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さみらにばし
5 years ago
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1 電力調節器の製作 1. 学習のねらいトライアックを用いた電力調節器を製作することにより板金加工プリント板加工電気回路の組み立ておよび電気エネルギーの調節測定データ処理の方法について学ぶ (1) 設計図に従い材料を加工し電力調節器をつくる (2) 電力調節器の波形をオシロスコープで観測し電力調節器の働きを理解する (3) 電圧計電流計電力計により電球の調光についての特性を測定しデータ処理する 2. 電力調節器作業工程 1 週目概要説明部品準備基板作成パターンの製作エッチング 2 週目ケース製作けがき切断 3 週目穴あけ 4 週目組み立て 5 週目調整動作試験特性の測定データ処理 3. 電力調節器の概要 (1) 電力調節器の役目電球の明るさを変えたり電熱器の温度を変えたり扇風機の回転数を変えたりしたいときはこれらの器具へ供給している電力を調節すればよいこの調節器を電力調節器という (2) 電力調節器の原理供給電力を調節するには 2 通りある 1 つは電流の大きさを変える方法ともう 1 つは電流の一部を切り取る方法である ( 図 1 参照 ) (3) トライアックとトリガダイオードトライアックはスイッチの役目図 1(a) 変圧器使用図 1(b) トライアック使用をするものでゲート端子に合図があってから電流を通す家庭で使う交流は1 秒間に50 回プラスとマイナスを繰り返すからゲート端子への合図もこれにあわせて毎回送らなければならない合図はトリガダイオードと抵抗コンデンサの組み合わせでできるコンデンサ抵抗 G トリガダイオード T2 トライアック T1 図 2(a) トライアックとトリガダイオードソケット T1 T2 G (b) トライアックの端子完成写真内部写真ボリューム 100kΩ SM2D41 0.1μF 1kΩ 100Ω 1S2093 ヒューズ 0.22μF 0.1μF 図 3 部品図 ( 回路関係 )

2 (4) 部品の準備第 3 図と部品表から部品を準備してください部品の規格個数を確認する部品表 1( 回路関係 ) 品名規格個数抵抗 1 [kω]( 茶黒赤 ) 1 100[ Ω ]( 茶黒茶 ) 1 100[kΩ] ボリューム ( ワッシャーナット付 ) 1 コンデンサ 0.22[μF] [μf] 2 トライアック SM2D41 1 トリガダイオード 1S ツマミ 1 ヒューズホルダミゼット 1 ヒューズミゼット 1[A] 1 ソケット家庭用コンセント ( メス ) 1 プラグ家庭用コンセント ( オス ) 1 プリント基板 mm 1 リード線 15 cm 5 コード 1.2m 1 部品表 2( ケース関係 ) 品名規格個数アルミ板 mm厚さ 1 mm 1 ゴムブッシング 1 ビス M mm 3 M mm 4 タッピングネジ M mm 8 ナット M ナイロンワッシャー穴径 4.0 外径 7.0 mm 0.5 mm 4 必要工具作業内容主な工具名プリント基板加工エッチングケース加工トレース用方眼紙鉛筆定規カーボン紙油性マジック ( 基板用 ) 半田ごて半田ニッパーラジオペンチセロテープエッチング液エッチング液容器竹ピンセットけがき針直定規ハンドニブラスケアシャー折曲器万力ヤスリ卓上ボール盤ドリル組立半田ごて半田ドライバーラジオペンチニッパー 3. プリント配線 (1) プリント基板の作り方 ( 銅箔面から見たパターン ) 図 4 T1 G T2 プリントパターン A:Φ4.0 mm ( 基板の角 4 カ所 ) B:.0 mm ( 矢印部分 5 カ所 ) 上記以外は Φ1.0 mm (15 カ所 ) (a) 図 4のプリントパターンをトレース紙に写す注 : 斜線部分の境界線と穴あけする所を確認しながら行うこと (b) 基板銅箔面にカーボン紙トレース紙の順に重ねパターンを鉛筆などでなぞって転写する (c) 穴あけ位置にドリルで穴をあける (d) プリント基板用マーカー ( 油性マジック ) で銅箔のパターンを濃く塗りつぶす ( 斜線の部分 ) (e) エッチング液に入れて露出している銅箔部分を溶かす塩化第二鉄 (2FeCl3 ) と銅 (Cu) が化学反応を起こし露出していた銅箔の部分を溶かす (f) 水洗いし乾燥させる作業上の注意銅箔面に素手でさわらないようにすることエッチング液は毒劇物なので身体につけないようにすること万が一付いたときはすぐに水で洗い流すこと 4. ケース製作 (a) 図の寸法通りにアルミ板にけがき針でけがく ( 穴あけや折り曲げ切り取る場所を材料にキズをつけてしるしをつけることをけがきという ) (b) スケアシャーハンドニブラなどで切断し所定の場所にドリルで穴あけをする (c) ドリルを利用してバリをとる (d) 英数字のポンチを使い番号とイニシャルを刻む ( けがき針でけがいた側が内側になるので注意すること!!) (e) 鎖線部分を折り曲げ器で折り曲げる (f) ケースを組み合わせてタッピングネジ用の穴 (Φ 2.5) をあける動作試験試験用電球パネル白熱電球 (60 w)

3 作業上の注意けがき作業この作業は材料の寸法を決めるとても重要な作業です 0. mmのズレでケースが組み合わないことがあります寸分の狂いもないようにけがいた側は内側になるので作業しやすい用に補助線を多用し作業の効率化をはかること穴あけ作業ボール盤等で穴あけするときは回転部分への巻き込みに注意すること! ( ドリルチャック作業服など ) 穴あけはあせらず慎重にドリルを下ろすこと穴をあけた後のバリには充分注意する事 ( 手が切れる ) 担当の先生の注意指示をよく理解し作業を進めなさい穴あけ切断等の作業はとても危険です指腕目が無くなることも考えられます図 9 放熱板の寸法図 8 上ケースの寸法 ( 上ケース ) ( 下ケース ) 放熱板 12.0 切断の時に使う線ですしっかり書こう注 :Φ3.0-4 は基板注 :.5-8 は上ケース図 7 上ケース下ケース放熱板のサイズに合わせあけるに合わせてあける図 10 下ケースの寸法

4 5. 組み立て 5.1 部品の取付 (a) 基板のベーク面から部品を差し込みはずれないように脚を折り曲げて仮止めする (b) はんだ付けをし余分な脚をニッパーで切りとる M3-1 5 (c) 間違いがないか確認するうまくいくはんだ付けのテクニック部品を差し込む時の脚の折り曲げにはラジオペンチなどを使うと加工しやすい部品がうまく仮止めできない場合には部品の背の低い物( 抵抗やダイオードコンデンサトライアック ) から順に (a)(b)(c) を繰り返していけば部品がうまく固定する事ができるはんだを溶かすときにはい~ちに~いさ~んのリズムではんだをつけるい~ちコテで部品と基板を温めるに~いコテと部品基板の間にはんだを流してやるさ~んコテをそのままにして各部品のすき間にはんだを流すようにする富士山のようなはんだ付けができれば立派最後に余分な脚を切りとるが脚が飛ばない様に注意する ( 目などに刺さることもある ) (d) プリント基板 ( 第 4 図 ) の B の部分 ( mm穴 ) にリード線 (5 本 ) をベーク面から刺して半田付けをする図 11 基板ナイロンワッシャー下ケース基板と下ケースの取り付けうまくいくテクニックリード線両端のビニールを 5 mm ~1 cm程度むく ( 中の銅線を切らないように注意 ) 銅線がバラバラにならないようによじるよじった銅線にはんだを流すはんだスタンドにコテを置いたままコテ先に銅線をあて数秒後はんだを流す ( ビニールをこがさないように注意 ) こうすると線を基板に付ける時簡単に付けることができる 0.1μ 1kΩ 100Ω トライアック 5.2 組み立てトライアックに放熱板を付けるコードの先端にプラグを取り付ける 0.22μ 0.1μ プリント基板を下ケースに固定する ( 図 11 参照 ) ボリュームを上ケースに取り付ける下ケースの穴にゴムブッシングソケットヒューズホルダを取り付け手順 1~7まで確認する ( シるョート固定不良等 ) リード線コードをそれぞれ所定の放熱板が上ケースやボリュ部品にはんだ付けをするームに触れないことを確認 ( 図 12 参照 ) し上ケースと下ケースをタッピングネジで固定するコードを穴へ通す ( コードが抜けないように中で一度結び目を作る ) 5.3 動作試験図 12 実体配線図 (a) ヒューズホルダに 1[A] のヒューズを入れる (b) 電力調節器のソケットに電球のプラグを差し込む (c) 電力調節器のプラグをコンセントに差し込む (d) ダイヤルを回して電球の明るさが変わることを確認する

5 6. 特性測定 50 cm 電流 I (A) 電力 P (W) 照度 ( lx ) 抵抗 R (Ω) P i 電力調節器 R 測定装置オシロ図 12 結線図 GND スコープ電圧 V [ v ] (a) 図のように結線する結線ができたら担当の先生に点検をうける (b) 電力調節器のダイアルをまわして電圧を変化させその時の電流電力照度を読む (c) 測定したデータをもとに P=VI w R=V/I Ω より電力 Pと抵抗 Rを計算して求める (d) 測定データをもとにグラフを書く電圧電流電力照度電力抵抗 V v I A P w lx P w R Ω 関連知識電気計測器にはいろいろな種類がある直流用交流用交直両用電圧計 (V kv) 電流計 (A ma) 電力計 (W kw) テスタオシロスコープ ( シンクロスコープ ) など測定するものについて様々だ目盛板には次のような表示がされている用途 ( 目盛板の中央に書いてある ) V 電圧計 A 電流計 W 電力計など多重目盛普通は端子が何種類かありどの端子を使ったかで読み分ける階級 (CLASS) 計器指示の正確さを表す 0.2 級 0.5 級 1.0 級 1.5 級 2.5 級などがある ( 最大振れ ) ( 階級 )=( メータの誤差 ) となる数値が小さいほど精度が高い動作原理可動コイル可動鉄片電流力計形などがあり針を動かす仕組みによって異なる姿勢計器の置き方を表す水平垂直傾斜がある携帯用計測器としてテスタ ( 回路計 ) がある 1 台で電圧電流抵抗など何種類もの測定ができる電圧や抵抗の測定に便利である表 4 測定結果

アナログパネルメータ TRM-45,TRM-50,TRM-55,TRM-65,TRM-65C TRR-45,TRR-50,TRR-55,TRR-65,TRR-65C TRM-45 TRM-45( インデックス付 ) 形名 TRM-45 TRR-45 TRM-50 TRR-50 TRM-55 TRR-

アナログパネルメータ TRM-45,TRM-50,TRM-55,TRM-65,TRM-65C TRR-45,TRR-50,TRR-55,TRR-65,TRR-65C TRM-45 TRM-45( インデックス付 ) 形名 TRM-45 TRR-45 TRM-50 TRR-50 TRM-55 TRR- アナログパネルメータ TRM-45,TRM-5,TRM-55,TRM-65,TRM-65C TRR-45,TRR-5,TRR-55,TRR-65,TRR-65C TRM-45 TRM-45( インデックス付 ) TRM-45 TRR-45 TRM-5 TRR-5 TRM-55 TRR-55 45 5 55 TRM-65/TRR-65 TRM-65C/TRR-65C 65 正面寸法 ( mm) 42