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Matsubara工房という屋号で特注品対応をはじめました。でも職業欄は農業ですので農業ネタもあります。
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ハーモニックドライブ減速器の低温対策
2017-12-03 Sun 23:30
5相モーター/ハーモニックドライブ+ベルトドライブ仕様は導入精度、恒星時精度、ガイド精度、手動操作時のレスポンス等何れも良好でモーターサイズも小さく大トルクで低消費電流と良い事ずくめかと思っていましたが低温に弱い弱点がありました。メーカーに相談したところ解決策は温度仕様である0~+40℃の温度に温めるなどして収めるのがベストのようです。

加温のヒーターを装着するには金物の再設計が必要と考えているのですが現行の試作機に加温ヒーターを付けて効果を見てみました。最初に試したのは鏡筒の結露防止ヒーターです。40mm鏡筒用の巻くタイプのヒーターで12Vで約1Wの物を装着してみましたが効果は認められませんでした。ヒーター容量も少ないですし四角断面形状のモーターにヒーターを巻いても浮いているところがあり接触面積が少ないのでモーターに上手く熱が伝わっていないようです。

ヒーターを自作する事にしヒーター容量で悩んだのですが(モーター取付金具は厚いアルミ板でヒートシンクと同じくらい熱を逃がしてくれます)電源電圧12Vで電流値を1.5Aにして2軸でも3A以下で4AのACアダプター一個で済むようにしようと考えました。

φ0.5のニクロム線で抵抗が約10Ωになる長さにしてφ1.0のイラックスチューブに通しました。モーターとの熱結合を良くするために熱伝導性シリコンシートをハーモニックドライブ減速器のヒーター巻き付け部分に貼りその上にイラックスチューブに入ったニクロム線を巻きました。7回巻いたところで上手く納まりました。

ヒーターの密着を良くするためにポリイミドテープを締めながら巻き雌のDCジャックを接続し試験的に通電したところ5分もすると良い感じモーター単品では温まって来てくれました。電流値は1.2Aですので14.4Wのヒーター容量になります。

アルミ製モーター取付金具とモーター間の熱抵抗を上げる工夫をして金具への熱の流出を抑えるようにしました。機械的にはしっかり結合されますので効果は限定的ですが無策だとかなり熱が逃げる気がします。ヒーター部を含めモーター全体の断熱も行わないと放熱がありますので厳冬期ではヒーター容量不足になるかと思いました。

とりあえず装着したヒーターで外気温が霜が降りるまで下がった夜にテストしたところ快調に動いてくれましたが外気温が高い時は加温でなく過熱状態になりこのままでは運用が難しいと感じました。そこで、ヒーターに温調器をつけようと考えたのですが産業用の物は高価で大きくしかも電源電圧がAC100VかDC24Vでした。

ネットで捜したところ電子式サーモスタットがありましたので加温ヒーターの温調ですので精度はそれほどいらないので試してみる事にしました。入手しテストしたところ制御出力をメカニカルリレーで行っている為に煩く微振動も出ます。電子式サーモスタットの回路解析をしてメカニカルリレーをフォトMOSリレーに置き換え昼間でも見える明るいLED表示を電流制限抵抗を変更して暗くしたりする改造をしました。

回路解析をして気づいたのですがリレーの動作表示LEDが回路構成上LEDの最大定格を超える設計になっていました。その他の所は上手く設計設計できていますので基板のパターン設計上の割り切りと推測しますが拙い設計です。パターンカットとジャンパ線を飛ばす改造をし防塵、防湿対策で白色のシリコーンRTVを塗布しています。

撮影風景 15cmED-Apo鏡筒での撮影風景

赤道儀に電子サーモスタットの3桁のLED表示はもっと違和感が出るかと思いましたがLEDの輝度を落としたので目障りにならなくて済みました。極軸調整のPoleMasterは必須機材になっています。ケーブル類を仮止めするのにコールマン製の赤い両面マジックテ―プを使っています。目立ちますし山用品なのでオスメスのマジックテープが縫い合わせてあり強度保証もあるので色々なところに便利に使っています。


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