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UMP45いじりPart8:SBD回路を自作して取り付けてみよう

UMP45いじりPart8。

 

今回は、前回予告した通りにモーターへ繋ぐSBD(ショットキーバリアダイオード)の回路を自作して取り付けていきたいと思います。

 

 

今回のカスタムの動機

前回行った配線およびコネクタ変更による許容電流量の改善により、UMP45の電気回路はバッテリーからのエネルギーをより確実に伝えることが出来るようになりました。

 

しかし、回路を流れる電流量が増えると、スイッチのON/OFF時にスイッチの接点が焼けやすくなるという欠点があります。

 

電動ガンカスタムの先駆者の方々がすでにスイッチ焼けのメカニズムを明らかにされておられるのですが、原因は複数存在し、中でも

①回路にモーターが接続されている事によってスイッチON/OFF時に発生する「逆起電力」(モーターの中身であるコイルは"変化を嫌う"という性質があるため、自身を流れる電流量の変化があると、それを打ち消そうと逆方向の電流を発生させようとします)でスイッチ接点に高い電圧がかかってしまうことと、②スイッチがOFFになろうとするときに接点同士の接触面積が減っていくことで、電流値は一定なのに抵抗が増えて熱が発生し、融解するという2つが代表的なようです。

 

これらをほぼ完全に防ぐ方法としては、FET(電界効果トランジスタ)と呼ばれる半導体を電源スイッチの代わりに用いる(細かく言うと、電源からの高エネルギーな電力のスイッチング⇒FET、FETに送る微弱な電気信号のスイッチング⇒トリガースイッチという構造にする)という方法があるのですが、FETは壊れた際に電源からの電流を流しっぱなしにしてしまうという欠点があり、もしも電動ガン駆動中に壊れたら、バッテリーを外すまでフルオートで射撃し続けてしまうおそれがあります。

 

そこで、電源のスイッチングは従来通りトリガースイッチで行い、接点の焼けは「完全とはいかないけれどもある程度抑える」といったスタンスの方法として、SBDを用いて逆起電力による電流を順方向に整流してモーターのコイルに戻し、消費してしまおうという方法があります。こちらはFETと違ってスイッチ接点の熱による融解(原因②)は防げないため、あくまで「寿命を延ばす」という処置になりますが、半導体が壊れる事によるフルオート暴発が発生しないため、今回はこちらを採用しようと思った次第です。

 

使用する材料

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SBD SR540(買い置き)

 

 

 

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ELPA 丸形端子 1.25-3(買い置き)

 

 

 

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フジックス 配線コード 0.75sq×4m(買い置き)

 

 

 

SBDに関しては、小型で場所を取らない面実装タイプを好んで用いている方が多いと思われますが、UMP45のグリップ内はある程度余裕があるため、電極部分がデリケートな面実装タイプは用いず、リード線が太くて頑丈なスルーホールタイプを採用しました(実は最初面実装タイプで製作したのですが、強度に不安がある上作業難度が高いため、スルーホールタイプで作り直しました)。こちらは以前秋葉原の電子部品ショップ(どこかは忘れました・・・)でセット買いしておいたもの。

 

丸型端子も買い置きのもので、以前よりSBD回路製作に使用してきたものです。寸法は使用するコードによって適切なものを選んで下さい。

 

配線コードも買い置き。ホームセンターの車用電装品コーナーとかに売ってます。SBD回路に流れる電流量はかなり少ないため、1.25sqより小さい径のもので大丈夫です。

SBD回路を製作する

まず、大前提としてSBD回路はモーター端子を固定しているネジを用いてモーターと接続します。そのため、モーターのネジを外せなくてはならないのですが、UMP45の純正モーターのネジはプラスネジではなくトルクスネジです。

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UMP45の純正モーターにはトルクスネジが使われている

従って、下のようなドライバーセットが必要になります。 

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トルクスネジ用のビットが付属するドライバーセット

 

 

 

対応するビットはT8でした。

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1.SBDのリード線(カソード側)を曲げて輪を作る

SBDのカソード側(ボディに灰色っぽい線がある方)のリード線をプライヤーなどで丸く曲げ、丁度いい大きさになるよう余りをカットします。円の大きさは、モーターのネジが少し余裕を持って入るくらい。

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カソード側のリード線を丸く曲げる

円の大きさが決まったら形を整え、円を閉じるようにはんだ付けをします。長時間熱しすぎるとSBDが壊れるので手早く済ませましょう。

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円を閉じるようにはんだ付け

2.丸形端子と黒いコードを圧着する

黒いコードの先端の被覆をワイヤストリッパで剥がします。

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芯線を出したコードと丸形端子

コードの芯線のみを丸形端子に差し込み、電工ペンチで圧着します。

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芯線の径が小さいので思いっ切りはさむ

3.モーターに取り付けてSBDと黒コードを接続する

まず、丸型端子をペンチで曲げておきます。

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丸形端子を曲げる

SBDをモーターにネジ止めし、モーターホルダーに干渉しないようにアノードのリード線を曲げて取り回します。

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SBDをモーターのプラス側にネジ止め

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アノード側のリード線が各部に干渉しないよう取り回す

丸形端子をモーターのマイナス側にネジ止めしたら、丸形端子からのびる黒コードとSBDのリード線を近づけてみて、黒コードを適当な長さにカットします。

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黒コードをあてがって長さを決める

黒コードの被覆を剥がし、アノードのリード線とはんだ付けします。

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被覆を剥いて合わせたところ

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反作用ピンセットで熱を逃がしつつ、はんだ付け

4.回路全体を熱収縮チューブでカバーする

黒コードとSBDのリード線とのはんだ付けがしっかりついているのを確認したら、いったんモーターから外して熱収縮チューブをかぶせ、ドライヤー等で加熱します。

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熱収縮チューブを被せたところ

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収縮が完了したところ。この状態だと極性がわかりづらいので注意

写真のように回路全体を覆うことが出来たら完成です。あとはモーターにネジで取り付けて、

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取り付け終わったところ

いつも通り組み立てましょう。組み立て方は↓の最後あたり。

shim4ta1.hatenablog.com

試運転

最後に、バッテリーを繋いで試運転させてみました。とは言っても、火花の発生を見るわけではなく(スイッチがマイクロスイッチのため中が見えない)、ダイオードの極性を間違えていないかどうかのチェックです(もしSBDを回路の順方向、つまりアノードをプラス側、カソードをマイナス側に繋いでいると、電流制限抵抗無しでダイオードを直接バッテリーにつないでいる事になり、過電流によりSBDが煙を吹いたり最悪燃えます)。

 

試運転の結果、特に問題は発生しませんでした。よかったよかった。

 

今回のカスタムは、実射性能にはなんら影響しないものですが、スイッチの寿命を延ばすことで、次のメンテナンスまでの間隔をより空けることができます。 また、UMP45のスイッチは汎用品のマイクロスイッチですが、通常の電動ガンのスイッチ金具は、互換品があっても値段が高かったり、専用設計で流通数が少なく入手が困難な場合などがあり、電動ガンセミオートを多用する方(あるいはセミオート戦の多いフィールドでの使用)にとっては、ほぼ必須のカスタムといって良いでしょう。

 

はんだごてを扱うのが苦手だ、半導体を壊してしまいそう、という方には、少々お高くなりますが、購入してモーターにネジ止めするだけになっているSBDキットもあるので、そちらを利用してみるのもいいと思います。ただ、個人的な意見としては、苦手でもとりあえずチャレンジしてみると、はじめは失敗が続いても徐々に上手くなっていきますし、「自分で作り上げた」という達成感も得られ、電動ガンに対する愛着も湧きますので、一度は自分でやってみることをおすすめします。

 

さて、次回からは内部チューンをいったんお休みし、外装に少し手を加えていきたいと思います。まずはフォアグリップからかな。

 

それではノシ