トライアックを用いた調光器キットの製作 2009.11.14


 今日はたまたま嵐のあとの南風が吹き込んでいますので、気温が高めですが、季節はそろそろ冬の始まりです。晩秋から初冬にかけては、夜長を利用して製作意欲を高めたいものです。ところで、普段は工作部屋に籠るときは、机に向かってPCやら無線機やら半田ごてをいじるのが普通です。私は寒くなると、ファンつき電気ストーブを机の奥に入れて、足先から膝にかけて温めるようにしています。こうすると、足先から膝だけでなく温まった空気が上昇して、ほぼ人ひとりの範囲を暖めるのに丁度いいかんじになります。

 ただ、これも欠点があって、電気ストーブの電力が大きいと、足の甲から足首くらいがやたらと熱くなってしまいます。300W×2の小型の電気ストーブの300W1本でもそんな感じです。というところで、電力制御ができればいいなぁと前から思っていました。

 交流の電力制御といえば、流通角制御のトライアックに決まりです。ただ、私はこの方面(パワーエレクトロニクス)の知識があまり無いので、なんとか簡単に済ます方法はないかと思っていました。たまたま、秋月のwebページを見ていると、この手の用途に使えそうな、トライアックと制御基板のキットが売っていることに気が付きました。ずいぶん前からあったのでしょうが、興味の無い分野なので見過ごしていたようです。早速、クリッククリックで送ってもらうことにしました。(こうなると、よほどのことがないと秋葉には出向かなくなりますね)

 なんせ800円で40Aまでの制御ができるというのだから言うことなしです。中身の詳細については、簡単な回路なので省略します。ケースに入れなければなりませんが、これのために新しいケースを買うのもなんとなくもったいない気がして、部屋の中を物色していたら、格好のブツがありました。それは、↓に示すような、モノです。これは何でしょう?



HDDチェンジャーケースに入れたトライアックと制御基板

 実は、イニシエのIDEタイプのハードディスクチェンジャーです。このケースの中にIDEのHDDを入れて、母艦に挿抜することで、HDDが交換できるというシロモノでした。中から20MBのWIN-98のHDDが出てきました。昔、W-2000で自家製サーバーの実験をしているとき、気まぐれで、WIN98SEも使えるようにしたものと思われます。このケースの右側にはコネクタとしてアンフェノールの64ピンメスがついていて、これとHDDのコネクタが脱着できるようになっていました。もう、HDDも必要ないので、取り出して、ケースだけ流用することにしました。都合がいいことに、底面はアルミなので(強度維持のためか?)トライアックの放熱には丁度いい塩梅です。

 さて、こいつを300Wの電気ストーブにつないで波形を見てみます。以下の図は300Wヒーターと小型送風用モーターが並列になった負荷を制御している様子です。



制御波形 (1)

 上の図は、80度くらい(半サイクルのうち)電力通過させた様子です。急激に立ち上がっているので、負荷がモーターのように誘導性だとスパイクノイズが出るはずですが、一応、キットのオプションフィルタ(LPF)とサージアブソーバーが効いているのか、細い微分パルスは見えないようです。



制御波形 (2)

上の図では流通角を大きくしてみました。100〜110度くらい(半サイクルのうち)通しているようなかんじです。これで消費電力は150Wくらいです。今の季節だとこれでも十分すぎるほど暖かいです。



制御波形 (3)

 制御VRを最大にするとこんな感じ↑です。完全に通過させることはできないようですが、事実上、なんの不便もありません。この300W近辺の電力では足首が熱すぎます。

 制御器は机の下にあるミニタワー形PCの上に置いてあるので、必要なときに簡単に手が届いて微妙な熱量コントロールが効くので、これは非常に便利なアイテムになりました。また、電力制御で発生する損失も小さい(8A負荷で12Wとのこと)で、エコにやさしく、電気代も節約できていいことずくめです。



HDDチェンジャーに入れた電力制御器をPCの上に置く