単4電池、006P電池BOX版パワーコントローラMOD

今回は前回に引き続き、パワーコントローラMODの作成についてです。

前回は14500電池2本を使用しましたが、今回は10440電池を使用し、
より小型軽量なMODに仕上げてみました。

まずは回路図です。前回作成したMODから、動作に必要ではない
LEDとTESTCを削っています。














基板裏面の配線図です。
今回は単4電池ケースに収めるため、前回よりスリムな
4×7の基板を使用します。




















実際に配線した基板（裏面）の写真です。





















配線を始める前に、必ずケース加工と基板作成をして、
写真のようにレイアウトを決めておいてください。






























さて、今回最も重要な、FETの加工についてです。
前回紹介したFETはパッケージが大きいので、単4電池ケースには収まりません。
そこで下の写真のように、FET自体を削って小さくして収まるようにします。
この程度の大きさまで削れば、何とかケースに収まります。
足も忘れずに加工して、基板に実装できるようにしてください。



























実際に削っているところです。
ベンチバイスでぎりぎり固定できる程度の強さで挟み、鉄製のヤスリでゴリゴリ削ってください。
削っている最中にFETの足を折らないようくれぐれもご注意ください。






























中央端子は下の写真のように、スイッチに直接ハンダ付けして固定します。
実際に組み込む際に、位置を微調整してください。



















出来上がった基板を電池ボックスに組み込んでいるところです。

というわけで無事完成しました。

アトマイザ実装部分は、以前作成した単4電池ケース用の汎用コネクタ方式を使用しています。

横から見た写真です。
今回もLT互換カトマイザを使用しています。
前回同様、アトマイザのシールは気にしないでくださいｗ

ナリは小さいですが、パワーを上げると、2ピースアトマイザのように煙が噴き出します。






























今回のMODで使用する10440電池です。
左側は天国で入手したJoyeStick用、右側はDealextremeで購入した10440電池です。
どちらもプロテクト付きですが、長さが2ミリほど違うので、Dealextremeの電池を
使用する場合は、ケースの電池まわりをかなり加工する必要があります。
実容量はほぼ一緒程度のようでしたので、やや割高ですが、
長さが短い天国のJoyeStick用電池のほうがオススメです。

http://www.heaven-gifts.com/index.php?gOo=goods_details.dwt&goodsid=280&productname=
http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.30788

続いて006P電池ケース版です。
こちらは前回の単3電池ケース版と同じ回路で問題ありません。
電池は15270(3V)、15266(3.7V)が使用できます。
どちらもプロテクト無しの電池なので、くれぐれも取り扱いにはご注意ください。


















正面の写真です。
外見は、以前作成した6-7.4VMODに、VRが追加された程度の違いです。



















というわけで、それぞれの電池ごとのパワーコントローラ付きMODの製作が完了しました。
ケースの大きさ以外の違いは重さと電池容量のみとなりますが、今回使用した10440電池は以前使用していた
Dealextremeの安い10440電池と比べて容量誤差が小さく、電池の持ちがかなり良くなりました。
低出力気味で使っていると、ややヘビーに吸い続けても2～3時間程度は連続使用できます。
電池の充電は30分ほどで完了するので、2セットの電池があれば、充電が完了した電池をすぐ交換して
使用し続けることができました。
※使用頻度や設定する出力で、電池の持ちはかなり変わります。
また充電時間は使用する充電器によってかなり変わります。あらかじめご了承ください。

ちなみに出来上がった各MOD本体の重量は、デジタルキッチンメーター計測で以下の通りでした。
単3×3電池ケースMOD ...36g
006P電池ケースMOD ...31g
単4×3電池ケースMOD ...24g
※実際の使用時は、上記重量に電池とアトマイザ重量が加わります。
使用する電池の重量にもよりますが、総重量は50～90g程度になります。

電池ごとのパワーコントローラ付きMODを作ってみて、最終的に最も気に入ったのは、
意外なことに単4×3電池ケース版パワーコントローラMODでしたｗ
以前作成した単4×2電池ケースのJanty(Joye)Stickモドキは小さすぎて持ちにくかったのですが、
今回作成した単4×3電池ケース版MODは大きさも厚さもちょうど手に馴染むサイズになり、
また他の2種類と比べて軽量なため、この記事を書いている現在では、
今回紹介した単4版がメインのMODになっています。

思い返せば昨年6月に電子タバコのブログを立ち上げて、かれこれ1年近い時間が過ぎましたが、
ブログでは紹介できなかったものを含む多くの試行錯誤を経て、
やっと自分にとって理想のMODにたどり着けた気がしています(ﾄｵｲﾒｗ
本当に長いことお付き合いいただき、誠にありがとうございました^^/。

とはいえまだリアタバも手放せない(ｵｲ 以上、これからも電子タバコの改造は続きます。
今後もネタがあれば随時更新していきますので、ひとつこれからもご贔屓に～ｗ

パワーコントローラ付きMODを作成しました。

まえがき

以前から電圧調整が可能な回路をMODへ組み込むことを考えていましたが、
定電圧回路に必要なパーツ、特に平滑用コイルやコンデンサの大きさから、
小型化が難しいことを確認していたので、半ば諦めかけていました。

その後新しいMODを作る度、それなりに満足はしていたものの、
「何とかしてパワー調整ができる回路を組み込めないものかな？」という思いを
断ち切ることができずにいました。
電圧調整のために定電圧レギュレータやセメント抵抗を載せてみたりもしたのですが、
発熱が大きいことや、電力のロスが増えること、また微調整が難しいことなどもあり、
納得できる結果は出せていませんでした。

そんな思いを頭のどこかに抱えて幾星霜...(大嘘ｗ
MOD作成の合い間に、ぼんやりとプリントアウトした定電圧回路図を
眺めていたときに、そのアイディアは突然閃きました。

...まてよ、出力先(負荷)媒体は単なるニクロム線だよな...ってことは...
別に定電圧回路にする必要ってないじゃんｗ(ｵｲｵｲ

その瞬間、PWM方式を使用した、非定電圧式の無段階パワーコントローラの設計図が
私の頭の中に出来上がっていたことは言うまでもありません(もちろん大嘘ですｗ

PWMやデューティ比の意味に関しては、下記Wikiなどをご参照ください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%B9%85%E5%A4%89%E8%AA%BF
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%86%E3%82%A3%E3%83%BC%E6%AF%94

※「チョッパ制御」をご存知であれば、すぐお判りいただけるかと思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%81%E3%83%A7%E3%83%83%E3%83%91%E5%88%B6%E5%BE%A1

ご注意
あらかじめお断りしておきますが、本回路はいわゆる「定電圧回路」ではありません。
デューティ比を使用した、「無段階出力可変回路」(チョッパ制御)であることをあらかじめご了承ください。
このため、出力される電圧(V)は常にほぼ電源電圧(7.4V～)となりますので、
正確な出力電力(W)の確認が必要な場合は、オシロスコープなどによる
デューティ比/電圧の測定と計算が必要となります。

また、記載の各種データやパーツ類は、実環境で動作を確認している参考情報となります。
さらに効率の良い設定やパーツの組み合わせがある可能性があることを、あらかじめご了承ください。
また製作や使用にあたってのフォローなどもいたしかねますので、
くれぐれも自己責任にてお試しくださるようお願いいたします。

・デューティ比変更回路を使用した無段階パワーコントローラの原理。
以前記載しましたが、LTカトマイザや510アトマイザの抵抗値は2.2Ω程度です。
これを基準として、定電圧電源使用時の出力に相当するデューティ比を計算すると、おおよそ以下の通りとなります。
デューティ比100％...7.4×7.4÷2.2＝24.9W
3.7V相当...3.7×3.7÷2.2＝6.22W≒デューティ比25％(左の画像)
5V相当...5×5÷2.2＝11.36W≒デューティ比45％(45％オン、55％オフ)
6V相当...6×6÷2.2＝16.36W≒デューティ比66％(66％オン、34％オフ)
実際に使用する発振周波数については、一般的な電圧制御回路で使用するような
数十kHz程度の高周波にすると、波形が歪むなどの問題が発生する可能性があるため、
低周波(100Hz前後)を目安に時定数のコンデンサ、抵抗値などを設定しています。
この程度の周波数であれば、蛍光灯が点滅しているのが判らないのと同様に、
発振回路自体のオン/オフを感じることはありません。
デューティ比の調整は、VRを含めたCR定数を使用しています。
このため、VRの調整により、無段階での出力電力の調整を行うことが可能となっています。
定電圧回路や抵抗器などでの調整とは違って、「もうちょっと高出力が欲しい」
「もうちょっと低出力でもいい」などの場合にも、微調整を行うことが可能です。

またこの回路の最大のメリットは、「電力のロスが極端に少ない」ことです。
アトマイザを付けない無負荷状態での、デューティ比調整回路自体の消費電流は、
実測値で1mA以下(TTL版のNE555の場合は10mA以下)と低いうえ、
スイッチをOFFにしている間の待機電力も必要ありません。
FETの抵抗値はアトマイザの500分の一以下(Typ値4mΩ程度)なので、
こちらも計算上は10mA以下相当の消費電力となり、
理論上の電力変換効率は99％以上(アトマイザ3.36A/回路合計11～20mA、510アトマイザの場合)となります。
実際に使用してみると判りますが、3.7V相当程度の出力で使用した場合、
ほぼ14500電池×2本分程度の長時間の連用が可能になります。
※レギュレータや抵抗を使用した場合は、電池とアトマイザへの供給電圧の差が
発熱などで消費されるため電力のロスが大きくなり、電池本数相当の連用はできません。

なお、ボリュームを最小にした場合、数％程度までデューティ比を小さくすることができるので、
3.7V以下の電圧に相当する出力に調整することも可能です。
高出力で連用すると、口内の中が低温やけど気味になる場合があるので、
より長時間ダラダラ吸い続けたい方は、やや低めの出力のほうがオススメです。
また普段は低出力で使用し、気が向いたら数口だけ高出力にすることや、
アトマイザやリキッドの状態に応じて微調整を行うことも可能となっています。


それではいよいよパワーコントローラ付きMODの製作に入りましょう。

今回作成したMODの回路図です。
電子回路に詳しい方ならすぐお判りいただけると思いますが、
ごく一般的な555というタイマICを使用した、デューティ比調整回路と、
出力段のパワーFETの組み合わせです。
実装スペースなどの都合上、左側のピンクの部分はVR上で配線を行っています。
なお、「TESTC」は周波数を1Hz程度まで落として、
MOD自体の動作チェックを行う場合に使用するコンデンサですので、
チェックが不要な場合は実装する必要はありません。
チェックが必要な場合は写真のようにICソケットなどを使用して、
付け外しができるようにすると便利です。

今回は出来上がった回路を単三×3本のケースに組み込むことにしました。
基板は2.54mmピッチのIC用プリント基板を、5×7にカットして使用します。
あらかじめ他のパーツと共にセットして、ケースにきちんと収まることを確認してください。













完成した基板はこんな感じです。














基板上の配線図です。
裏側(配線側)になりますのでご注意ください。
赤線はジャンパ線、緑は配線での結線が必要ですので、忘れずに配線してください。













実際に作成した基板を裏側から見た写真です。
配線図と見比べていただくと、ほぼ同じ構成であることが
お判りいただけるかと思います。














VR上のパーツと配線です。
VRは市販の小型VR(9mm×11mm、角型)を使用しています。
※秋葉原の千石電商3号店店頭でB500kのものを購入していますが、
残念ながらネット通販には同じ製品はありませんでした。
2連ボリュームならネット通販でも同じ大きさのものが
ありましたので、こちらを使用しても構いません。
WEBで入手したパーツでは、マルツパーツ館で販売しているもので動作を確認しています。
http://www.marutsu.co.jp/user/shohin.php?p=62776 (B500k)
http://www.marutsu.co.jp/user/shohin.php?p=62777 (B1M)









相当する大きさの物が購入できない場合は、
写真の半固定抵抗などを使用してうまく代用してください。







VRはツマミが長いので、適当にカットして高さを抑えます。
軸はアルミ製なので、糸ノコで比較的簡単にカットできました。
バリなどが気になる場合は、ヤスリで削って整えてください。















出力段のパワーFETは、放熱板付きのIRL3713を使用しましたが、
購入したままでは高さがあるので単三電池ケースへは収まりません。
そこで、思い切って糸ノコで放熱板をカットしましたｗ
また、足が太くてプリント基板の穴に入らないので、こちらも削っています。
ニッパーなどでうまく削るか、プリント基板の穴を広げて取り付けてください。
あまりオススメはできませんが、今回は収納の都合上、プリント基板にFETの
底面が付くようにセットしてハンダ付けしています。

















別途入手したSTB100NF04Lは放熱板があらかじめカットされているので、
加工が面倒な方はこちらの形状の物をご利用ください。
※こちらを使用する場合も、足の加工は必要になります。
写真の左側がIRL3713、右側がSTB100NF04Lです。
他のパワーFETを使用する場合は、ON抵抗が小さく(10mΩ以下を推奨)、
IDのアンペア数が大きいもの(最低でも50A以上が推奨)を使ってください。
実機ではIRL3713、ならびにSTB100NF04Lでの動作を確認しています。
参考情報ですが、日本国内では、若松通商の下記ページから購入できます。
http://www.wakamatsu-net.com/cgibin/biz/pageshousai.cgi?code=11010543&CATE=1101
http://www.wakamatsu-net.com/cgibin/biz/pageshousai.cgi?code=11030449&CATE=1103
またデータシート(pdf)は下記サイトなどで入手できます。
http://www.alldatasheet.jp/













スイッチは電子回路があるため、チャタリングなどのノイズ防止を兼ねて
物理スイッチではなく、市販のプッシュスイッチを使用しました。
今回使用したのは共立エレショップで入手した、ミヤマ電器製のDS-660R-Cです。
スイッチ上部のカバーを取り外して使用します。
スイッチを通す穴をきつめにすると、ハメ込みのスイッチとして固定できて便利ですｗ
定格1Aなのでちょっと不安ですが、現在のところ問題なく使用できています。
余裕をみて、定格3A以上のスイッチを使うほうがオススメなんですが、適当なスイッチが見つからなかったので...
参考情報ですが、日本国内では共立エレショップの下記ページから購入できます。
http://eleshop.jp/shop/g/g76R135/













というわけで出来上がり^^。
※試作時の写真のため、使用している部品などが回路図とは一部異なります。気にしないでください(ｵｲ













側面からの写真です。


















正面からの写真です。
VRツマミとLT互換カトマイザを取り付けています。
ちなみにアトマイザに付いているテープは、洗浄回数などのカウント用ですので気にしないでくださいｗ














VRのツマミは指で回せるので、無くてもあまり困らないですが、
必要な場合は適当なものを取り付けて使用してください。
高さが気になる場合は、写真のようにツマミをカットしたものを使用する方法もあります。

実際に使用して、設計どおりの動作になっていることを確認しました。
低ON抵抗のパワーFETを使用したため、最低出力からアトマイザが焼き切れそうな
ハイパワーまでのいずれでも、FETが全く温まりません。大成功です(^o^)/
※FETでの電力のロスがほとんど無いため、発熱は実質無視できる程度です。
なお、デューティ比100％では7.4VMODと同等となり、アトマイザがのニクロム線が切れる
可能性があるので、初回通電時などはくれぐれもボリュームの位置にご注意ください。















パーツなどに余裕があれば、写真のような回路の動作チェック用のMODを作成のうえ、
あらかじめICやFETのチェックを行うことをオススメします。
※CMOSICやFETは静電気や熱に弱いので、壊さないようくれぐれもご注意ください。


















実機製作の前に作ったこの動作チェック用MODは、その後単三×4本のケースに固定されましたｗ

動作チェックMODの参考動画(YouTube)です。
画面右下にある円筒形のパーツが、510アトマイザになります。
後ろにあるボリュームを調整して、出力を変更していますが、
右上のLEDの点滅状態と、510アトマイザの発熱状態を比較していただけると、
本MODの動作原理がより判り易いかと思います。
なお、この動画では、TESTC(1uF程度)を追加した状態となっており、
発振周波数が1Hz程度での動作となっています。
実際にはこの100倍程度の速さで、パワーFETのON/OFFが行われますので、
発振回路のON/OFFを体感することはありません。

TESTCを使用し、1Hz程度で動作させた動画。
http://www.youtube.com/watch?v=6-kZHgWzuUo

同じ動作チェックMODの参考動画ですが、こちらは
TESTCを取り外して、設計通りの周波数(100Hz程度)で動作させた場合です。
こちらも後ろにあるボリュームを調整して、出力を変化させています。
煙で見にくい部分がありますが、出力が連続的に変化しているのが
お判りいただけるかと思います。
※スイッチは押しっぱなしのまま、ボリュームを適当に調整しています。
ボリュームを時計まわりに回して上げると出力が増加してアトマイザが赤熱し、
逆に回すと出力が低下し、アトマイザが冷えて暗くなります。
ボリュームを変化させなければ、出力は一定に維持されます。


TESTCを取り外し、100Hz程度で動作させた動画。
http://www.youtube.com/watch?v=Y9PuKBisX9o

















今回使用したCMOSタイマIC、LMC555です。
秋月電気では5個パックが100円と、とてもリーズナブルでした^^。


















配線はこちらの耐熱電子ワイヤーを使用しています。
回路部分はパーツと同じ穴に差し込める0.26mm径を、アトマイザ周りの電流が多い部分は
太めの0.5mm径のものを使用しました。

ちょっと見づらいですが、0.26mmのワイヤーは下記写真のように、コンデンサやICの足と
同じ穴に差し込んでハンダ付けすることができ、必要な基板の面積を減らせています。
















ちなみにKR608Aパイプ用の14250電池を使えば、単三電池×2本のケースでも実装できそうですが、
さすがにこれ以上電池や充電器の種類を増やしたくないので...お暇な方はぜひお試しください。
14250電池は下記Heaven-Giftsなどで、KR608Aパイプ用のパーツとして販売されています。
ただしプロテクト無しの電池と思われるので、ご利用の際は充分ご注意ください。
http://www.heaven-gifts.com/index.php?gOo=goods_details.dwt&goodsid=344&productname=


完成したMODのネーミングは結局いいのが思いつかなかったので、とりあえず使用しているタイマIC555から、
電子タバコⅤ3、もしくは電子タバコ555(ファイズ)あたりでお茶を濁しておきますｗ


あとがき
今回は久しぶりの大型更新となったこともあり、長文誠に失礼いたしました。
電子工作に不慣れな方には工具などの調達を含めて敷居が高く思えるかもしれませんが、
難易度自体は低めの回路ですので、お暇があればぜひ挑戦してみてください。

実際にこのMODを作ってみて意外だったのは、2ピースや510アトマイザを使用した場合でも、
低出力(3.7V相当以下)にすることで、煙量は減りますが、
風味が他のアトマイザ並みに強めに感じられたことです。
やはり過剰な高出力は、リキッドの風味を犠牲にするようですね。
※あくまでも私個人の感想です。反論は受け付けませんｗ


というわけで、最近は逆に低出力でのダラダラ吸いにハマってしまっているDragonでした。
でもリアタバも減りはしたものの、まだ完全にやめてはいないぞ、っと...((((((((((^^;;

再びカートリッジ増量に挑戦

このところ毎週更新できていてちょっと嬉しいDragonです。
今回はふとした思い付きから、HECでも挑戦したカートリッジ容量の
増加ができることが確認できましたのでそれをネタに...ｗ

今回はLTやKR808Dなどの2ピース用です。


使用するのは510用カートリッジです。
KR808Dで使用するために、カットして
中をくり抜いてあります。
以前ドリップ用カートリッジとして
解説済みですので、ここまでは割愛。











今回は内部を完全にくり抜いています。
100円ショップで売っている彫刻刀で
簡単にできますが、細かい作業ですので
くれぐれも怪我などにはご注意ください。












次に用意するのは細い中空のパイプです。
以前はストローを使用しましたが、
今回は手元にあった、書けなくなった
ボールペンの芯を使用してみることにしました。







アトマイザと同じ程度の長さにカットします。
カットした側が潰れる場合は、千枚通しなどで
元の状態に広げておいてください。















同じ幅にティッシュをカットします。
量はお好みでｗ















ボールペンの芯にティッシュを巻き、
カートリッジに差し込みます。
先端がカトマイザの綿に触れるよう、
1cm程度出た状態にしてください。







右はKR808Dのカトマイザです。
ここまでくればもうお判りですねｗ










合体ｗ
今回はテスト製作だったので、
ティッシュはかなりゆるめになっています。
リキッドの保持性などを考慮すると、
もう少しきつくてもいいようです。
し.か.し、この状態で吸うのは
非常に危険な気がしますね。
そこで...










さらに加工したカートリッジを装着ｗ







出来上がりを上から見たところ。
うーん、とっても微妙ｗ













今回はカートリッジとカトマイザの継ぎ目が
ゆる目だったので、 リキ漏れ防止に
ビニールテープを巻いています。
判り易いように色違いにしていますが、
カトマイザ、カートリッジ、ビニールテープの
色を合わせると目立たなくていいでしょう。












MODに装着したところ。
とっても長くて、ヤンキーには
受けがよさそうですｗ




実際に使用してみたところ、かなりリキ持ちがよくなり、
長時間の使用が可能となりました...しかし！
リキの容量が増えたことや、ティッシュの量が少なめだったのが災いしたのか、
口金側にじんわりとリキ漏れが...ｗ
やはり何事もバランスが大切なようでした。
吸わない時は横向きにしておけば大丈夫なようですが、
実際に使用する際は、くれぐれもリキの入れ過ぎにご注意ください.....(((((^^;;


必要なわけでもないのに、性懲りもなく
新しいアダプタを入手しました。
510用MODで901アトマイザやKR808D
カトマイザを使用するためのアダプタです。













510側からの写真です。
やっぱり刻印が入っていました。














901側からの写真です。
こちらはなぜか溝が彫ってあります。
分解しようとしてその理由が判りました。
今回のアダプタは、ピンを引っ張っただけでは
分解できません。
この溝にマイナスドライバーを差し込んで、
くるくる回すようになっています。









分解後の写真です。
901側のセンターピンが、510側の
センターピンに差し込まれて
ネジ留めされる構造でした。
長いほうが901側のピンです。










さて、以前入手していた真逆の
アダプターがあったので、
試しに組み合わせてみましたｗ
ほぼぴったりハマり、通電も
問題ありません。
そこで...










継ぎ足して超ロングアトマイザにｗ
2段までは正常に動作しましたが、
それ以上は試していません。
何の意味もないですし、長くて邪魔な
だけなので、もうやりませんm(__)m



というわけで、最近ちょっとカスタマイズの方向性を見失いつつあるDragonでしたｗ