシュしたら残らないし、1000年先まで残るとは到底思えない。いつの時代も証文は紙ですぞ。

2207052そうゆう訳で遅々として進まないのがgm70管銅式パワーアンプ修理で、コルトレーンにはあいスマンが時間が掛かっても丁寧にofc純銅電解コンデンサを作らねばならない。コンデンサの芯はΦ300mmの紙管で作る。スキャンスピークの水晶粒防振スピーカ箱の残材がゴロゴロしており、これを使う。今回のofc純銅板は100mm幅だから、130mmの幅で2個を切り出す。

2207053その2個をΦ350mmのコンデンサ塔に入れてサイズ確認をする。


2207054続いて水晶粒節約のダミー芯を入れてみる。これもスキャンスピークのチャンバー残材で、長すぎるから切断する。

2207055部材が完成したの仮組みをする。ofc純銅電解コンデンサの両面に3次元接触水晶粒防振構造がこれで実現する。高さ300mmで円周50mmの空間にのみ水晶粒を充填するから使用量は大幅に節約でき、且つ重量も軽い。

2207056最後にコンデンサ塔を接着する。ボンドの接着力だけでは心もとないので、ガムテープを内外に貼り付けて補強する。この方式は案外便利で、逆に解体したい場合はガムテープを剥がし、接着部へカッターナイフで切り込みを入れれば簡単にバレて便利。ガムテープの威力を知ったのが富士グランドチャンピョンレースで、当時は生沢徹さん達がオープン1シーターで富士を疾走し、コーナーでスピンして由良拓也さんの作ったfrpのボディを損傷するとガムテープで応急処置をして再走していた。横道に逸れた、仕上げに黒のつや消し塗装をすれば見た目にガムテープで接いであることは分からない。

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2022年8月 8日 (月)

ジャパンレプタイルズショー2022サマー (夏レプ) に参加2

2208081午後2時過ぎ、にわかに「生きものや菊屋」周りが騒々しくなり、ロバート・秋山さんが我が菊屋のブース内に登場で、これにはたまげました。



1_20220808081301左からizoo園長の白輪さん、菊屋の次男坊、ロバート・秋山さん、ブース内爬虫類の説明を熱心に聞き入っていました。団子3兄弟の如く皆さん同じような体型に思わず笑う。今年も2日間のジャパンレプタイルズショーに参加して、今経験できることは何でもやろうが又1つ増えた。izoo園長の白輪さんと「好きなことをやっていればつらいことは何も無い」と意気投合した次第です。





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2022年8月 6日 (土)

ジャパンレプタイルズショー2022サマー (夏レプ) に参加

2208051もう何年も参加しており、年2回の業界の面々と再会するのが楽しみです。izoo園長の白輪さんはtvに頻繁に顔を出し、爬虫類人気の維持にがんばっておられ、ありがたい。今年はボール・パイソンの世界的権威者ボブ・クラークさんがオクラホマからの参加を予定していましたが、コロナ禍のビザ取得が面倒で断念したそうで、残念です。

2208052こっちも後どれだけ参加できるか分からないので、とにかく行こうと決めている。次男坊の「生きものや菊屋」と「若屋」さんは25番ブース、mj無線と実験の「誠文新光社」さんは48番ブースで当方の近く、顔を出そう。間借りしてサボテンを販売するのだが、ロボット営業は馴れているものの一般商品の販売は難しい。さて今年はゲストがいい、ロバート・秋山さんで、そこに居るだけで面白い。さ~て、どうなりますやら。

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2022年8月 4日 (木)

前衛力学 3次元接触水晶粒防振オーディオシステム

22062571x1960年代の前衛華やかなりし頃、スクラップになった自動車を展示会場に持ち込めば即入選!冗談とも本気ともつかないのが前衛らしい。街の電気屋の前衛芸術家s山さんは芸術祭を裁判に訴えて、そのパフォーマンスが前衛芸術だったらしい。どうもこの冗談とも本気ともつかない手法は馴染まず、しかし前衛の基本である創造と破壊はしっかりとあんぷおやじ流儀を占拠してしまい、創造活動の原点は前衛になってしまった。ロボットの前衛は物体の抽象化によりiaiで成功した。オーディオの前衛は只今進行中で、物体の抽象化を模索している。

2206257x画像出展:wikipedia
前衛力学は上画像のように、これは参考モデルだが真空管を四畳半くらいの床に敷き詰めた水晶粒の中に埋め込んでしまう。これだけじゃあない、cdm9メカもdcsエルガーもトロイダルトランスも純銅電解コンデンサも全ての物体を抽象化して4畳半位の水晶粒石庭に埋め込む。配線作業は水晶粒を掘って隠蔽し、竜安寺の石庭如きとなる。水晶粒石庭表面にはcdm9やアッテネータやディスプレイが顔を出しているだけ。こうすれば従来の電子技術者の仕事が庭師や土木技術者の仕事になる。オーディオもそろそろ電子技術者から手を離さないと、前衛革新は望めないと思いますがね。

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2022年8月 2日 (火)

帰還力学 モーションフィードバックの研究2

2207311帰還力学のモーションフィードバックの研究となればハードウエアでの実現は難い。なぜならばハードウエアの組み換えをやって、アルゴリズムを収束させるには時間が掛かり過ぎる。そこで登場がソフトウエアで、やたら高速な処理プログラムを組んで実現する。現在主流のc言語やc++言語の生産性は抜群で良いのですが、処理速度で破綻します。c言語で動くのはせいぜい20khzの50μsecサンプルのサーボ制御ではないでしょうか?モーションフィードバックは低域の200hzが上限と考えて、これの電流、速度、位置の制御となれば100khzが最低で、上限は300khzくらいまではいきたい。

Rom0731p1200koldxしかし余りにも高速で、位置、速度、電流の帰還スタガ比など取れなくなり、イレギュラーな帰還制御を編出さなければならない。ここで威力になるのが高橋研究室へ通い、pidは勿論、i-pdやpi-dやpdなど多くををマスターしたコトで、pidの3要素を自在に操れるようになったのはありがたく、最適な制御アルゴリズムが組み立てられる。

Rom0731p1200knewx上画像の電流制御部の動作時間は5.8μsecで目標の5μsecをオーバーしている。そこでアッセンブラプログラムの1行々を見直し短くした。それでも5.4μsecとまだオーバーしている。5.8-5.4=400nsecを詰めるのにマル2日も掛かったがsh7145cpuの限界で、電流制御だけならば200khzサーボは完動した。これに位置ループが入れば10μsecの100khzサーボが限界と思える。プログラムはトリッキーで暗号のようなコーディングとなり、他人さまには極めて分かり難い。もっとも、自分で書いたプログラムも2、3日すれば忘れてしまい、解読に時間が掛かる。

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2022年7月31日 (日)

帰還力学 モーションフィードバックの研究1

2207301静大の工学部を出たm氏はクラシック音楽の大ファンで、使用しているオーディオシステムもそのような音を出していた。オーディオ仲間にありがちなライバル意識は音楽ジャンルが違い過ぎて全く無く、案外親しくしていた。時は経ち、jazz喫茶amp工房を開店してまた時は経ち、お店の片隅で静にコーヒーを飲んで、コルトレーンのクレッセントに耳を傾けている客が居た。こっちは開発室にもぐりこんでいたから気付かず、出て顔を見たら「分かりますか?」と声を掛けられ「もしやmさんではありませんか?」病に冒され小柄が更に小柄になり、何十年ぶりかの再開にたまげた。まもなく亡くなり、氏の最後の研究がモーションフィードバックだったと、後に欧州原子力機構へ赴任された息子さんが教えてくれた。

2207305はからずもモーションフィードバックの研究のはまり込んでしまった。通常のコーン紙のスロート型では位置検出が難しくフラットコーン紙を使った。ステップ応答で矩形波を与えて各部の波形の観測をする。帰還制御は超高速の100khz~200khzとしてサーボゲインが上がるように配慮した。

2207302x先ずは電流帰還の動作でどこまでモーシュンフィードバックをするかの実験をやる。スピーカのインダクタンスにより上画像のように電流は遅れる。黒がp電流制御出力(比例演算)で見事にスピーカの電流遅れを補正している。この遅れをカイゼンするのが制御系の時定数でゲインとなる。

2207303実電流は水色でlemのhx03-p電流センサーで検出しており、3.875vrmsは2.9aの電流を流している。adコンバータは12bitと分解能は悪いが3μsecの変換時間は200kサーボにも耐えられる。黄緑はそのad変換データの正確性をモニターしている。赤が問題のモーションで、ステップ応答の試験だが見事にサイン波となっている。ご覧のようにpos赤データから、スピーカ前後の非対称性やヒステリシスや高精度に出来ていない実態が次々と明らかになった。冒頭に戻り、jazz喫茶amp工房は多くの人との出会いの媒体みたいなもので、開店しておいて良かったとつくずく思う。

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2022年7月29日 (金)

増幅力学 大電力デジタルアンプ了

2207281以前研修に来ていたマスターコースのy女史が久々の訪問、その直前、爆発と発煙の2つの事件が起きた。だいたいが慎重を期していた弊害で、もう少し「いいからハチロベー」主義のエイ!ヤー!でやった方がよろしい。歴史学が専門のy女史から歴史の真実の奥深さについて聞き、大いに納得した。そうだよな~たいていは中心人物の都合で書かれている史実に対して、別な多くの真実もある訳で、iaiのロボットの原点がm氏とあんぷおやじのコラボで出来たなど誰も知るまい。遡れば1965年来日したベンチャーズにあったなど、更に知るまい。

2207283最初は爆発事件。単相200vの電源ラインへ100w4.7Ωのヒューズ抵抗を付けた。200v/4.7Ω=42aでamp工房の電源ブレーカw作動させない仕組みなのだ。200v電源を投入して電流出力のボリュームを回し、前回と同じ電流値まで流したがオシロスコープに電流が出ない。プローブを外した瞬間にパチッと音が出て次の瞬間100w4.7Ωの抵抗が爆発した。

2207282100w4.7Ωの抵抗は放熱フィンのついたアルミ円筒内部にニクロム線抵抗が巻かれ、それをセメント系の封入材で密閉しているから、極度な電力オーバーになると両端の端子が吹き飛んで爆発音がする。プローブの接続間違いで流れた電流は不明だが、負荷抵抗から12aは流れ電力は700wにも達するからこのせいだ。こちらのデータが6.85aで前回に一致し、24Ω負荷抵抗試験は合格。

2207284次は発煙事件。順調で負荷抵抗を24Ωから750w1Ωのモンスター抵抗に交換した。電流センサーは1vで25aのレート、1.274vまで上げて暫くすると負荷抵抗とipm保護抵抗から盛大に煙が上がる。流れた電流値は32aにも及び、いきなり電流を流し過ぎた。こうゆう時にアナログ式の電流計が欲しい、直感的に電流値の判断が出来る。

2207286もう止めよう!s氏と顔を見合わせる。爆発に発煙では本末転倒で、何をしているか分からない。ipmを破壊しない保護機構的なモノが次々と壊れた。そうゆう訳でipmは何ともない。一応電力計算をすると32^2x1≒1kwとなり750wオーバーで発煙した。これにて終了となって実験装置の解体に入る。余談です。
ipmは20khzのサンプリングタイムの制限がある。デッドタイムの3μsecを引き算すると量子化分解能(25nsecにおいて)は500程度になり、9bit程度のdaコンバータとも言える。これを高速にすればdcsエルガーのリングdacの5bitになり、更に高速は1bitタイプになる。

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増幅力学 大電力デジタルアンプ5

2207226ipm(Intelligent Power Module)は日本が世界に誇るパワーデバイスで、最大の需要先は自動車産業になる。ですからトヨタはプリウス(あんぷおやじ流儀では電気自動車の分類)で早くからipmを内製化している。電気自動車のキーパーツはモータ、バッテリー、ipmとなる。当然これらは内製化が進み、日立や安川電機にモータは発注しないし、三菱や富士電機にipmは発注しない。とゆうコトはトヨタがモータメーカであり、半導体メーカとなる。さて破壊した三菱ipmを探しに探した。今は便利でパソコンを縦横無尽に操ると世界中から問題のipm、pm300csd060-5が出てきて、シメタ!特に米国にこの手のモノは多い。

2207227とりあえず試験では富士電機の75aと150aを使う。しかしこれには少々問題があり、三菱はゲートインターフェースのコネクターピッチが2mmとなり、富士は2.5mmピッチとなって互換はない。ピンのアサインは段々互換してきてはいるが。そこで昔作った富士電機ipmゲートインターフェス基板2.5mmピッチを改造して使うことにした。

2207228xあとは3相のipmを単相で使用した場合に問題は出ないか?の再確認作業となる。w相の駆動電源は、はなっから搭載していないから駆動のしようがない。仮に強力ノイズなどで奇想天外な動きをして、w相のアッパー、ロアアームが同時にオンしigbtが短絡破壊したとしても、使用中のu,v相に被害は及ばない。

2207229それがプリウスipmの中身画像から良く分かる。こっちでも破壊大魔王でipmの解体実績があり、実態は心得ている。このように+パターンコモンベースにigbtやダイオードが形成されており、ここのigbtが焼き切れるだけだから被害は全体に及ばない。巨大なigbt(トランジスタ)など存在しないことが良く分かる。igbtもダイオードもボンディングワイヤも並列の並列で、どこかの1チップに電流集中が起きればひとたまりもなく壊れる。w相についてはロアアームのゲートを10kでプルアップをしておけば決して動くことはない。またモータ出力は三菱が左からu,v,w相で正解、富士電機はw,v,u相でひねくれている。従って三菱と富士の切り替えはモータ線をu-wをチェンジしなければならない。

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2022年7月27日 (水)

増幅力学 大電力デジタルアンプ4

2207260a化成の担当者から「50kwにしますか?それとも10kwにしますか?」と聞かれ即座に「50kwは持てませんから10kwでお願いします!」と答えた。今考えると、50kwの挑戦も中々面白そうでやっておけばよかった。jazz喫茶amp工房を開店直後のピカピカの時代で、お店の中に無骨な50kwなんか到底持ち込めない。50kwだと200a程度のipmを必要として現在に近い。当時のプリウスは50kwが駆動用の主モータ、10kwがブレーキエネルギー回収用のモータ。ipm動作の細部の詰めなどはその時代で終わり、安定して動いていたからその後見直しなどしてない。今般三菱のipmを破壊したコトで見直してみた。

7mbp150xipmはigbtをアッパーアームとロアアームに配して電源を短絡する回路になるから、アッパーとロアはデッドタイムで厳重に守られている。今回の事故はこれが崩れた。富士は休止時間の仕様は無くoff時間のみの表現になり、3.6μsecと大きい。この3.6μsecはワーストケースで実態はかなり早い。on遅れ時間の0.3μsecは90%の立ち上がり時間だから、デッドタイムに加味できない。この仕様書がクセモノで深読みしないと真実に辿り着けない。

Pm300dedxところが三菱は画像のようにon時間をoff時間から差っ引いてデッドタイムを算出している。仕様に2.5μsec≦デッドタイムとなっているが、これは間違い。amp工房の仕様は2.9μsec≦デッドタイムとなる。次に出てくるフォトカプラのディレイも考える必要があり3.1μsec≦デッドタイムとなる。従って富士も三菱もデッドタイムは3.1~3.8μsecと結論付く。

2207261高効率のフォトカプラも時代が変わってしまい、ここも測定し直してみた。cpuメイン電源とipm駆動電源はアイソレートされているため、コモンラインを接続してオシロで測定できるようにした。高価な横河電気の差動プローブは波形の再現性に疑問があり、最近はもっぱらこの方式にしている。但しパワー電源を印加しない状態のみ可能な方式。以下三菱のpm300において測定。

2207262_20220726140001各アームはアクティブローでオンとなり、しきい値は1.2vとなる。u相ロアアームのオン実測データ、ディレイ時間は200nsecとオン側は結構高速動作している。

2207263u相ロアアームのオフ実測データ、画像から立ち上がりがかなり緩やかに見えて瞬間勘違いするが、しき値が2.3vでディレイ時間は400nsecと画像のイメージよりは高速動作している。

2207264念のためu相アッパーアームも測定してみる。アッパーアーム電源のコモンラインをcpuのgndラインへ繋ぐ。オン実測データはロアアアームと変わらない。

2207265次はu相アッパーアームのオフ実測データ、こちらもロアアームと同じでフォトカプラ回路のディレイ時間はオンが200nsec、オフが400nsecとなり、オンオフの差分の400-200=200nsecをデッドタイムに加味すれば良い。まあ200nsecはバラツキの範囲に吸収されるから、デッドタイムは3.0~4.0μsecの間で決める。現実にはipmのp端子へ抵抗の1Ωを接続し、デューティ50%でpwmして無負荷電流を測定する。4μsecから短くしていき、電流が流れ始める少し前のデッドタイムを決定値とする。

2207266三菱は3μsecで短絡電流は流れなくなり、この値をデッドタイムと決めた。実値は3μsec/25nsec=120となる。画像がその状態で、デューティ50%では全く電流は流れていない。画像の黄色丸印が20khz,pwmの状態、1サイクルに2回の赤丸印はpwm短絡電流で値は相当に大きいが捉えきれていない。これがpwmアンプの最大の問題点で、ノイズ発生源となる。pwmアンプ作り始めの頃はこのノイズ取ったる!と意気込んだが原理上無理、このせいで昼間は100vラインにノイズが入り込み音を悪くしている。

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2022年7月25日 (月)

企業の良し悪し

2207181企業の「よしあし」と読みましょう。「よしわるし」と読むのも間違いではないのですが、センスの問題です。過日の日曜日、何時ものように御殿場アウトレットのウーキングです。朝8時半、一気にヒルサイドの3層目まで上がると息が切れる。たまげたのはレストラン「さわやか」の前に100人くらいが整理券待ちで、群集している。聞くと「さわやか」のハンバーグが憧れだそうです。こっちは日常的に静岡瀬名店へ出かけており、常連です。そこで人気が気になり、あこがれハンバーグを頂いてみた。確かに肉々しくて美味い...あ、食レポではない!テーブルクロス代わりの印刷シートにハンバーグの由来が書いてあり、読んで感動した。「お味はどうです?」と聞きにきた女性スタッフにその旨話すと、新しいシートを持ってきて「お持ち帰りください」と言う。お礼に「げんこつハンバーギュウ(牛)と呼んだら如何?」とお粗末。スタッフの多くは顔なじみで止める人も少ない、対応は親切丁寧、勿論価格対美味さの肝心は抜群、企業理念もしっかりしている。これが企業の良さとつくづく思った次第です。

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2022年7月23日 (土)

増幅力学 大電力デジタルアンプ3

220722125年も前の話です。m電機の名古屋製作所のサーボアンプ開発部門を訪問したことがある。開発室といっても広大で、パーティションで仕切られて個々の開発をしている。いまだに謎は、小型サーボアンプに電流検出器なるものが存在しておらず、電流オブザーバによる推定計算をしていたのだろうか?見学中に2度ほど「バ~ン!」と音がして、何かを爆発させたようだ。こっちの自慢はその爆発には至っていないことだが、今般遂に爆発させてしまった。爆発したipmを交換してamp工房で再現実験をやる。すると60aの電源ブレーカが何度も飛び、pwm(デジタル)アンプに別な問題ありとなった。その原因はまさかの3相整流器の破壊で、ipm破壊の連鎖でやられていた。

2207222シマッタ!ipmは壊す可能性から予備を持っているが電源の整流器は無い。かって初期にipmを壊した時は電源の整流器まで壊していないから油断をしていた。中古市場に無いか?と探すも200aは出てこない。焦って倉庫からパワーエレクトロニクスの残材を持ってきた。

2207223もうこのような古いパワーエレクトロニクスの部品は使うことは無かろうと外の倉庫へ放置して、身分最低となっていた。ありました!これはありがたい。富士電機の100a,1200vでプリウスモータ500vの残材です。この際は200a仕様は諦めて100aでやってみよう。

2207224s氏にアルミ放熱フィンの加工をしてもらい富士電機の整流器に交換した。恐る恐る、仕舞いには度胸だ!と電源ブレーカを投入する。何ともない、無事通電できて思わずs氏と握手する。しかし感心などしていられない、ここは問題の出るところではないのだ。

2207225たたみかけて電流出力調整用のボリュームを回すと、問題なく可変できる。3相200vは最大電圧でdc300v、この程度はどうってこたあないハズ。プリウス系の開発では3相440vになりdc電圧はmax670vにもなる。暫くパワーエレクトロニクスから遠ざかり臆病になっていたようだ。ただし今回は初物で、未経験は慎重になるのも致し方ない。なんせ3相のipmを単相で使い、且つpwmのアルゴリズムも世の中に無い新しい方式なのだ。

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2022年7月21日 (木)

ステノプテラス交配種開花か?了

2207081残念ながらステノプテラス交配種ではありません。花は白ですから接木の台木に良く使われる3角柱です。途中から蕾の白が明らかになり、ステノプテラスに非ずと落ち込んでいた。何で間違えたのだろうか?ところで3角柱の近隣種にドラゴンフルーツがあり、台北のタートン(大同)へ技術指導に出かけていた時、仏教徒で菜食主義者のチンさんが「これ食べて~」と何度も持ってきてくれた。ドラゴンフルーツはサボテンの実が食べられる典型的な例です。台北ではベランダからドラゴンフルーツが群生して垂れ下がっており、たまげた思い出もある。

22070821人夜勤に出かける前12時頃にスマホ撮影したが、この時間帯が完全開花になる。スマホの使い方がよく分からずボケた画像になった。花径はガクの部分が最大20cmを超えているが、フルパワーでは25cm~30cm位になる。

2207083「朝日のようにさわやかに」の時間帯に撮影した。夜8時くらいから開花して丑三つ時に完全開花、明け方にはしぼみ始めて日が当たる頃には萎んでしまう。清楚で良い花ですが全長で6~7m位にならないと咲かないから、良くぞ咲いたとも言える。夜咲きの殆どが白色大輪になる理由は、夜間の僅かな光の中で目立たせて蛾などを呼び寄せる為です。よくあの手のレディを「夜の蝶」と申しますが当たらずで、蝶は夜寝ている。夜動き回るのは蛾で、しかし夜の蛾では余りにも美しくない。更に呼び寄せ戦術で芳香も出しているが、芳香にも色々あり人間様には嫌な香りもある。また本体は硬くてグルグル巻きにしようものなら直径は2m位も必要になり、栽培に難儀する。我が家では身分急降下で、隅の日当たり悪~い場所に移動でした。一体ステノプテラスの開花にあと何年掛かるのだろうか?

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2022年7月19日 (火)

増幅力学 大電力デジタルアンプ2

2207061x近年はプロと言えるレベルが少なくなった。その最たるものが天気予報で、梅雨明け宣言したが雨ばっかり続いて農作業(サボテン)の予定が全く立たない。予定が立つのが大電力デジタルアンプ開発で、1人プロジェクトxの1人3交替に何時も通り夜勤に出る。開発に没頭していると何時の間にか外は白み始めているが、もうこの時期夜明けが遅くなり始めており季節の回転は速く、時は坂をまっさかさまに転げ落ちるようだ。さて大電力デジタルアンプですから大電流を流す必要がある。

2207062xamp工房で流せる電流の最大値まで電流を流してみよう。電流センサーは200a/t(t=ターン数)のctタイプを使うから通常は2t巻いて100aで使用する。amp工房ではせいぜい30a程度しか流せないからテンポラリーで20t巻いた。すると10aでフルスケールの4vとなる。従って2.5aが1vの重みとなる。4.48vx2.5=11.2a、未だ足りないが負荷抵抗が24Ωで電源dc280vではこれが限界となる。負荷抵抗を触ったs氏が熱い!と言う。電力は11.2^2x24=3kwで放置しておけば煙が出る。まあ問題なく電流は流せて万事メデタシの雰囲気が漂う。

22070621ところが客先でpwm用のipmが壊れてしまった。ipm破壊はたいてい大電流によるもので、しかしipmはアッパーアームもロアアームも電流検出によるアラームが出る。これで保護されるはずがipmインターフェース基板に不具合があって壊れた。長い間ipmを使っているが壊したのは2例目、1例目は使い始めの未熟時期にアラーム応答時間が遅く壊れた。今回は20khzだからアラーム応答は50μsecで、超高速とは言い難いがまあまあ。割り込みへ入れる手もあるが、ノイズキャンセルでハード的にフィルターが必須で結果的に高速には成り難い。

22070622時代は便利極まりなくて高度な基板cadが無料で手に入り、ガーバーデータをメールで送れば1週間以内に基板が納入される。だがこの超高速時代はゆっくり技術を学ぶ時間さえも奪ってしまい、何だか時間に強制連行されている感がある。もう少しゆっくりと前進した方が楽に生きられると思いますが...

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2022年7月17日 (日)

ジョン・コルトレーンの命日

22042402022年5月エントリーの再掲載です。
1967年7月17日、ジョン・コルトレーンは肝臓癌で亡くなった。時差もあるし、随分昔で日付も記憶も定かでないが、新聞はカリスマジャズメンの死を伝え、片隅の小さな記事は日本で熱狂的コルトレーンファンの後追い自殺を伝えていた。メディテーション~アセンション~エクスプレッションの3部作、これは凄過ぎで気が付けばとり憑かれている。この「凄い」の先が聴けないとなれば絶望してしまうのだろうか?

22042401丁度55年経ってようやく、い~や大変遅れてしまってすみませんジョン・ウイリアム・コルトレーン。前出の前衛3部作が生き々と且つ力強く表現できるgm70管銅式パワーアンプ+メフィストシステム「命名:コルトレーン」が遂に完成した。このコルトレーン・オーディオシステムは一般的に言う音の良いハイエンドなオーディオとは違い、コルトレーンの前衛jazzのみにチカラを発揮するシステムで、通常のお茶漬けサラサラなjazzは似合わない。そして後追い自殺した「名も無き君」にこの音を捧げる。大丈夫ですよ、しっかりとコルトレーンは引き継いだから...
追記
1967年7月16日、日曜日の朝、ジョン・コルトレーンは、救急患者としてハンティントン病院にかつぎこまれた。翌7月17日、月曜日の朝、彼は病院で死んだ。死因は肝臓癌。午前4時だった。それは神の時間と呼ばれる、例の瞑想の時だった...コルトレーンの生涯から。

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2022年7月16日 (土)

ジョン・コルトレーン

2207051jazz喫茶amp工房を開店して19年目、始めてコルトレーンの命日にコルトレーンを流せない緊急事態なのだ。しかしjazz喫茶をやっての約20年は、我ながら大したものだ。この手の商売は長続きしないのが当たり前で、本業をやりながらの多足のわらじが功を奏したとなる。最初の10年は時間は十分にあり危機感ゼロ、次の10年は同級生やオーディオ仲間の鬼籍入りで危機感は増幅する。そして次の10年は無い...

2207101危機感だらけで1分1秒無駄に出来ないと時々反省してやたらと行動が先走り、疲れる。コルトレーンは40歳で亡くなったが、その時先の10年は揚々としていた訳で、しかし1分1秒無駄に出来ないとやたらと行動が先走り、凄い演奏と引き換えに命をさし出してしまった。どうも才能(鬼努力型も才能の内)があり余っていると寿命の燃焼速度が速まり、向こうへ行ってしまうようだ。ですから我ら才能貧しきものは幸いなり、です。amp工房のジョン・コルトレーンは鬼籍入りではなくて水晶粒、それも極上のフィボクリスタル半球型に入りスタンバイしている。

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2022年7月14日 (木)

ステノプテラス交配種開花か?

2206281x紐や孔雀など森林性サボテンの権威者ミツハシさんが亡くなって久しいが、遺作にステノプテラス交配種がある。2013年にカタログからたまげるような赤い花「ステノプテラス、花期6~10月、花径31cm赤銅色」を見つけて、分けてくださいと連絡しました。残念ながら在庫はありません、但し「ステノプテラス交配種」なら在庫はあります、と返事があり分けて頂いた。この手のサボテンはタフだからと放置しておいたら冬季に枯れてしまい青ざめる。それでも残った根っ子と断片が奇跡的に蘇りました。

2206284xミツハシさんの所は閉園状態で2度とステノプテラス交配種は入手できず、貴重品になってしまった。こちらが原種の「Hylocereus stenopterus」ステノプテラスになるが、本体は三角柱で花はクジャクサボテンのようでもあり、しかしクジャクだと大輪で美しいのは当たり前で少々面白くない。今頃気付いたが、ミツハシさんのカタログのステノプテラスの中心花弁は白だから原種の赤とは異なり、この時点で交配種ではないでしょうか?

2206282xのた打ち回り総延長7m位と大きくなり、しかし一向に開花しない。そこでのた打ち回りの2m位を切断して自宅の半日陰に植え込んだ。すると2mの先端に何と花芽が付きました!本邦初開花?がかかっていますからこれは一大事と、気根へ霧を噴霧してエネルギーチャージしている。しかしです、蕾は3角柱にも似ており白だし、もしや蘇らせる時に混在した可能性が、果たして...

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