電動ガンの電装系カスタム

電動ガンにMOSFETを付けてみる。ついでにヒューズとT型コネクタも付けてみる。(MOSFET、ヒューズ)

前回まででMOSFETの原理と簡単な実装回路のおさらいができたので今回は、実際に電動ガンに取り付けていきます。

電動ガンのMOSFETの実装を考えてみる。(FET、MOSFET)

題材はXCORTECH XET304μ MOSFETをPTS masadaに付けていきます。

ちょっと希少な機種であるPTS masadaを題材に選んでしまいましたが基本的にどれでも一緒です。

まずは取り付けるMOSFETを見ていきましょう。

MOSFETの実物を見てみる

XCORTECH XET304μ MOSFETを見ていきましょう。

では回路全体像から(間違えを読者様に教えていただき修正しました。感謝です。)

MOSFETが並列に2個、集合抵抗1個が6足でゲート抵抗、ゲート-ドレイン抵抗に加えSBDとSBD用抵抗で構成されているようです。

サイズから見て青の6足の集合抵抗一個で必要な抵抗をまとめているようです。

またコンデンサ、SBD、抵抗が付いていておそらくモーターからの逆起電力でMOSFETが破損しないように防衛してます。

前回の回路図を載せると

モーターの逆電流防止回路が回路基盤に移っていてとそれぞれの抵抗が一つにまとめられていることで内容はほぼ同じです。

また商品名の304μとはたぶん304μF(マイクロファラド)でMOSFETの出力容量を表していると思います。

こまごまと計算すると様々な特性がわかるのですが調べると304μだとドレインーソース間電圧が25〜35Vくらいまでいけそうです。

カタログには30Vと書いてありますね。最大電流は200Aと書いてありますがたぶん最大電圧と最大電流が同時に流れたら壊れます。

私が使うバッテリーはリポの7.4Vで、満充電時が8.4V程度なので電圧は全然、大丈夫です。

電流に関してはモーターの負荷で変わるので、しっかり計算しないとわかりませんがおそらく大丈夫でしょう。

MOSFETを取り付ける準備

実際に取り付けるにあたって必要なのは

MOSFET取り付けに必要な道具

ハンダごて

ハンダごての台

ツールクリップ

ハンダ

信号線(ゲート用)

入出力配線(ドレイン、ソース用)

これで事足りると思います。

それぞれのおすすめを紹介します。

ハンダごてはできれば次のような温度調整機能が付いているものをお勧めします。

安いのだとコテの温度が低すぎてなかなかハンダが溶けなくて時間がかかったり、逆に熱すぎるとMOSFETが壊れます。

ハンダの融点が180〜300℃くらいなのでコテを基盤に長くつけるとMNOSFETがすぐ壊れます。

MOSFETの限界温度は150℃くらいなので本当にすぐ静かに壊れます。

私もそれで壊しているので気をつけましょう。

筆者が使ってるコテ。温度調整機能付きでたぶん一番安いと思います。

 

後はハンダごてを置く台があると良いです。

 

めんどくさかったらセットもあるのでそちらでも良いかもしれません。

 

次にツールクリップです。

ほぼ必須です。

MOSFETの半田付けは、スピード勝負なので如何に自分がやりやすい環境を作るかが勝負です。

クリップは、3つあれば十分です。

私のはクリップが4つ付いていますが3つまでしか使ったことがありません。

逆にクリップが邪魔です。

ハンダはなるだけ融点が低いのが良いのですが、なんでも大丈夫です。

鉛フリーは融点が高いので環境を気にしなければ鉛入りが作業しやすいと思います。

次に信号線と入出力配線です。

信号線(ゲート線)はとりあえず電気が通ればなんでも良いので細くて安いのを選んでます。

私は、エーモンの0.75sqの配線を使ってますがちょっと太いので芯線を半分切っています。

また信号線が新たに増えて配線の隙間を圧迫するのでなるだけ細いのが良いと思います。

おすすめは、0.5sqの配線です。

入出力配線はそのままでも大丈夫です。

折角なので私、はいつも1.25sqのテフロンとシリコン配線に変えちゃいます。

テフロンコードは硬くて丈夫なのでモーターとMOSFETに繋ぐのに使って、バッテリーとの接続はバッテリー空間を活かすために柔らかいシリコンコードを使っています。

最初はバッテリーもテフロンコードを使っていたのですが硬すぎてバッテリーをつけるのがかなりめんどくさいです。

ちなみに銀メッキの配線にすると通電効率が上がるのですがコストパフォーマンスがあまり良く無いので銅メッキを使っています。

これで一通り揃います。

この道具であまり器用な方ではない私が、高確率でMOSFET設置に成功しているのでたぶん大丈夫です。

実際にMOSFETを付けてみる

まず下準備としてメカボは全部バラしておいてスイッチに信号線を取り付けます。

スイッチもバラしておきます。

一応、そのままでもできるのですがしくじるとスイッチが樹脂なので溶けます。

長さはスイッチからバッテリーの距離を参考にしてください。

手で掴んでる2本の黒い線が信号線です。

+とか−は無いので気にしなくて良いです。

次はモーターへ入力するための配線をつくります。純正のままならそのままでも長さが足りていれば大丈夫です。

これは、簡単で配線を切って110型のファストン端子をつけるだけです。

ここでテフロン線などを使う方は+と−がわかるようにしておきましょう。私は、赤と黒の熱収縮チューブを被せます。

またバッテリーとの配線もシリコンケーブルを適当な長さに2本切っておけば大丈夫です。

いよいよMOSFETに各線を繋げます。

ここでMOSFETの説明書をよく読んどいてください。

配線を間違えると悲惨です。

間違いに通電前に気づけば直せますが通電したらMOSFETが壊れます。

まず私はモーターの配線から始めます。

モーター配線の被覆を向いて芯線を出してくの字に曲げます。

くの字をMOSFETの穴に引っ掛けます。(XCORTEC XET304μ MOSFETで説明してます。異なる製品では付け方が異なるかもしれません)

MOSFETはクリップに付けておきます。

ハンダごては私の場合は350℃に設定して十分に温めてから使います。くの字のところにハンダを溶かして落とす感じでつけます。

ここで注意なのですが全ての配線を休ませないで連続で半田付けを絶対にやらないでください。

熱で壊れます。

めんどくさくても一箇所やったら一呼吸おいてやってください。

私は一個、これで壊しました。

同様に信号線とバッテリー配線をそれぞれ半田付けします。

信号線はどっちでも大丈夫(極性を気にしなくて良い)なので配線の通しやすいように取り付けます。

そうすると次の写真の様になります。

熱収縮チューブをつける前に余計なハンダやはみ出た芯線をニッパーで切って形を整えます。

ハンダ付けがかなり下手くそで見せるのが恥ずかしいのですがこのレベルでも大丈夫だという証明です(最低限度見本です)。

これでMOSFETの取り付けは終わりました。

ついでにヒューズとコネクタの取り付けの紹介をします。

ヒューズの設置とT型コネクターの取り付け

ヒューズの設置

まずはヒューズの設置をします。

ヒューズは管ヒューズでもブレードヒューズやヒューズホルダなどを使っても良いのですが、紹介するのはたぶん一番コンパクトで安い方法だと思います。

まず低背ブレードヒューズを使います。

まあ下の商品のようなセットは必要なく使うAのヒューズを個別で買っても良いかと思います。

 

次はファストン端子110型です。

これは金メッキ仕様もありますが少ししか通電抵抗が変わらないと思うのでお好みで選べば良いと思います。

まあ、金メッキでも200円しません。

後は電工ペンチがあれば良いです。

紹介する製品よりも安い電工ペンチもあるのですが安いと動きが悪かったり、精度がイマイチだったりしますので少しお金を出した方が良いと思います。

なくてもラジオペンチで付けられますがおすすめはしません。

 

ここから作業です。

まずMOSFETから出ているバッテリー側の+の配線を適当な長さで切ります。

切った配線から芯線を向いて写真のようにファストン端子を圧着します。

後はヒューズを挟み込みます。+の配線の向きは違い違いにしておくと便利です。

真ん中に−配線を通して熱収縮チューブで固めて終わりです。

かなり小さいと思います。

T型コネクタの取り付け

次はバッテリーとの接続のためのT型コネクタを取り付けます。

私が使っているT型コネクタは次のです。特に他の種類のメスのT型コネクタにつかないことはありませんでした。(硬いことはある)

作業に入ります。

まず両配線の芯線を出して予備ハンダをつけます。

ちょっとで大丈夫です。写真が信号線ですいません。

次にT型コネクタの配線取り付け部に予備ハンダをつけます。電極の向きとハンダをつける方向に注意して下さい。予備ハンダが付いたら配線を乗せるようにコネクタと接触させハンダゴテを当てれば綺麗につきます。

後は熱収縮チューブ被せて終わりです。ちなみに私の熱収縮チューブのサイズを紹介します。大きすぎるとコネクタと配線が固定されなくて小さすぎるとコネクタに対してチューブが通りません。

直径15mmの2:1収縮なら大丈夫です。

そうするとこんな感じになります。熱収縮チューブで配線が保護できるのとバッテリーと繋ぐ時の滑り止めになって具合が良いです。

まとめと今後の展望

まとめると別に仕組みを知らなくても説明書通りに付ければ大丈夫です。

ただしMOSFETの熱管理だけは注意してください。

本当にすぐ壊れます。

ハンダをつけるときは素早くやって、配線のハンダ付けは1箇所ずつゆっくりやってください。

手で触れらないぐらいの熱さになると、もうヤバい領域に入ってます。

まあ壊しても1000円でリカバリーできるし不安ならできる人やショップに頼んでも良いかもしれません。

ただいくら取るのか分かりませんが自分でやった方が速くて安いと思います。

ちなみに執筆時点での筆者の電装系カスタムはこれで全部、紹介してしまいました。

今後の展望ですが実は汎用マイコン(アルディノ、ラズパイ)を使って自作FCUを作ろうと思います。

それもあって自分の調査がてら長々とMOSFETについて説明してきました。

MOSFETを使ってトリガー連動電動マガジンやモーターブレーキ回路などつくろうと考えています。

なのでカスタムを考えるシリーズ続きます。

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  • この記事を書いた人

kazubara

輸送機器メーカーでの元エンジン設計者。15年の職務経験から機械設計知識を伝道します。また職歴を活かしてエアソフトガンをエンジニアリング視点で考えてみる。

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