9/9(日)は雨らしいので参戦中止。次はいつになるのかしら…。

【トイガン工房】電動ガンに自作FETを載っけたい① FETとは?篇

どちらかと言えばUFOは信じている方、Sassowです。

WiMAX2+の速度制限規制が2月から緩和。
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例えば病気のガチャピンとムックがCMしてます。

今までは直近3日で3GB累積で速度制限がかかってましたけども、 
2月からは直近3日で10GB累積で速度制限ということになりまして。

そうだよ、そうなんだよ WiMAX2+。
3GBってスマホ、 iPad、仕事用PCがあるワタシにはすぐいっちゃいますって。
おまけにyoutubeで音楽流して営業車運転してるしさぁ。

こりゃもう喜びでいっぱいでございまして、
これからは記事更新もiPadで外でガンガンヤッてやろうと思ったりしてますので。
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ガンガン頑張るイメージ図。

本題に入る前に但し書き

先日から連続記事でお送りしましたマルイ 電動USP手直しと改良企画。

本日からその改良の部分「自作FET搭載」のお話ですが、
その前に「FETとは?」という部分をワタシなりにお勉強してみましたので、
まず先にそちらからちょっと記事にしてみたいと思います。

この記事作成にあたり、色々なサイトを巡り巡って勉強したのですが、
如何せん理系の頭ゼロなワタシですのでかなりざっくりしております。

そして自作FETのきっかけとしてキット一式を頂戴しました、
ご存知電動拳銃工房・電拳管理人の南木さんには心より御礼申し上げます
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はっきり言って電拳さん見た方がこのブログより有益です。

そして、今回の記事ではトイガン初心者・電子回路知識ゼロのワタシ
とりあえず最低限の知識を持って何とか頑張ってFETを電動ガンに載せるという姿をご紹介します。

なので正しい知識や更に深い仕組みを知りたい!!という方には向きません。
そして、既に「ご存知FETですけどね」なんて手慣れの先輩方には不快かもしれません。

が、初心者だって初めてだって、FETが気になるし何とか電動ガンに載せたいんだ!!という思いの基、
試行錯誤しながらキチンとしたFETデバイスを作って使うようにするという目標でやってます。

なので、例えばパーツ選定は他の方と同じものをとりあえず選んで、
まずは組み上げまで見よう見まねでやってみたというレベルですので、
それを踏まえて一緒に頑張ってみて頂けたら幸いでございます。
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うるさいっ!!

FETって何よ?

読み方は多分「エフイーティー」です。「フェット」だとグミみたいですし。

じゃあそのFETって何なのよと、まずは教科書的な文言を載せてみますと、

電界効果トランジスタ(FET)とは、ゲート電極に電圧をかけ、チャネルの電界により電子または正孔の流れに関門(ゲート)を設ける原理で、ソース・ドレイン端子間の電流を制御するトランジスタである。”

Wikipediaより抜粋 

だそうです。なるほど。
で、このFET素子を使ってFETデバイスを作り、それを電動ガンに載っける訳です。

…え?

いや、だから多分ワタシなりの解釈でいくとですね、
「電動ガンにFETデバイスを載っけるとスイッチ回路にゲートを設けて電流を制御出来る」んです。

…え?

じゃあもっと噛み砕いてイメージ的な文言でいくとですね、
「電動ガンのスイッチをFETデバイスに置き換えてスイッチに大電流が流れなくする」んです。

とまぁ言ってみたりしましたけども解釈が合っているのかは不明。
間違ってたらゴメンなさい。

もうちょっと説明の為に一般的な電動ガンの配線図を書いてみました。
通常配線
大体こんな感じでイメージがつきますでしょうか。分かりにくくて申し訳。
なお、わかりやすくする為にヒューズとSBDは割愛。

この図ではつまり、スイッチが入ることで直接スイッチにバッテリーから電流が流れ
モーターにたどり着いてモーター回転ということになります。

で、このとき過度の大電流が流れちゃうのでスイッチに「バチッ」と火花が散り、
スイッチの接点焼け、摩耗してしまい最後は使えなくなってスイッチ交換、となります。

ここでFETデバイスを組み込んだ図をまた書いてみました。
FET配線
直接バッテリーの電流をスイッチに流すのではなく、FETデバイスを介して電流を制御して、
一方のスイッチは弱い電流を信号線を使って流すだけなので、
通常配線のような火花も散らずにスイッチ焼けを防止、
末永く電動ガンを使える
ということらしいです。

ということで、超端的に、ワタシ的な言葉で解釈すると、
電動ガンに於いては「FET=スイッチ焼け防止装置」ということになります。
FETそのものの解釈は不安ですが、電動ガンに於いてのFETの解釈は間違ってないでしょう。

FETデバイスの仕組み

FETを介した電動ガンのモーター動作の仕組みを軽い解釈でお話します。
まずは今一度配線図を見てみます。左がFET、右が通常配線です。
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注目はオレンジ色の◯印

そうです、FET配線では既に回路は繋がってます
繋がってますがこのFETが流れる電流を電子制御して遮断しているので、
実際には通電していないように見えるということになります。

なのでスイッチ(トリガー)無視して電流流れるじゃん!!ってことになりません。
FETの電子制御の関門が開かないと電流は流れないようにしてくれます。

じゃあゲートを開く為にはどうするか、という点を踏まえてイチから流れを見てみます。

【FETを載せた電動ガンの動作の流れ】

バッテリーからの電流がS(ソース)端子
ただし、電流はFETで遮断されます。

スイッチ作動させる→信号線でFETのG(ゲート)に働きかけ
電動ガンのトリガーを引いてスイッチが入ると通常配線のように電流回路を接続するのではなく、
「スイッチ入りましたよ!」と微弱な電流で信号をFETに伝えます。

FETで遮断されていた電流がD(ドレイン)端子からモーターへ
スイッチからの信号を受けて電流を解放。

モーターまで電流が流れる→モーター作動
これでメカボックスが作動して電動ガンとして動作します。

以上が大まかな動作の流れになります。これがFETとその配線の仕組みです。多分。

通常配線と比べると、スイッチの役目がただの伝え役に変わり、
FETが本来のスイッチのように回路を繋いで電流を流す役目を担っている点が違います。

FETデバイスのメリット、デメリット

ん?じゃあFETって結局代用スイッチ?
それ苦労して載せて何のmeaningがあるの?という方へ。
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改めてここでFETを載せるメリットとデメリットを明確にしておきます。
何事もデメリットを理解して、リスクを知った上で扱わないとイケませんもの。

【FET搭載メリット

スイッチ焼けがほぼ起きない
サイクル向上
トリガーレスポンス向上

【FET搭載デメリット
暴走の危険性がある


 

メリット①『スイッチ焼けがほぼ起きない』
これは先程説明した通りですが、FETを電動ガンに載せる最大の理由
通常配線では例えばSBDなんかを載せてても、スパークしてスイッチが焼けちゃう訳で、
これが何度も起きてるとスイッチの動作不良になります。

その度にスイッチは消耗品として交換する必要が出てきますが、
FETでスイッチ焼けを防止すると、スイッチ部分に関しては理論上永久にメンテナンスフリー
いつまでも快適な電動ガンライフを続けることが出来ます。

メリット②『サイクル向上』
これに関しては賛否あるようですが、どちらかと言うと向上するという意見が多い?
理由としては「配線とコネクタの変更による恩恵」という点と、
何よりFETが電流制御するのでスイッチに余計な電流を使わせずに、
効率の良い回線になる為だとのことらしいです。

なんとなく分かる気もするし、よく分からないような気もしますが、
スイッチの無駄なスパークがなくなってるんですから効率は良くなってるんでしょう。

メリット③『トリガーレスポンス向上』
これも②と同様の理由だそうで、上がるらしいです。
配線図を見てみても、+線はバッテリーからモーターに直通だし、
-線もFETで実質繋がっていますので、
完全にスイッチで遮断されていた通常配線とは効率が違うのはなんとなく納得。

デメリット『暴走の危険性あり』
通常運用では特にデメリットはないようですが取り扱いを誤ると大変そうです。
先程からのお話の通り、回路は既にFETを挟んで繋がっています。いつでも電流流れます。

そこをFETで電流を流したり遮断したりしてるんですが、
このFETが壊れちゃうと電流流れっぱなしになります。つまり永久フルオート

サバゲーのフィールドでゲーム中ならまだしも、
セーフティエリアで急に暴走された日には怪我人続出でしょう。

後ほど記載しますが、FETは熱に非常に弱いので扱い方や設置を間違うと、
暴走状態になり兼ねないという危険をはらんでいらっしゃいます。

FETデバイスの取扱上の注意

なんだよFETおっかねぇよ、という方へ更に追い討ちです。
電動ガンにFETデバイスを載せる際の注意点がいくつかあるみたいですので、
それも列挙させ頂きたいと思います。


【電動ガンにFETを載せたときの注意点】

放電能力の低いバッテリーを使うとFET発熱
120%など過度の強化スプリングを使ってると負荷でFET発熱
ずっと撃ちまくりサバゲーしてると負荷でFET発熱

何より「FETは熱に弱い

 

注意点①『放電能力の低いバッテリーを使うとFET発熱』
これは充電切れかけのバッテリーや電圧の弱い小容量ニッケル水素バッテリーを指します。
FETは弱い電圧だと内部抵抗が膨らんで発熱しやすいんだそうです。

注意点②『120%などの過度の強化スプリングを使ってると負荷でFET発熱』
無理して強いスプリングを動かす為に大電流を必要とする電動ガンは、
FETのスペックを越えちゃって、これもまた負荷で発熱するらしいです。

注意点③『ずっと撃ちまくりサバゲーしてると負荷でFET発熱』
②と同様の理由ですが10分で2,000発枯らすようなサバゲーをされる方は、
やはりFETのスペックを越えるらしいですので、負荷→発熱コース。

先程少し触れましたが、FETは熱に弱いというのは絶対知識のようでして、
熱によって壊れて暴走、という事が起こり得るそうですので、
そうなると常時ノンストップフルオート。凶器にしかなり得ません。

と、FETを載せた際の取り扱いの注意点を羅列しましたけども、
これで更におっかなくなりました。

ただ、確かにメリットがあるのも事実ですし、
実際に多くの諸先輩方が載せてきたという経験をされてらっしゃいます。
なので、恐らく大丈夫でしょう。経験者も元初心者。
一緒にイチから学んでFETを成功させてみようではございませんか。

次回はいよいよ自作FETデバイスについて

ということで、色々なHPを参考にさせて頂きながら、
電動ガンに於けるFETとは何なのか?」をざっくりとご紹介しました。

分かりやすい解説を狙って個人的解釈たっぷりでお届けしてますので、
ちょいちょい合っているのか不安なところもありますが、
電動ガンにFETを載せるにはこれくらいでも事足りるのではないかと思ったり。

要は作業と取り扱いに間違いがなければ
FETも免許が必要な高等技術という訳ではないのでやればやれないことはないでしょう、と。
thumbs
実は大して出来た試しのないワタシ。

次回からはいよいよ自作FETの製作のお話です。
この記事を作っている段階では「多分」成功しましたくらいのレベルです。
自作FETのお話が全て終わる頃には、成功しましたとご報告できるよう、
夜な夜な泣きながら作業中です。

どうぞ淡いお気持ちでお楽しみにくださいませ♥

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