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電動ガンのFETスイッチ、レスポンスアップについて。

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ID非公開さん

2017/6/2722:10:17

電動ガンのFETスイッチ、レスポンスアップについて。

電気電子に詳しい方の回答お願い致します。
電動ガンに詳しくてもFETの本当の特性に詳しくない方や宣伝の受け売りの方が多いです。
さて、質問ですが、FETでレスポンスアップは可能でしょうか。
いくら高速高電圧に向いた素子でスイッチングスピードが速いといっても、ノーマル電動ガンの物理的スイッチとそこまでレスポンスを体感できるでしょうか?
私はそうは思わないのですが、効果のほどをできれば電気的、理論的に説明お願いできないでしょうか?
当方電子工学を学んでおり専門用語対応可能です、

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miy********さん

2017/6/2816:56:58

なぜFETのスイッチング速度は大事なのか?

FETはゲートに電圧与えてもドレインからソースに電流が流れる/止まるまで時間がかかる、データシートを見ると分かるが単位はusやnsになってる。
DCDCコンバーターなどに数Mhzや数十KhzでFETをONOFFする時、スイッチング速度が速いと装置の小型化(受動素子が小さくてすむ)や高効率化につながる。ゼイゼイ秒間10回(10hz)でONOFFする電動ガンと関係ない話。
同じ世代のFETで耐電圧が高いとON抵抗や体積で不利なので、耐電圧も電動ガンと関係ない話。

FETのよるレスポンス向上の可能性:

通常のスイッチの接触抵抗はわからないが、データシートで見るFETのON抵抗は少なくとも焦げてるスイッチや不完全に接触してるスイッチよりも小さい。

機械的なスイッチが不完全に接触してる時(微妙に触れてる時)では、機械的なスイッチは電流を流せないが、FETは電流を流せる。トリガーを引く時では通常のスイッチよりも少し早くモーターがONになり、カットオフの時では少し遅くモーターがOFFになる。カットオフが遅いとピストンの待機位置も変わる。
スイッチが微妙に触れてもONになる性質を利用すればトリガーストロークも詰められる。その他にもゲートとソース間にコンデンサを入れてカットオフのタイミングさらに遅らせて、プリコックする手もある。

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    質問者

    ID非公開さん

    2017/6/2821:41:41

    なるほど。理解しました。
    どれくらいプリコックさせるかはカットアンドトライが必要そうですが、考えていなかった斬新な考えをありがとうございます。

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cab********さん

2017/6/2818:36:33

そんなものは全く体感できないです。
電子工学をまともに学んでいる人の質問ではありませんね。
メカスイッチやFETの差なんて全く問題にならないほど球を飛ばす仕掛けの応答は遅いです。

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2017/6/2816:42:59

遅れについて

【 最大の要因 】

機械的スイッチは、使用中のアーク放電で、接点部分が劣化し、接触抵抗が大きくなることがあります。その場合には、最大電流が接触抵抗で制限されてしまい、ON電流が小さくなっているため、あたかも反応時間がかかっているように体感するのでしょう。また、接触抵抗を含むスイッチのON抵抗が大きすぎるスイッチを使った設計ミスでもそのようなことはあり得ます。

https://www.nidec-copal-electronics.com/j/featuring/description/swi...

のページの接触抵抗の記述はたぶん誤記だと思いますが、こんなスイッチであれば、もちろん反応はとても鈍いものになっています。

【 チャッタリングによる遅延 】

劣化していないスイッチでも、ONの後バウンドして、それが落ち着くまでの時間は、スイッチにも寄りますが、数100μ秒から数10m秒
(参考)
https://www.marutsu.co.jp/pc/static/large_order/1405_311_ph

ですから、チャッタリング時間に無頓着なスイッチなら、遅れを体感できるような人もいるかも知れません。このチャッタリングは、負荷に並列にフライホイールダイオードを取り付けることで、接点が離れている間にもコイルには電流が流れつづけるようにすることができます。そうすると、機能上の遅れ感は減らすことができます。
ところで、そんなにチャッタリングの長くなるスイッチを使っているのなら、そもそも設計不良ということになると思います。

【 結論 】
劣化したスイッチ、接触抵抗の大きすぎるスイッチ、チャタリング時間の長いスイッチの場合には、スイッチの遅れを体感できる可能性は否定しきれません。その場合には、劣化していない適切な機械的スイッチに交換しても、FETに交換しても反応は鋭くなります。
そうでなければ、FETに交換しても人が体感できるほどの反応時間の短縮にはなりません。スイッチの劣化や、使用時の接触不良を防ぐための改造と考えるのが適切です。

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dor********さん

2017/6/2801:11:38

難しく考えなくても、機械的接点が減れば、効率よく電流が流れるのは分かりますよね。まあそれも供給する側が追い付けばの話で、ニッケル水素では体感しにくいですね。私も疑問に思って、FETを購入し試してみました。

実際、供する側、バッテリーをリチウムポリマーに替えただけで十分レスポンスも良くなっちゃいます。でも測定器で測れば、機械的スイッチより瞬間的に大きな電流は流れているはず。

リポでFETにしてセミオート連発だとかなりの確率で標準のヒューズは切れます。また、機械式スイッチだと、接点のスパークは目視レベルで、はっきりと激しくなるのも分かります。

そうなるとFETの意味はスイッチ保護?

メカボ内のスイッチを交換するより、外付けのFETを交換する方が楽ですからね。それにまず壊れる事は無いし。

自分で試して思った事は、リチウムポリマー前提のSBDより確実なスイッチ保護かな?

mas********さん

2017/6/2800:18:32

有名人に方に絡まれてご愁傷様です。

さて。
電動ガンにFET。理論的に言えばレスポンスはアップすることになるのでしょうが、実際取りつけてみるとまったく体感できません。発射サイクルもアップするはずなのでしょうが、計測器で計測してみると誤差の範囲です。

ですが、純正のプラス端子とマイナス端子を接触させる機械スイッチが接触の度に火花が飛んで劣化していく消耗品であるのに対し、FETによる電子スイッチにはこの劣化がほとんどないので、FETは「レスポンスを上げるパーツ」「サイクルを上げるパーツ」ではなく、「スイッチを保護するパーツ」として電動ガンに用いられます。セミオートを多用する人にはとくに需要がありました。レスポンスアップだのサイクルアップだのは売り手の喧伝です。

ところがここ最近、SBDという、FETよりも安価で取りつけも簡単で、FETほどではないけどスイッチの耐久性を大幅に向上させるパーツが普及してきたことにより、FETではなくSBDを取りつける人の方が増えてきています。実際の効果の程は既に多くの方により検証済みで、youtubeには検証動画もあります。

ただの経験則による回答になってしまいましたが、ご参考になれば。

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