光絶縁プローブは自作できるのか?(アイソレータ試作)

3Dプリンタ

とりあえずアイソレータ部分だけ試作してみました。

そのために部品を手配してびっくりしたのが、Digikeyで部品を頼んだらUPS,ヤマト運輸ではなく福山通運で来たこと。

ここ最近購入してなかったから業者が変わってるのは気が付きませんでしたわー。置き配が使えないから、なんか考えないとですねー。

試作①:一番シンプルな直線型

まず作ってみたのが、真っ直ぐなアクリル棒の上にLEDを載せて両端にフォトダイオードを置いたただけの状態(耐圧3000VDC,2000VACを目指して30mmくらいの沿面距離に設定)。上手くいく気はしなかったが、もし実用できるなら一番作りやすいので、物は試しということで。

ちなみに、ネジ止めなんてするとネジが導体になるので、全部接着剤でなんとかする予定。
タップ切ったりネジの固定スペースを考える必要がなくて楽だしね。

で、案の定全然うまく行かない。思ったよりもLED光が横方向に拡散してくれなかった。携帯のカメラで撮影すると光が見えるのだが、横に拡散せずほぼそのまま垂直に反射している。

実力値としては、

  • LED=50.59mA
  • PD = 0.34uA(バイアス = 5V)
  • 伝達効率 = 0.0000067

で、流石にこれはちょっと使い物にならないのでボツ。

試作②:L字型

次に試したのが、アクリル棒をL字型にしたもの。

L字が合わさる部分を削る&左右の位置決めする必要があるのが少し面倒だがしょうがない。

こちらの測定値は

  • LED = 50.60mA
  • PD = 81.05uA(バイアス = 5V)
  • 伝達効率 = 0.0016

で、試作①の200倍くらい効率的になった。やっぱりこれくらいちゃんと作らないとダメってことですね。

シミュレータで再調整

大体の値はわかったので、試作②のデータを元にしてLTspiceで再度作り込みを行った。

で。結果的に出来上がったのはこちら。各部で色々調整を行った結果、25MHzくらいまで出るようになった。THDは最大3.6%(@10MHz)くらいで、まぁこんなもんじゃないかなぁ。

とりあえず事前検証でできる部分はこれくらいですね。あとは電源回路も設計しないといけません。こちらもすごく大事な要素で、対地間の静電容量に直接関わってくるので極力絶縁インピーダンスを上げなければなりません。やるべきことはいっぱいありますが、気長に進めていきます。

(目下の問題はお小遣い。貯金が回復しないと作れないので、試作はもうちょい先の予定)

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