リポバッテリーについて

標準

お久しぶりです、色々あって1ヶ月ぶりの更新となります、前回は電ハンGlockにFETデバイスを導入しました。そして今回は自作SBDとリポバッテリーの導入をすると言っていたのですが省略します。

記事更新について

本来だったらSBDについて書きたかったのですが、SBDの構造を説明しようと思ったら想像以上に複雑で、自分の記事の中で最大の文字数、情報量になった挙句、自分も理解できずに記事が完成しないという事故が起きたので、更新が遅れてしまいました。

画像も大量に作ったんですけど全部間違えてるとか悲しくなりますよ… という訳で今回はリポバッテリーの導入についての記事になります。またSBDの記事についてはやる気が出たら書こうと思います。結構需要がある内容だと思うので…一応SBD自体は完成して取り付け済みです、SBD自体は超簡単に作れますからね。

リポバッテリーについて

では本編に移りましょう、まずリポバッテリーについて説明したいと思います。今回は最低限把握しておいたほうが良いことだけを書いておきます、詳しい内容はネットで…

リチウムポリマーバッテリー(通称:リポバッテリー)は通常のニッケル水素バッテリー、ニッカドバッテリーよりも高い性能を持ったバッテリーになります。

具体的なメリット

  • 通常のバッテリーに比べて小さくて大容量(例:ミニSサイズで2400mAhぐらい)
  • メモリー効果が小さいので扱いが楽(スマホみたいに電池が減ったら充電という感じで楽に扱える)
  • 寒さに強い(ニッケル水素などは寒いとロクに動かなくなる)
  • 瞬間出力が高く、レスポンスが大幅に向上する(個体差はありますよ)
  • 価格が安い?(自分が買ったときは普通のバッテリーより安く済んだ)

といった感じで多くのメリットを備えたバッテリーになります。まあメリットが多い分、デメリットもそれなりにあります。

デメリット

  • 扱いが難しい(最悪の場合発火する)
  • リポ専用の充電器が必要
  • 過放電すると即死(他のバッテリーと違って再起不能、廃棄するしか無い)
  • 過充電したら発火する

なかなか危険なフレーズが並んでいますが、拡張描写している訳でなくそういうバッテリーなのです。

メリットが大きいけど、扱いを間違えると発火、もしくは使用不可になる極端なバッテリーです。

↑今回購入した電ハン用リポバッテリー(7.4V 560mAh)、容量は少ないがサイズも小さくて扱いやすい

リポバッテリーの充電方法

いくらデメリットがあるからと言って、使わないのはもったいないですよね。使い方を守って安全に扱えば問題無く使えます。

まずはリポバッテリーの充電方法から説明します、次の物を準備しましょう。

  • リポバッテリー本体
  • リポ専用充電器(安いのでもいいが、せめて過充電防止機能があるもの)
  • 防炎袋、もしくは耐熱性がありそうな容器、金属製の棚など
  • 充電中に監視していられる時間の余裕

リポバッテリーが発火する危険があるのは主に充電中の時です、充電中は目に付く場所に置いておくのが良いでしょう。

他には、あらゆるバッテリーの充電に使えるマルチチャージャーと呼ばれる充電器がありますが、この充電器を用いて充電しようとして事故を起こすパターンが多いのであまり推奨しません。自分もRCをやっていた時に使用していましたが、数本のリポバッテリーをゴミにしたことがあります。

 

↑実際に充電している様子です。本当なら防炎袋に入れたいのですが、もし発火しても被害が出ない状態にしておけば問題無いと思います。

防炎袋は高い製品じゃないとただの可燃物なので、金網(ゴム皮膜付き)の上で充電しました。これなら発火しても他のものが燃えることは無いと思います。

充電器はSPARKのリポ専用充電器を使いました、自動停止機能とバランス充電機能がついているので差し込むだけで充電できます。

充電時の注意点として、バッテリーの各セル(7.4Vなら2セル、11.1Vなら3セル)のバランスが崩れていないか、バッテリーが膨れ上がっていないか、などを確認するといいですね。ちなみに1セルあたり4.2Vが限界値なので、それを超えてしまう過充電となり発火します。特にセルバランスが崩れているときに充電すると、過充電になりやすいので注意が必要です。(バランス充電機能付きなら問題ない)

リポバッテリーを使用する上での注意点

リポバッテリーは高い性能を持っているゆえに、電動ガン本体と相性が悪いと銃を破壊してしまいます。具体的な例として、マルイ製のスタンダート電動ガンに11.1Vのリポを使用するとメカボがぶっ壊れます。通常の7.2Vでの運用を想定して作っているのですから11.1Vのリポなんて使えば、ハイサイクルに耐えきれず壊れてしまいます。(3セルのバッテリーは超ハイサイクルや流速カスタム向け)

また、7.2Vのニッケル水素バッテリー から 7.4Vのリポバッテリーに乗り換えた場合なども注意が必要です。電圧自体は大きな差が見られないのですが、リポバッテリーのほうが放電能力が格段と優れているので、電動ガンの発射レートやレスポンスも変化します。その変化に対応できずにギアクラッシュなどを起こす個体も見られるようなので注意が必要です。

他にはリポバッテリーは完全に使い切ってしまうと完全に再起不能になってしまいます(過放電)。具体的には、1セルあたり3.5V以下になると危険ゾーン、3.0V以下になったら過放電状態になってしまっています。過放電状態になったら適切な処理方法で破棄するしかありません。

こうならない為に、電動ガンを使用中している最中に発射レートやレスポンスが落ちてきたなーと感じたら、即時使用を止め、新しいバッテリーに換えましょう。

 

リポバッテリーの保管方法

電動ガンを使わないときにはリポバッテリーは外して保管しておきましょう。リポバッテリーは衝撃や熱に弱いので、不慮の事故で発火されたら最悪ですからね。

またリポバッテリーは自己放電は少ないという特徴を持っています。この特徴により、一定の条件下では発火事故が起きる原因にもなります。

具体的には、満充電状態のリポバッテリーを高温下に置いておいた時などにバッテリーが活性化してしまい、規定電圧(1セルあたり4.2V)を超えてしまい発火につながることがあります。これを防ぐ為に、長期間保管するときには容量を50%ぐらいに抑えておくと良いようです。

 

他のバッテリーに比べて敷居が高いように感じるリポバッテリーですが、使い方さえ間違えなければ他のバッテリーより扱いやすいと思います。逆に、ニッケル水素バッテリーは充電方法を誤ったりすると数回の使用でゴミになることがあるので結構扱いにくかったりします。

今回はここらで終わっておきたいと思います、かなり大雑把な説明しかしていませんがこれ以上書くとボロが出るので止めておきます。

次回こそ電ハンGlockにリポバッテリーを導入したいと思います。

 

 

 

 

Glock用のFETデバイスを自作する

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前回はメカボの分解と整備を行いました。また、トリガースイッチが完全に焼けてしまっていた事を確認したので、今回は接点焼け対策としてFETデバイスを導入したいと思います。

FETデバイスとは

電動ガン業界におけるFETデバイスとは何かを簡単に説明しておきます。電動ガンにはトリガースイッチという、バッテリーから送られてきた電気をモーターに送る・遮断するためのスイッチがあります。このスイッチには高電圧がかかるので接点がスパークを起こし、焼けてしまうことが多々あります。

接点焼け1

↑前回取り出した焼けてしまった(接点焼け)スイッチ

接点焼けを起こしたスイッチは通電性が悪くなり、トリガーを深く引かないと動かなくなったり、最悪の場合は銃が動かなくなります。そんな接点焼けを防ぐために登場したのがFETデバイスになります。

トリガースイッチをFETに置き換えることでスイッチ間に高電圧がかからなくなり、接点焼けをほぼ完全に防ぐことが出来ます。

つまりトリガースイッチを機械スイッチから電子スイッチに置き換えるためのものですね。

FETデバイスは色々なカスタム業界から発売されているのですが、値段が馬鹿みたいに高いものが多いです。接点焼けを防ぐために何千円も投資するのは馬鹿らしいので自作しようと思います。しかし、電子工作なんてロクにやってことが無いので色々調べてから取り組みました。

FETの材料

まずは材料を調達しましょう、とりあえず秋葉に行けばなんでも揃います。

FETの材料たち

とりあえずメインになりそうなパーツたちです。FETは案外簡単に作れるので材料も少なめです。

買ってきた物一覧

  • FET×3個(IRLB3034PBF 40V195A) 高電圧・高負荷にも余裕で耐えられる物、1個300円ぐらい
  • 100Ω抵抗(100個入り) カーボン抵抗の普通のやつ、1/2Wとか書いてあったがよくわからない…
  • 30KΩ抵抗(100個入り) こちらもカーボン抵抗、1/2Wのヤツ
  • SBD(SR54F 40V5A 10個入り) SBDを作るの時に使うので購入、小さくて高性能
  • オヤイデ電気の導線(太さ2mm 長さ1m) 効率が良さそうな導線を購入
  • 収縮チューブ(3種類)

FETは色々な種類がありますが、今回はIRLB3034PBFというのを選んでみました。40V195Aというかなりの高電圧、高負荷にも対応出来るので、カスタム済みの電動ガンやリポバッテリーで運用している人におすすめです。

FETの仕組みについて

ネットで調べると自作FETの回路図が出てくるのですが、よくわからないので結線図と呼ばれるものを書いてみました。

FETの結線図

が正極、が負極、が信号線を表しています

上の結線図をみて、電気の流れを順番に辿っていきます。

負極側

  • まずバッテリーから流れた電気がFETのSource端子からFETに流れます。しかし流れてきた電気はFETで遮断されます。
  • Gate端子に接続された信号線がスイッチが入ったことを確認します。すると遮断されていた電気がDrain端子から流れる様になります。
  • バッテリーの電気がモーターに流れるようになるので、モーターが回り、弾を発射します。

正極側

こちらは特に難しいことは無いですね。バッテリーから送られてきた電気をそのままモーターに送ります。途中にヒューズを挟んであげると、いざという時のセーフティーになってくれます。また信号線を接続する必要があります。

電気をFETに送り、信号線が接触したことを感知するとモーターに電気を送る仕組みです。信号線は微弱な電流しか流れないので、トリガースイッチがスパークを起こすことがなくなり、接点焼けを防ぐことが出来ます、案外単純な仕組みです。

テスト動作

とりあえずテスト動作させてみましょう、ハンダ付けしてしまうと色々面倒くさいので、ブレットボードで作ってみました

テスト動作

一応動作しました…配線がカオスなことになっていますが、実際に作るとコンパクトにまとまるので大丈夫です。

電圧が6.65Vになっているのはパワーソースが電源装置だからです。

 

FETの組み立て

では実際に作っていきます。今回作るFETは電動ハンドガンに組み込むので、なるべく小型になるように作って行こうと思います。

まずは30KΩ抵抗の取り付けです。

FET作成

GateSource端子をつなげるように接続します。今回使ったFETは金属フランジ(穴が開いてる金属部分)なので、ショートしないように抵抗を収縮チューブで包んで絶縁します

またFETにハンダ付けをする際はFETが加熱されすぎないように注意してください。FETは熱に弱いらしいので下手すると壊れてしまいます

抵抗とFETの端子をハンダ付けしたら次の工程に移ります。

FET作成2

次はGate端子100Ω抵抗信号線を取り付けます。信号線は適当な導線で大丈夫です、かなり雑ですがまあ大丈夫だと思います…

Drain端子にはモーターに接続する為の導線を取り付けます、この導線は高効率なものがいいですね

とりあえず収縮チューブで覆ってしまえば見た目は誤魔化せます。

FET作成3

100Ω抵抗も熱収縮チューブで覆ってしまいましょう。

その後はSource端子にバッテリーと接続するための導線をつけます。この導線も高効率なものがいいです、こちらも熱収縮チューブで覆います。

FET作成4

その後は大きめの熱収縮チューブで全体を覆ってしまいます。金属フランジは放熱の役割があるので、少しだけ出しておくと良いと思います。

以上で自作FETデバイスの完成です、思っていたより小型に出来ました。

自作FETデバイスを組み込んでみる

というわけで早速組み込んで行きたいところですが、現在Glock18Cのスライドが改修工事中なので、フレームに乗せる程度になります。

しかし仮組み時の写真を撮り忘れたのでこんなものを作ってみました。↓

組み立てイメージ図

組み立てイメージ図です。

FETは今回制作した物をイメージしているので少し分かりにくいかもしれません。

画像だけだと理解し難いので各部の説明をしていきたいと思います。

 

%e4%bf%a1%e5%8f%b7%e7%b7%9a信号線の説明

まずはモーターの正極に接続されている赤い導線(2)、これはトリガースイッチへ繋がっています。また同じ場所にハンダ付けされている赤い導線(1)はバッテリーへと繋がります。

ちなみに信号線?に該当する部分はトリガースイッチの端子になります。またヒューズは今回は使いませんでした。

 

信号線2 信号線2 図解

次はもう一本の信号線(2)についてです。こちらはFETから生えてる白い導線になります、赤い導線とは別のトリガースイッチ端子に接続します。

 

次はメカボの裏側に移ります。

メカボ裏の説明 メカボ裏 図解

導線1というのはFETのDrain端子に接続されている導線のことです。メカボの裏側を這わせてモーターの負極側に接続します。

 

次はバッテリー関係です。

バッテリー関係バッテリー関係 図解

赤い導線(1)はバッテリーの正極側に接続します。

導線2というのはFETのSource端に接続した導線です、バッテリーの負極側に接続します。

問題点と注意点

FETはGateSource間の電圧が低くなると、内部抵抗が増加し発熱してしまいます。バッテリーというのは電動ガンを動かしている時に一気に電圧が低下しているので、電圧低下が大きいバッテリー(ニッカドやニッケル水素)を用いるとFETが一気に発熱していまいます特に電池切れに近い状態のバッテリーは危険です

ちなみに放電能力の高いバッテリー(リポやリフェバッテリー)では基本的に発熱することはありません。容量が多いニッケル水素バッテリーなども大丈夫みたいです。

実際にFETをフレームに組み込んでみたところ、スライドがしっかり入らなくなることを確認しました。(画像なし)スムーズに組み込むためにはインナーバレルカバーを削る必要がありそうです。

 

マルイ純正バッテリーだとスペースに余裕がなくなるという点と、FETが発熱することを考慮するとリポバッテリーを導入したほうが良いかもしれません。というわけで早速リポバッテリーを購入してみました

次回はSBDの作成とリポ導入についての記事を書きたいと思います。

 

 

 

電動Glock18Cを修理する

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お久しぶりです。前回はGlock17についての記事でしたが、なんだかやる気が起きないのでGlock17の改修工事はしばらく延期します。

最近、長物の電動ガンが欲しくなりまして資金と知識収集をしているのですが、電動Glock18Cを瀕死の状態のまま放置していたことを思い出したので、試しに修理してみようと思います。

電動ハンドガンについて

今回の犠牲者となる電動Glock18Cですが、東京マルイの電動ガン ハンドガンタイプ シリーズの物になります、電動ハンドガンとか電ハンと呼ばれる奴ですね。

ハンドガンサイズにもかかわらず、長物並の精度や動作性が売りの電動ガンです。今現在はGlock18C、USP、M93R、ハイキャパ、M9A1などがあります。

小さくて高性能な電動ハンドガンですが、自分の買った物は初回のサバゲ以外では文鎮と化していました。それ以来修理する気も起きず放置し続けていたので、もうそろそろ修理しようかなと思い至ったわけです。

電動Glock18C電ハンのパッケージ

↑問題の電動Glock18Cです。もともとはシルバースライドモデルだったのですが、塗装して黒に塗り直しました。

現状とメカボについて

とりあえず現状を説明しておきます。Glockにバッテリーを入れて確認したところ、トリガーを引いてもモーターが動作しませんでした。しかし向きを変えたり、引き方を工夫すると一応発射することはできました、どうやらスイッチの接点が焼けてしまっているみたいです。

また、初速や弾道に関しては特に問題はなさそうです。しかし、発射レートやレスポンスに関しては最悪でした。

とりあえず分解してみて内部の様子を見てみます。

ガスブローバックのものとは違い、分解はかなり面倒くさいので方法については省略します。

とりあえずメカボックスを取り出しました

メカボックス

長物電動ガンに比べると圧倒的に小型の物になります。このサイズで安定した射撃性能を得るとはさすがのマルイクオリティーですね。

メカボの分解

では早速分解していきたいところですが、メカボックスの分解には特殊工具が必要だったり、グリス類の用意が出来てなかったので秋葉まで出かけて買ってきました。

メカボを分解

↑黄色のドライバーが専用工具です(T4のトルクスドライバー)

専用工具を使わないと開けられないという無駄にガードが硬いメカボさんを分解しました。分解方法については調べればすぐ出てくるので、そちらを参考にしてください。

メカボ内部には特に異常は見られませんでしたが、気になる点が幾つかありました。

シリンダーヘッド

シリンダーヘッドというパーツです。ピストンの打撃時の衝撃を吸収するためのゴムが少し劣化してしまっています。交換しなくても大丈夫ですが、やはり気になります。

電ハンのピストン

次はピストンヘッドです。マルイの電動ガンは、基本的に前方吸気(穴が無いヘッド)が多いのですが、電動ハンドガンは後方吸気型の物になっていました。もちろんノズルもシーリングノズルでした。

 

ついでに、前方吸気と後方吸気についてもう少し詳しく説明しておきます

前方吸気はノズルから吸気を行います。イメージ的には注射器に近い感じですかね、穴なしのピストンヘッドと溝付きのノズルを使用します。溝がないもの(シーリングノズル)を用いるとBB弾が吸い付いて吸気できなくなります。

後方吸気はピストンヘッドとシリンダーの隙間から吸気を行います。シリンダー内圧が高まると、Oリングが拡張して気密がされ、気圧が下がるとOリングが縮小して気密が失われます。かなり複雑なことを行う吸気方式です。イメージ的には自転車の空気入れみたいな感じですかね、ピストンヘッドは穴開きの物、ノズルはシーリングノズルを用いるのが一般的です。

前方吸気の利点と欠点

  • 吸気はノズルから行うので、給弾不良の解消につながる
  • シンプルな構造ゆえに安定した動作、初速が得られる
  • 後方吸気と比べると、吸気時の抵抗が強く、メカボに負荷がかかる
  • シーリングノズルは使えない

後方吸気の利点と欠点

  • 吸気時の抵抗が小さい
  • シーリングノズルが使えるので、空気の流れが安定する
  • 給弾不良の原因になることがある
  • 構造上、安定性の点ではあまりよろしくない

だいぶ雑ですが前方吸気と後方吸気についての説明でした。

個人的には前方吸気のほうがいいと考えています。後方吸気は理論上では素晴らしいですが、一秒あたり20回近く吸気と排気を繰り返すという過酷な状態でも安定した動作が出来るのか、ということを考えるとやはりシンプルな前方吸気のが良いのではと思うわけです。超高速でOリングを拡張、縮小を繰り返したらOリングが捩れてしまい、気密が失われそうな気がします。

 

どうでもいい持論を述べていないで、さっさと作業に戻りましょう。

とりあえずメカボ内部がグリスで悲惨な事になっているので洗浄します。金属パーツはパーツクリーナーで強引に汚れを落とし、樹脂パーツは中性洗剤で洗うときれいになります。

洗われたメカボ

↑中性洗剤で洗浄後、ドライヤーで乾かしました。これでグリスは綺麗に落ちると思います。

洗浄後はグリスアップと組み立てです。

組み立て完了

樹脂が触れる部分はシリコングリス、ギアには高粘度グリスを使うといいですね。今回はマルイの青グリスと赤グリスを使いました。wako’sのグリスとかでもいいと思います。

また、セクターギアとスパーギアが擦れていたのでシムを一枚追加しておきました。シム調整後は各ギアがスムーズに回転することや、ガタつきが無いかを確認しておきましょう。

ギアを組み込んだ後は、モーターの位置調整も行いました。ここで適正位置にしておかないと発射レートや耐久性に大きな影響が出ます。

接点焼け

メカボの組み立て後、スイッチを分解してみました。すると見事な接点焼けをおこした金具が出てきました。

接点焼け1 接点焼け2

随分と派手に焼けてしまっています。画像では接点グリスが付着しているので焼けている部分が見えにくいですが、グリスを拭き取ると見事に焼けていました。

他の金具も焼けていたので、表面をヤスリで磨いて接点を復活させておきました。

しかし、このままでは再び焼けるので対策を取ろうと思います。具体的にはFETと呼ばれる電子部品を組み込みます。

今回はここらで切り上げたいと思います、次回はエアガンというより電気工作になりそうです。