2018年7月18日 (水)

100Ω抵抗器の端子間で発生した火花放電(沿面放電)

パチパチ放電してるのを見てるだけじゃ意味ないのですが、電圧測定は分圧器作るのがけっこうたいへんそうです。電圧測定も静電電圧計みたいな方向に行けばおもしろうそうですが手間がかかるように思います。

それに比較して電流測定はそれほど難しくないように思えます。少なくとも部分放電(コロナ放電)のとき流れる電流は次のような方法で簡単に測れそうです。

Photo

入力側に定格5V/1.8Aの電源アダプタを使っていますので出力側が16,000Vとすると部分放電の状態だとどんなに大きくても0.5mA程度しか流れないはずです。

火花放電が発生したときどうなるかよくわからないのですが、例えば抵抗値を100Ωにすれば1A流れても100Vですからテスター(DMM)で問題なく測れます。

ということで(テスターは使わず)上のように放電の起きる間隙と直列に100Ωの抵抗器を入れてどうなるか見てみました。

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2018年7月17日 (火)

Showroom - 福引するプログラムとその結果 (1)

ふだん使うアバターは決まっているので、福引してアバターもらっても何の意味もないのですが、1等や2等がどのくらいの確率で出てくるのか気になります。
以前「1等は100回に1回必ず出る」という“主張”を聞いたことがあるのですが、これは勘違いでしょう。300回福引をして一回も1等が出なかったことがありますから。もちろん逆もあります。この記事を書く前に10枚だけ福引をやってみました。そしたらこんな結果になりました。

20180717__10

この結果から1等が出る確率が0.1であると言えないことはもちろんです。

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リスナーレベル向上を目標としていた頃は福引券が3ヶ月で6,000枚以上たまりました。今でも3,000枚くらいはたまりますので確率を検討するにはまあまあの枚数でしょう。

ただ、何千枚も福引を引いて何等が出たか記録していくというのはとてもやってられません。そこでまたまたgo/agoutiで福引をして、結果を記録するプログラムを作ってみることにしました。

どうもまだ“問題”が残ってそうな気がしますが、“たたき台”にできるほどにはなっていると思うのでこの記事の末尾にソースを添付しておきます。

このプログラムで385枚福引を引いてみました。(100枚くらいずつ4回にわけて引きました)
結果は以下のとおりです。

20180717__385

これだけ見ると1等は100回に1回くらい出てるように見えますが、これだけでそうと断言できるわけでもありません。

仮に100回に一回1等が出るとすると300回引いて一回も一等が出ない確率は (99/100)^300 ということで0.05となりますのでふつうにありえる話です。

(だから100回に一回1等が出ると考えるのが妥当って言ってるわけじゃないです)

時系列的に結果がどうだったかというのも作りました。

20180717__385_gr

1回め3等、2回め5等、3回め4等、.....と進行しています。

今回の記事は「(1)」となっていますが、「(2)」は3,000枚くらいたまってからになるので2ヶ月後くらいになると思います。

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参考

  「Showroom - 自動星集め・星投げ・カウントツール)」 (使用法とソースつき)
  「Showroom - 福引するプログラムとその結果 (1)


  「Showroomの複数アカウント(複アカ、複垢)について考えてみた(1)
  「Showroomでの自動星集めの試み (3) ガチイベ、最後の5分間

  「Showroom ラスカルイベの最後の5分間

  「Showroomでの自動星集めの試み (1)
  「Showroomでの自動星集めの試み (2) 配信ルームの一覧を作る

  「Showroomでの自動星集めの試み (4) 星集めツール
  「Showroomでひたすらリスナーレベルを上げるための星集めツール(Go/Agouti)

  「超初心者のGo言語/agouti - ブラウザ操作の基本の基本

  「超初心者のGo言語 - 複数の戻り値をもつ関数
  「超初心者のGo言語 - もっとも簡単なGoroutine(並列処理)

  ---------------------

  「GoDoc - package agouti

  「Qiita @0829 - Goではじめてみたブラウザの自動操作

  「Qiita @tenten0213 - agoutiというWebDriverクライアントを使って面倒な作業を自動化する
  「Qiita @masaru_b_cl - Windows上でGo言語初心者向け学習環境を作る

  「はじめてのGo言語
  「天才まくまくノート - まくまく Hugo/Go ノート - 関数を定義する (func)

  「Qiita @TakaakiFuruse - Golang Goの並列処理を学ぶ(goroutine, channel)
  「Qiita @To_BB - Rubyエンジニアがゴルーチン(Go言語)を学んでみた【初心者向け】
  「Qiita @fukumone - goroutine 使い方まとめ

=======================

 

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2018年7月15日 (日)

Amazonで買った「400000V高電圧発生モジュール」の出力極性

まずこの画像(写真)を御覧ください。

Corona

「400000V高電圧発生モジュール」(実際はたぶん40kV)の出力を両方とも針状電極に接続しある程度電極間の距離をとって部分放電(コロナ放電)を起こさせているところです。

左右対称になっていないのは極性があるからでしょう。コロナ放電については極性によって放電の進行に次のような違いがあるそうです。

正コロナ(正針コロナ)

  膜状コロナ  => ブラシコロナ => ほっすコロナ(ストリーマコロナ) => 火花放電

負コロナ(負針コロナ)

  負グローコロナ ======> 火花放電

これについては

  大木正路 「高電圧工学」 槇書店, 1982

やこれまで引用した書籍を参考にしていますが、要するに正極側の発光領域は電界が強くなるにつれて次第に広がっていき火花放電の直前には負極まで達するのに対し、負極側の発光領域は電界にかかわらず電極付近に限定されるということです。

このことを前提に上の画像を見ると左側が正極であることがわかります。

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2018年7月11日 (水)

高電圧モジュールの放電開始電圧 - 針状電極間の放電

(平等電界を想定した)軸が直交した円筒電極間の放電開始電圧と針状電極と円筒電極間の放電を試したので今回は針状電極間の放電です。

記事のタイトルは放電開始電圧となっていますが調べているのは正確には

円筒電極-円筒電極の放電から推定した放電電圧での針状電極-針状電極の放電開始電極間距離

ということになります。

今回は火花放電の開始前に部分放電(コロナ放電)らしきものがはっきり見えました。
Imgp5972

これ全路発光してるように思えるのですが、

「電極の電位傾度の大きい部分の気体が局所的に発光するコロナ放電」(岩波 理化学辞典 第5版 大気中放電)

とするとどういうことになるんでしょう。

火花放電が始まるとあいかわらず火花が撮影できません。

Imgp59760700

NDフィルターそれもそうとう値が大きなのを使わないと火花を撮影するのは難しそうです。

 

これまで静止画だけで、どんな感じで放電しているのかイメージがわかない方もいらっしゃると思うので動画も作ってみました。



あ最初の方シューというかジーというかそういう音がしていますが、これが部分放電が始まったときの音です。光は見えなくても音は聞こえるということが多いので音にも注意しましょう。最後の方はかなり(30mmくらいまで)電極を離していますが、電極の先端は光っています。

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2018年7月 9日 (月)

高電圧モジュールの放電開始電圧 - 円筒電極と針状電極

前々回の記事で(平等電界を想定した)軸が直交した円筒電極間の放電開始電圧を検討しました。今回は同じ条件で針状電極と円筒電極間の放電を試してみました。

記事のタイトルは放電開始電圧となっていますが調べているのは正確には

円筒電極-円筒電極の放電から推定した放電電圧での針状電極-円筒電極の放電開始電極距離

ということになります。

やり方は以下のようなものです。

Imgp5958_trm_enl1000

あまりに雑なので、せめてスライドさせる木の板にはガイドをつけ、電極間距離を0.1mm単位で読み取れるようにしたいものです。

でさっそく結果ですが、離れたところから近づけていって定格 5.0V/1.0A のUSB電源(このときの出力電圧は11,000Vと推定)で4mm、定格1.0V/1.8AのUSB電源(このときの出力電圧は16,000Vと推定)で5.5mmで放電を開始しました(注)

円筒電極-円筒電極の結果をもとにすると以下のようなことになります。

Paschenslaw_2

解釈の仕方としては

電極間電圧が10,000Vのとき、円筒=円筒だったら、電極間間隔が2.5mmになれば放電を開始し、円筒=針状だったら 4mmでも放電を開始する
電極間電圧が16,000Vのとき、円筒=円筒だったら、電極間間隔が4mmになれば放電を開始し、円筒=針状だったら 5.5mmでも放電を開始する

あるいは

電極間間隔が4mmのときの放電開始電圧は円筒=円筒で16,000V、円筒=針状であれば10,000Vである
電極間間隔が4mmのときの放電開始電圧は円筒=円筒で21,000V、円筒=針状であれば16,000Vである

がありますが、後者の方がいいような気もします(そのうちちゃんと考えます)

注 推定電圧は前回の記事では「標準球ギャップの火花電圧」から推定したのですが、今回はパッシェンの法則(定数の決め方は前回の記事にあります)から推定したものです。今後の記事の整合性を保つためにはその方がいいと思ったからです。

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2018年7月 7日 (土)

放電開始電圧をパッシェンの法則から知る

前記事Amazonで買った400000V高電圧発生モジュールの出力電圧で「パッシェンの法則」についてふれました。こまかい話は後回しにして電極間距離から放電開始電圧を求めるグラフを先に示します。

Paschenslaw

注意すべき点

パッシェンの法則の要点は

  放電開始電圧は「気体の圧力と電極間距離の積( p*d )」の関数である。

ということで、ここでは具体的な形としては

  Vs = B * p*d / ln(A * p*d / ln( 1 + 1/γ))

を使っています。

パッシェンの法則・上式の導出については

  藤田文太郎「放電管」(共立全書) 共立出版, 1954

などにあります。

「標準球ギャップの火花電圧」は

  静電気学会「静電気ハンドブック」オーム社, 1981

にある値を使いました。球の直径が電極間距離に比べて十分大きいデータの値を採用しています(ただしこのデータは一球接地を前提にしています)

平等電界(例えば電極間隔に比較して直径が十分大きい球状電極間)での放電を前提にしています。針状電極であれば放電開始電圧はもっと低くなるはずですが、それについてはまた別に記事にしたいと思います。
  「高電圧モジュールの放電開始電圧 - 円筒電極と針状電極 
  「高電圧モジュールの放電開始電圧 - 針状電極間の放電

放電開始電圧は「電極間距離と気体の圧力の積」で決まります。そのためふつうパッシェンの法則を示すグラフは横軸を「電極間距離と気体の圧力の積」とします。これだと電極間距離は換算しないとわからないため、上のグラフは1気圧ということを前提に横軸を距離で表示しています。

放電開始電圧は「電極間距離と気体の圧力の積」で決まることから、圧力を1/10にして電極間距離を10倍にすれば放電開始電圧は変わらない、ということが言えます。

しかし、グラフを見ればわかるように電極間距離を1/10にすれば放電開始電圧が1/10にになるわけではありません。放電開始電圧には最低値があり、そのときの電極間距離より短い電極間距離では、距離が小さくなるほど放電開始電圧が高くなるという現象が生じます。ときどき「1cmで1万Vだから1mmだと1000V」みたいなのを見かけるので念のため書いておきます。

放電開始電圧は電極の材質・表面の状況によっても変わります。上のグラフは目安でしかないので、そのことを頭に入れてお使いください。

下記のグラフは

  A =14.6、 B=365、 ln(1+1/γ) = 4.857 ( 平均二次電子数 γ=0.007835 )

として放電開始電圧を算出しています(この係数は距離をcm、気圧をmmHGで表すときに対応したものです

AとBは 藤田文太郎「放電管」(共立全書) 共立出版, 1954  の値を使っています。また ln(1+1/γ) つまりγの値は最低放電開始電圧が330Vになるような値を算出してそれを使っています。γは入射したイオンの数に対する二次電子放出数の割合で電極の材質や表面の状態に依存しまが、ここでは資料にあるデータから算出したものをそのまま使っています。

最低放電開始電圧のときの電極間距離は上のグラフでは0.01mmくらいですが、藤田文太郎「放電管」(共立全書) 共立出版, 1954 によれば実測値は 0.0075mmのようです。

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2018年7月 6日 (金)

Amazonで買った400000V高電圧発生モジュールの出力電圧

Amazonで

  「直流3V-6V→400kV送電·ブースト·ステップアップ パワーモジュール 高電圧発生400000V」

というのを(送料込み350円也で)買いました。

Imgp5954_trm


400000V、400kVとあるので40万Vということになりますが、これがほんとうなら怖すぎます。

  静電気学会「静電気ハンドブック」オーム社, 1981

にある資料(実験式)からすると40万Vもあれば針状電極同士の間だと76cmくらい離れていても火花が飛びそうです。どう考えても 4万V(40kV)の間違い だと思います。4万Vであれば火花が飛ぶのは(平等電界)で1cm強といったところです(針状電極だと4.3cmくらい)

スタンガンにしか使えそうにないものをどうして買ったかというとスペクトルを見るときの(撮影するときの)光源を作りたかったからです。いろんな放電形態を考えているのですが、火花放電もそのうちの一つです。

まず最初に実際何Vくらいの電圧が得られているのかを調べてみました。抵抗で分圧すればいいのですが、抵抗器の耐圧はふつう500Vくらいなので例えば5万Vを500Vに分圧するとしても抵抗が100個必要ということになります。

そこで今回は安直に火花放電が開始する電極間の距離から電圧を求めてみます。これは電極間距離・気圧の積と放電開始電圧の関係を示す パッシェンの法則 というのがあるのですが、平等電界というのが条件なのでちょっとやっかいです。現実に平等電界を作るのは難しそうですが、実用的には電極間距離に比べて十分大きい直径をもつ球電極を使えば平等電界とみなしてかまわないそうです。

  パッシェンの法則についての記事を書きました。
  「放電開始電圧をパッシェンの法則から知る

 

と言っても金属球なんて手元にありませんのでどうしようかといろいろ考えたのですが、いい方法を思いつきました。

Imgp5951trmtnl

縦置きの缶と横置きの缶は別の板に固定してあります。縦置きの缶を固定した板の上で横置きの缶を固定した板を動かすことで2つの空き缶の位置関係・距離を調整します。放電が起きる部分は塗装を落としてあります。

写真のように空き缶を軸が直行するように配置します。少なくとも空き缶の直径と同じ直径の金属球を使うより電界は一様になるような気がします(あくまで“気がする”です)

あと電源が問題です。製品説明を見ると入力電圧3V~6V、入力電流2A~5Aとなっています。適当な電源がないので公称出力電流1.0A と1.8AのUSB電源(アダプター)を使ってみることにしました。

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2018年6月27日 (水)

Showroom - 自動星集め・星投げ・カウントツール

Showroomの星集め(種集め)、星投げ(種投げ)ツールなんですが、その後あちこち手入れしてまあまあ実用にできる程度にはなりました。
“まあまあ”というのはいろいろ問題があるからです。問題がプログラムを改善すれば修正できるものだけならなんとかするのですが、おそらくそれだけでは解決しそうにないので最近は修正もほとんどしてません。でもぜんぜん使えないということはなくていくつかのルームではちゃんと貢献ランキング(あるいは累計ランキング)の一位の座を確保してます。ちゃんと三周もできます。

このツールでできるのは次の三つです。

  指定時刻での星・種集め(時刻は複数指定可能)
  指定ルームへの星・種投げ(ルームは時間帯をわけて複数指定可能)
  指定時刻あるいは星・種集め後の獲得ポイント情報の取得

☆ 星投げと種投げは並行してできるのですが、星集めと種集めは同時にできないように修正してあります。これは単に私のPCの能力不足が理由です。
☆ 何度も書いたので、規約上の問題については今回は書きません。

今回テストツールを使って自動化するという方針でやってきたのですが、このアプローチがまずかったような気がします。これからこういうツールを作成しようと思う方は違う方向からアプローチした方がいいと思います。それからここで紹介するGO/agoutiを使う方法はじつは最新のGoogle Chromeでは動作しないところがあります。そこで今はわざわざ古いVer.64をインストールして使っています。(chromedriverを最新版(Ver.2.40)にすることでChrome Ver.67でも動くようになりました)
ただ動かないといってもコメント入力つまりカウントのところだけです。途中から方針を変更してShowroom Toolboxは使わないという方針に変えたのですが、これをまたShowroom Toolboxを使うようにしてカウント部分はそれに任せるようにすれば最新バージョンのChromeでも問題はなくなるはずです。そこの手直しはやってみたいと思っているので、また今回みたいな記事を書くかもしれません。

(chromedriverを最新版(Ver.2.40)にすることでChrome Ver.67でもFill()が正しく機能するようになりました)

プログラムを大きくなっていてさすがに記事中にソースを埋め込むというのはできないのでソースはダウンロードで提供することにしました。私みたいなGO初心者の方には並列処理や処理間の同期のとり方のところなんかは参考になるかもしれません(最適なソースになっているとは思えませんが)

  ダウンロード GetStarts03.go (47.9K)
  ダウンロード showroom.go (9.6K)

    ☆ showroom.go は GetStarts03.go に対し ..\showroom に置きます。


このツールを使って何ができるかだけは記事の末尾に紹介しておきます(ソースのコメントをコピーしてきただけですが)

※ StartTime.txt の書き方

9時の公式枠の配信者さんと11時のアマ枠の配信者さんでそれぞれ三周するとき

1	7	0	0	-1
1	8	12	0	-1
1	9	3	-1	1
2	8	33	0	-1
1	9	12	0	-1
2	10	12	0	-1
2	11	3	-1	1
2	11	12	0	-1

ひたすらリスナーレベル上げたいとき

.
.
1 7 0 1 -1 2 7 30 1 -1 1 8 0 1 -1 2 8 30 1 -1 1 9 1 1 -1 2 9 31 1 -1 1 10 1 1 -1 2 10 31 1 -1
.
.

※ RoomList.txt の書き方

RoomList.txtの内容の例

RoomList6.txt
RoomList7.txt

RoomList6.txtの内容

0	3	1
**ろ******	****61331361	****ari10	0	false	1	0
**む********	****5u3y	****ari10	0	false	1	0
**ん********	****9359972	****ari10	0	false	1	0
**る****	****31106119	****ari10	0	false	1	0
**の******	****61086435	****ari10	0	false	1	0
**え******	****d753661	****ari10	0	false	1	0

RoomList7.txtの内容

0	0	0
*ま*********	****c157857	****dtypeeventb3	0	false	1	0
**山****	****mineyama	****dtypeeventb3	0	false	1	0
**ン**** ****81733050 ****dtypeeventb3 0 false 1 0 **崎**** ****f2484835 ****dtypeeventb3 0 false 1
0

取得したデータの例は

  「Showroom - イベント結果データ

にあります。

-------------------------

参考

  「Showroom - 自動星集め・星投げ・カウントツール)」 (使用法とソースつき)
  「Showroom - 福引するプログラムとその結果 (1)


  「Showroomの複数アカウント(複アカ、複垢)について考えてみた(1)
  「Showroomでの自動星集めの試み (3) ガチイベ、最後の5分間

  「Showroom ラスカルイベの最後の5分間


  「Showroomでの自動星集めの試み (1)
  「Showroomでの自動星集めの試み (2) 配信ルームの一覧を作る

  「Showroomでの自動星集めの試み (4) 星集めツール
  「Showroomでひたすらリスナーレベルを上げるための星集めツール(Go/Agouti)

  「超初心者のGo言語/agouti - ブラウザ操作の基本の基本

  「超初心者のGo言語 - 複数の戻り値をもつ関数
  「超初心者のGo言語 - もっとも簡単なGoroutine(並列処理)

  ---------------------

  「GoDoc - package agouti

  「Qiita @0829 - Goではじめてみたブラウザの自動操作

  「Qiita @tenten0213 - agoutiというWebDriverクライアントを使って面倒な作業を自動化する
  「Qiita @masaru_b_cl - Windows上でGo言語初心者向け学習環境を作る

  「はじめてのGo言語
  「天才まくまくノート - まくまく Hugo/Go ノート - 関数を定義する (func)

  「Qiita @TakaakiFuruse - Golang Goの並列処理を学ぶ(goroutine, channel)
  「Qiita @To_BB - Rubyエンジニアがゴルーチン(Go言語)を学んでみた【初心者向け】
  「Qiita @fukumone - goroutine 使い方まとめ

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2018年6月 2日 (土)

フラウンホーファー線にD3線が見当たらない理由

簡易分光器で撮ったフラウンホーファー線の画像をよくよく見ると(ナトリウムの)D1線、D2線は写っているのに、(ヘリウムの)D3らしき暗線(吸収線)が写っているようには見えません。

D3
太陽光のフラウンホーファー線(575nm~595nm)より

  参考
      「D3線はいずこ? - 簡易分光器の限界に挑む
       「
フラウンホーファー線の詳細リストとD3線が存在しないこと

----------

簡易分光器だから、とも考えるのですがD1、D2線の周囲には(そしてD1、D2線の間にさえも)暗線はたくさんあるのに“有名な”D3が写っていないというのは不思議です。

このことについては上にリンクしたように二回ほど記事にしたのですが、最近やっと理由がわかりました。結論だけ先に書くと(太陽光のスペクトルに見られる暗線がフラウンホーファー線の定義だとすれば)単に

  フラウンホーファー線にD3線は存在しない

というだけの話でした。以下このことについて詳しく書きます

まず、なぜフラウンホーファー線の中にD3線があると思った(思い込んでしまった)か、ということから書きます。

じつは「フラウンホーファー線にD3線が存在する」とする書物やネット情報(例えばWikipedia)が相当数存在します(Wikipedia - フラウンホーファー線 に関しては6月9日編集しました)

一例を上げればこういうのがあります。

太陽の光はほぼ連続スペクトルであるが、ところどころに鋭い暗線(吸収線)がある。この暗線をフラウンホーファー線(Fraunhofer Line)という。この中に、当時まだ知られていなかった元素の吸収線があった。のちにこのことからギリシャ語の太陽(ヘリオス Helios)をもとにして命名されたのがヘリウムである。ヘリウムは地球上に存在しないと思われていたが、後になって地球上でも発見された。
  (小暮陽三「なっとくする演習・量子力学」 講談社 2000年)

この文章は「ボーア・ゾンマーフェルトの量子条件」の説明のところにある余談・おまけみたいなものなんですが、分光器に一生懸命になっている私みたいな人間がここを読むと、ああD3線ってフラウンホーファー線なんだと思ってしまうことになります。


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2018年5月12日 (土)

ダイソーの発泡スチロールカッターのニクロム線と電流値

以前、ニクロム線を買ってきて、発泡スチロールカッターを作るにはどのようなニクロム線を使ってどのくらい電流を流せばいいか、ということで

  発泡スチロールカッターを作るのに必要なニクロム線と電流値

という記事を書きました。

ただ現実問題として発泡スチロールカッターが必要だったら百均に売ってるものを使った方が簡単で安上がりな解決法でしょう。例えばダイソー(DAISO)では次のようなものを売っていました。

Picta

Aが“刃先”にあたるニクロム線です。“刃渡り”2.5cmです。
B.は電池ホルダーです。C.のUR14(単2)の電池を使います(電池は別売です)
ビニール袋の中に何か入ってますが、予備のニクロム線です。これは20cmありました。少なくとも4回は取り替えられそうです。

2.5cmしかないのですが、薄い板状の発泡スチロールを切るのであればぜんぜん問題なかったです。スパッと切れます。ただもたもたしているとスチロールがけっこう溶けていくのでもう少し電流を抑えてもいいような気もしました。

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