鉄オタにとっては堪らないASMR。インバーター音の魅力に迫る。原理解説も追加。

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DRかとー
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副管理人/医師

勢いとお得情報への盲目的な執着心が売りの新進気鋭ブロガー。 名古屋市から山梨県へお引越し。 地図・交通・お買い得情報は一度は彼に聞け。 医師免許も持っている。

以前のエントリーで、YouTubeでじわじわと流行がひろがっている、「ASMR」について言及しました。


いまASMRがあつい！？音を楽しむ動画知ってるかな？ そんな「音」を楽しむ世界が受け入れられつつある2019年の日本ですが、私はその流行の波に乗って、特に鉄道の音が、自分の自律神経を刺激するということに気がつきました。

マイルドな鉄道ファン、コアな鉄道オタクが楽しめるコンテンツと言えるでしょう。

YouTubeコメント欄に親切なコメントを発見。


どんな趣味の世界にも、同好の士として、熱心に教えてくれる紳士はいるもので、インバーター音の世界でも例外ではありませんでした。
この解説はとてもわかりやすくマトを射ていると思うため、引用させていただきます。

あのね、インバーター音ってインバーターから出てるんじゃなくて、インバーターを使ってモーターに対する三相送電の周波数を変えた時にモーターから出る磁励音（じれいおん）の事を言うのだよ。磁励音ってのはモーターに電話つをかけると磁界が発生して、その磁界のエネルギーによって鉄芯が膨張したり収縮して出る音のことです。

インバーターの物理的な原理を解説が日本語訳された。

  • インバーターは電気自動車や再生可能エネルギーにより、現代社会で顕著な役割を果たしている。
  • インバーターは直流電流の入力を交流電流に出力している。

わかりやすい流行語を使って説明するならば、「インバーター半端ないって！あいつ半端ないって！直流電流めっちゃ交流電流に近づけるもん！そんなんできひんやん普通」という所です。実際僕はこの感想でした笑。

フルブリッジインバーターとは。

4つのスイッチを設置して、電流の流れを真反対に切り替える最も単純な回路のことです。

50Hzの交流電流を発生させるためには1秒間に100回のスイッチを切り替える必要があります。しかしそれは、手動でも機械的にも実現不可能です。手が引きちぎれてしまいますね笑。

制御信号（MOSFET）の力を借りるとトランジスタのON/Offを簡単に切り替えることができる。

MOSFETの詳しい説明は割愛します（というかまだ勉強していません）が、n型p型というワードは授業で聞いたことがあるでしょう。

古いインバーターでは、矩形波（くけいは、Square wave）を作り出していたが、

機械の騒音と発熱の原因となる、という問題がありました。

パルス幅変調

最新のインバーターはパルス幅変調という技術を用いています。

異なる幅のパルスの組み合わせにより直流電流を生成し、短いパルスの幅で平均化すると、正弦曲線に近似することができる。

パルスが細かくなるほど理想的な正弦波に近づくことがよくわかるでしょう。

それでは、幅を変調したパルスは実際にどのように作り出されているのでしょうか。

実際のインバーターの回路に迫る。

２つのコンパレーターを使用します。一方のコンパレーターは正弦波を使い、もう一方のコンパレーターは反転化した正弦波を使っています。（最も単純なフルブリッジインバーターの動きを思い出すと良い。）

直流回路をショートさせないためにNOT回路を使用している。

PWM回路の仕組み

Pulse with modulationの略です。正弦波の値が三角波の値よりも大きい場合、1という信号を生成し、そうでない場合は0という信号を生成します。

点AB間の電圧は点Aと点Bの電位の差であるから、電位の引き算をしてみましょう。

こうしてできるのが、正弦波を生成するのに必要なパルス列です。

パッシブフィルタ

コンデンサ・インダクタなどの電力貯蔵素子をつかうと電力の流れを平滑化する。（ここは解説があっさりでよくわからなかった。）

 

初学者向けの書籍を見つけたらまた記事にしようと思います。

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