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EMG×APS NOVESKE N4 GEN4 10.5インチ SHORTY 【講座】FETとスイッチの話


■EMG×APS NOVESKE N4 GEN4 10.5インチ SHORTY
注目の電子トリガー搭載機。
NOVESKE Rifleworksの高級AR-15カービンを、EMGとAPSのコラボレーションによりモデルアップ。

全長:717mm〜800mm
重量:2300g
装弾数:450発多弾倉マガジン。東京マルイ他M4 / M16シリーズ互換。
インナーバレル長:260mm

メカBOX:eSilverEdge SDU2.0 ver.2ギアボックス
モーター:高トルクタイプロングモーター
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Gen.4レシーバーとM-LOKハンドガード、10.5インチバレルを組み合わせたショートカービン。
コントロール系は全てアンビデクストラス(左右両利き)仕様で、優れた操作性を確保。
各部の刻印はNOVESKE社の正式ライセンスによるリアル仕様。

新しく開発された高度なS.D.U(スーパーダイナミックユニット)チップセットを搭載したeSilverEdgeギアボックスは、発射間のアンペア数を管理し、ダメージを与える前に電流スパイクが高すぎる場合、ギアボックスへの電力をカットします。
※過剰電流による自動停止からの再起動にはバッテリーをいったん外してください。
5つのプリセットモードによりセーフ/セミ/バースト/フルを選択可能。

トリガー部のUP
ARES同様、セクターギアのネオジウム磁石と磁気センサーによるカットオフで安定したセミオート性能を発揮。
マイクロスイッチトリガーと過剰電流による自動停止機能を搭載しています。
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FETってよく聞くけど付いてるとスゴイの?何が?という疑問に応えるFET特集。

通電不良により電動ガンが動かなくなった時、最も怪しいのがスイッチ端子やセレクタープレートなどの電気系。
電動ガンのスイッチは引き金を引くたびに小さな火花が発生し、端子が疲労していきます。強いスプリングや高性能バッテリーを使うとより疲労が早まり反応が悪くなっていきます。

このスイッチ端子の消耗を何とかしようと思った時、FETという選択肢が出てきます。FETは電流のオン/オフを金具の接触ではなく電子制御によりコントロールする電子部品。 組込みにはハンダ付けなどの作業を要し、熱や静電気、水濡れなどで回路が故障すると暴発や配線の過熱などの危険があります。

一見難しく見えますが、正しく使えば電気系の性能を100%引き出す事が出来る便利なパーツです。少しだけ勉強してみましょう。

機械式スイッチの特徴と抱える問題点
銀色のパーツが物理的に触れ合う事で通電し、モーターの電源をオン/オフしています。
トリガーストロークが長くなるので、近年のトリガーレスポンスやキレの良さといった需要には合いません。


■ダメージが入るタイミングは二回

.肇螢ーを引いてスイッチをオンにする時。
両者が触れるか触れないかという(電極の距離が近い)時、電子が空気中を飛び越えて青白い火花が飛びます。 静電気や雷と同じ放電現象で光と熱が発生します。 モーターのコイルにより電圧が増幅され、放電する距離・光・熱がアップ。 バッテリーの性能が高いほどに電極にかかる負荷は増大していきます。

この火花が飛ぶほんの一瞬の間、モーターは凄まじい速度でオン/オフを繰り返し、完全に触れた状態でオンになります。 電動ガンのトリガーをゆっくり引いてはいけない理由がコレです。

▲肇螢ーを戻す、カットオフレバーでスイッチがオフになる時。
両接点が離れる最後の瞬間(接触面積が最小の時)、接触抵抗が最大値に達します。 モーターを動かす大電流を流したまま接触抵抗が大きくなるのに比例して、電力(発熱量)が増大。 電流^2×抵抗により発熱し、接点が融解します。 摩耗、消耗、スイッチ焼けと呼ばれる現象がコレです。

この融解した接点から電子が飛び出し、ここでも火花が発生します。 このスパークは非常に短時間で小さいものですが、現象そのものは雷と同じ(隣接しているセレクタープレートが解けるぐらい)高温の火花放電です。 端子をジリジリと痛めつけ、摩耗して、最後には端子同士が触れなくなったり、端子が折れてしまったりして通電不良が起き、電動ガンが動かなくなります。

…と言った感じで、電動ガンのスイッチは作動させるだけでダメージが蓄積していくものとなっています。 回路が物理的に繋がっていないのでトラブル時の安全性は高いのですが耐久性に難があります。


FETはField-Effect Transistor(電界効果トランジスタ)の略。
「ゲート」「ソース」「ドレイン」の3種類の端子を持ち、ゲート電極に電圧をかけ、チャネルの電界により電子の流れに関門(ゲート)を設ける原理で、ソース・ドレイン端子間の電流を制御するトランジスタです。 「電界を使って微弱な電圧で大電流を制御する」という特徴があります。
このFETを使用した大電力用スイッチング回路を指して、FETデバイスやFETスイッチと呼びますが、単にFETと略される事がほとんどです。

FETを付ける主な目的は、スイッチ端子の消耗を防ぐ事にあります。 配線はバッテリー〜モーター間で途切れることなく一続きになり、その間に電流を通すか否かをFETが決定付けます。つまり直結状態という事です。

平たく言うと「機械式スイッチから、電子式スイッチに変更」する事になります。 従来のトリガースイッチは微弱な電流(ノーマルの1/100000程度)を用いてFETを駆動させる為の信号用となり、摩耗を最小限に抑えることが可能になります。

■MOSFETって何が違うの?
MOSはMetal-Oxide-Semiconductorの略。金属の制御端子→酸化シリコン(キャパシタ)→半導体の順に読んだもので、現在主流のMOS型FETを差します。 「ゲート」「ソース」「ドレイン」に加えて「バックゲート」の4端子で構成されます。 キャパシタは絶縁物である酸化シリコンを二つの導体で挟んだ構造で、絶縁性が高いという特徴があります。
LiPOバッテリーが一般化した事で、よりハイボルテージのバッテリーに適したFETとして、近年の海外製電動ガンに多く採用されています。


■FETに寿命は無いの?
トランジスタが半永久的か、という話になります。 実際に運用していれば、トランジスタもいつかは壊れますが、部品の劣化からくる寿命とは違い、有るか無いかで言えばあるというレベルです。 常にスパークにさらされている機械式スイッチに比べれば、メンテナンスフリーと言っても過言ではないぐらい長持ちします。


■容量が減ったバッテリーはNG
FETは電圧が低くなると内部の抵抗分が大きくなり発熱しやすくなる特性があります。 残量の少ない「切れかけ」のバッテリーを使うとFETは一気に発熱してしまいます。 高温での連続使用により、内部の回路の電気的接合が壊れる可能性があります。

FETが故障するとどうなるか
前述の通りFETを組み込んだ電動ガンは直結状態です。FET素子が破損すると、常に通電状態となります。 BB弾の入ったマガジンが装填されている場合、トリガーを引いていないのにBB弾が発射され続ける事になます。 止めるにはバッテリーを外すしかありません。

 ・むやみに銃口を人に向けない。移動時も銃口の向きに気をつける。
 ・フィールド外ではマガジンを抜いて、チャンバー内に残弾が残ってないかチェックする。
 ・保管時はバッテリーを必ず抜いておく。保護キャップを使用する。

一見面倒に見えますが、電動ガンの説明書に書いてある事ばかりで、特別な事はありません。


電子トリガーは、制御基板一体型ユニットで、回路への電流を流すかどうかをセンサーやマイコンなどで電子制御し、様々な機能を付加したものを差します。 回路の接続・遮断はFETを通して行われますので、電子トリガー=FETを含むという事になります。

FCU(Fire Control Unit)をはじめ、G&GのETU(Electronic Trigger Unit)やARESのEFCS (Electric Firing Control System) など、各社によって呼び方がバラバラで統一されていません。

各社のモデルやバージョンによって違いがあるので全てのユニットが有している機能ではありませんが、特筆すべき機能としてプリコックとモーターブレーキがあります。 ノーマルに比べると圧倒的な速射性があるので、遮蔽物の多いCQBフィールドで行われるセミオート戦での優位性を求めるユーザーに支持されています。

■プリコック
ピストンを引いた状態で待機させる機能。通常の動作であれば弾を撃った後のピストン位置は一定では無くバラバラです。 このピストン位置をセンサーで感知して、ピストン後退位置までモーターを回す制御を行います。
エアコッキングガンで言うところのコッキング済みの状態になるので、トリガーを引くと即座に発射される事になります。

■モーターブレーキ
通常の電動ガンでは、射撃停止後でモーターは即座に停止せずに惰性で回転していますが、トリガースイッチが離れた瞬間にモーターに逆回転の電流を流すことで、惰性による回転を強制的に止める機能です。
スプリングやバッテリーの違いでプリコック位置からオーバーランした結果2点バーストになってしまうような状況を回避できます。 無理やり逆転させるためモーターに負荷がかかるデメリットはあります。

■ピストン開放
ピストン位置を前進させてスプリングのテンションを解放する機能。ゲーム終了後や保管時に、スプリング・ギアに負担の無い状態にできる機能です。

■バースト
トリガーを1回引いた時に発射される弾数を設定する機能。MP5等の3点バーストを実現できます。1発に設定するとセレクターがフルオートでもセミオートになります。
※東京マルイ89式の3点バーストは専用メカBOX内のギアとレバーを用いた機械的な作動。

電子トリガー搭載の時点でFETのON/OFFを決定づけるスイッチが小さくなるため、トリガーストロークを短くすることが可能=発射までのタイムラグが短くなるので「キレが良い」のが最大のメリットです。

ドロップインモジュールとして販売されている高機能な電子トリガーユニットは総じて高価格で組込みにも一定の技術が必要ですが、近年ではG&Gをはじめとした海外メーカーから電子トリガーユニットを搭載したモデルが発売されています。 比較的簡単な操作でバースト機能を設定できるモデルが多く、年々その需要は増えてきています。


SBDはSchottky Barrier Diodeの略。
SBDキットはトリガーオフ時に、モーターから発生する逆起電力のみをターゲットにしたパーツです。

通電状態から電流を遮断しようとした時、磁界の消滅を妨げる方向に起電力が発生します。 決まった方向にのみ電流を流すダイオードの性質を利用して、モーターから発生した逆起電力の向きを整えて電源と同じ向きにし、モーターに還す事で吸収、スイッチへの負担を減らします。

FETと違いスイッチの役割は変わりませんので、それによるスイッチ端子の摩耗までは防ぐことができません。 それでも寿命は大幅に伸ばせるので安価ながらも効果の高いパーツと言えます。

FETや電子トリガーと併用する事でモーターブラシの消耗を軽減させる事が出来ます。
※多くのFETと併用が可能ですが、高機能な電子トリガーに搭載されているモーターブレーキ(アクティブブレーキ)とは併用できません。 モーターに逆回転をかけるとダイオードに+−逆方向の電流が流れてSBDが破損します。




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