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2019年11月30日 (土)

素材力学 ルテニウム振動式整流器3

113011966年頃はアイビーリーガーで、vanで、石津謙介で、メンズクラブにと高校最後はファッションに目覚めた。清水銀座のエビスヤはそれのメッカだった。当時はvanの袋を小脇に抱えて、ストライプのボタンダウンに白のコッパン、茶のローファーと洒落込んだ。まあその影響でアメリカントラッドが現在まで続いており、靴はリーガル、ファッションはポロ・ラルフローレンとブルックス・ブラザーズなのだ。ny5番街へ行かずとも御殿場のアウトレットで買えるものだから、便利な時代になったものだ。おまけにアウトレット品はエラく安い。エビスヤ仲間の名工ミルトさんを誘ってポロ・ラルフローレンへ出かけた。顔馴染みの常葉大出身のハンサムスーツを捉まえて「中華ではないが今日は爆買いです!」と伝え、ミルトさんのファッションを探した。家人は東京でパソナルカラーリストの資格を取っているので、ミルトさんカラーを素早く見抜く。あんぷおやじはデザインと生地をチェックして次々と試着してもらう。雨のアウトレットは寒かったが、買い物は熱かった。

11302出典:lcr&トランス活用cq出版社、素材力学のルテニウム振動式整流器は佳境です。進めば進むほど難しさが滲み出してくる。 現状31df6による全波整流の後カルダスチョークコイルを入れて、violaのブラボーと同じチョークインプット電源にしている。これで大幅な音色カイゼンがありシメタと思っていたが、ルテニウム振動式整流器ではゼロクロスのタイミングに電流が流れていては困る。この画像のようにインダクタンスによる切り替え電流はdi/dtが激しく、リードリレーの接点などひとたまりもない。まあここは最大譲歩で、コンデンサインプットに変更して実験を進めることにした。理屈上コンデンサインプットの場合通電角が狭いから、ゼロクロススイッチはやり易い。

11303難しさが滲み出てきたからリードリレーの動作は理想的にしておく必要があり、ソフトウエアを全面的に作り直した。以前のエントリーから「...立ち上がり波形でリードリレーの遅れが180μsec~200μsecある。この遅れは負の半サイクル立ち上がり信号からカウントして100μsec分早くオンしてやれば丁度中央でオンするが、今回は様子見でやらない。要するにマイクロプロセッサを使えば、どの時点でオンしようがオフしようが自由自在になる」、これをやはりやらねばならない。リードリレー2の負の半サイクルはcr1の立ち上がりでオンカウンターをスタートさせて、カウントアップで2をオンする。続いてcr2の立ち上がりでオフカウンターをスタートさせて、カウントアップで2をオフする。こうすればリードリレーのオンオフはサイン波のどの位置でも自在にオンオフできる。プログラムのステップ数が増えたから400khzで動くかな?

11304xこれが新ソフトウエアによるルテニウム振動式整流器の全波整流波形です。赤丸印の正負波形切り替えポイントは上手くいっている。リードリレー1オンのポイントはリードリレー2オフのポイントでもあり、リードリレー2オンのポイントはリードリレー1オフのポイントでもある。ここを拡大して詳細に見ながら、200khzと400khzのパラメータを決める。

11305先ずは速度が分からないので200khz5μsecの分解能で動作させる。リードリレー1はportcr1の立ち上がりから1647カウントして、オフディレイ分を操作してみた。これでゼロクロスポイントより10μsecくらい早くオフしているから、リードリレー2オンまでのデッドタイムは取れる。東京電力の発表では「国内の周波数偏差目標値は中西地域 60±0.2Hz以内、東地域 50±0.2Hz以内、北海道 50±0.3Hz以内」となっており、±0.2hz/60hz=0.33%の変動で時間換算すると0.0033x16.67msec=±55μsecとなる。よって55μsec最悪動くとみられる。実際に波形を観測していると同じカウンター値でもオンオフのポイントが若干動く。

11306リードリレー1はportcr2の立ち上がりから1630カウントして、max200μsecの遅れを相殺すべく先行オンさせた。リードリレーのオン側は鬼門でバウンス(バタツキ、チャタリングと言う)があり、これがどう悪影響するかは今の所分からない。。

11307リードリレー2はportcr2の立ち上がりから1647カウントしてオフしているが、ゼロクロスポイントより10μsecくらい遅くオフしてリードリレー1のオフとはばらついている。これも周波数変動の許容範囲55μsecと捉えて、最終的パラメータには余裕を持たせよう。

11308リードリレー2はportcr1の立ち上がりから1635カウントしてオンした。ゼロクロスはリードリレーのバウンスの中央付近ではないが、どうやら中央ではなくてゼロクロスの僅か手前でオンさせた方が良いように思う。よって1635を変更する必要がある。遅れは進角すれば良いが、バウンスのチャタリングだけはどうしようもない。 

11309ramで200khzは問題なく動いたのでrom化に際して400khz2.5μsecとして動作させた。カウンター値は2倍になり3260付近の設定値となる。sh7145と余り高性能でないcpuでも400khzで動いたのはソフトウエアの勝利で、この方式が成功した暁にはsh7125などのタイニーshにすれば小型化が可能になる。ゼロクロス信号を基点として時間計測し2個のリードリレーのオンオフをしているから、まあ正確と言えば正確だ。その前を何回か計測してmaフィルターを使い平均化してオンオフする方式を直ぐに思いついたが、平均化と周波数変動が逆に作用したときむしろ誤差は大きくなるので、その時間だけの計測でオンオフする方が安定すると思う。シュミレーションは終わり、いよいよ400v台のコンデンサインプット電源を作りまともに動くかの検証に入る。

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