nobuの雑記帳「+バイアスを少し」

近頃なぜか真空管や電子工作に興味を持ちだし、日常生活に少しの刺激と楽しみをプラスしようと、凝り固まった頭の体操も兼ねてこの雑記帳を綴ることにしました。
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超音波レコード洗浄器の試作(ACアダプタの改造)

 電子工作と言える程の内容ではありませんが、超音波洗浄器用の電源としてACアダプタをチョイと改造したので、そのご紹介を。
 超音波洗浄器の定格電圧はDC12Vです。改造前のACアダプタの電圧はDC15Vなので電圧を下げる改造かと思いきや、イヤイヤ反対にDC16Vに上げました。
  Ultrasonic_AC Adapter output voltage at 4A closeup



1.電圧アップ
  超音波洗浄器(発振部)の定格電圧はDC12Vですが、今回使用した振動子は最大入力60Wと本来の要求仕様より余裕があることやMOSFETも十分な余裕があり、電源ケミコンの耐圧一杯(DC16V)まで電圧を上げても、回路的には問題はないはずです。
  試しに外部電源で、電圧をDC16Vまで少しずつ上げながら作動状態を確認しましたが、振動子やMOSFET、トランスには異常は認められませんでした。ケミコンは耐圧一杯で使うことになりますが、発熱も僅かなので耐えてくれるでしょう。
  っと思いこんでいたら、MOSFET(2SK3140)の許容チャンネル損失が35Wしかありません、少し厳しく危うく壊すところでした。何れにせよ2SK3140は代用品であり、適切なもの(RFP30N06LE)を注文してあるので到着を待って交換します。

  DC16Vでは振動子のパワーが格段に違う事は、その発振音や水面の動きからも期待できます。よって、出来るだけ超音波出力を大きく得るために、電源電圧をDC12Vから16Vにアップ(約33%アップ)することにしました。DC16V作動時の最大電流は3.0A程度になるので、これを賄えるACアダプタが必要です。


2.ACアダプタの改造
  改造そのものは簡単ですが作業内容をご紹介します。

 (1) まず分解
   おっと!分解前には必ず元の状態で作動する事を確認しておきます。出来れば電子負荷を使用して出力特性を見ておいた方が良いです。中には定格どおりの出力が取れない粗悪品があります。
   ジャンク箱を引っかき回して東芝のDC15V 4AのACアダプタを見つけてきました。電流容量は十分なのでこれをDC16Vに変更します。
  Ultrasonic_AC Adapter original

   俗にいう殻割り(モールドケースの分割)は、溶着されているラインに沿ってプラカッターや薄刃のノコで切り離します。無理にコジっても分割できないので十分に切れ目を入れることがコツです。間違っても中身を切らないように!
   ケースが分割できて中身が出てきましたが、きちんとシールドされて良い作りですね。以前改造したアクリルヒータ用のものも同じ東芝(MAID IN CHINA)でした。
  Ultrasonic_AC Adapter open a cover  Ultrasonic_AC Adapter PCB unit

   接着テープやアルミテープを剥がすとスイッチング電源部が出てきました。この基板が改造対象となりますが、写真(基板)に向かって右側がAC部で左側がDC部になります。

 (2) 改造要領
   ターゲットはDC部にある電源制御用ICの電圧設定抵抗です。本器にはDAS001(TSM103W)という専用ICが使われており、これの電圧設定用抵抗を変更します。その要領はデータシートを見れば書いてあります(ってろくに記載はないですね)が、DAS001の場合は写真に示すようにR1とR2で出力電圧が決定されます。
  Ultrasonic_AC Adapter calcuration of Vout
  Ultrasonic_AC Adapter DAS001 and related parts  Ultrasonic_AC Adapter DAS001 and modified

   写真に示すR1=26.1kΩを28kΩ(10k+18k)にすれば計算では16.2Vにアップします。チップ抵抗がなかったので1/4W型を使って交換しました。

 (3) 出力特性確認
   電子負荷装置を使用して改造後の出力特性を計測しました。無負荷時電圧はDC16.2Vですが、負荷電流にともなって次のとおりとなりました。少し変動率が高い気もしますが使用には問題ないでしょう。
      無負荷 :16.2V
    負荷電流1A :16.0V
        2A :15.7V
        3A :15.5V
        4A :15.3V
  Ultrasonic_AC Adapter output voltage at no-load  Ultrasonic_AC Adapter output voltage at 4A

 (4) 復旧
   分解したときと反対の手順で組み立てます。剥がしたシールドテープもきちんと元に戻しておかないと、思わぬノイズの原因になります。分割したケースはクランプ等で押え、隙間に接着剤(硬化タイプをお勧め)を流し込んで接着します。分解時に無理矢理こじ開けると、復旧したときに汚く跡が残るのでご注意を。
  Ultrasonic_AC Adapter shield tape at restoration  Ultrasonic_AC Adapter adhesion of a case

   DCプラグを交換して完成です。電圧がアダプタ表記と異なるので、間違わないようにラベルなどを貼るといいですね。
    Ultrasonic_AC Adapter Completion

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