燃やすための電子部品「MEPIC」を実際に燃やしてみる

この動画はDigiKeyの提供でお送りします。こちら、一見すると抵抗のような部品なんですが、実は燃やすために作られた部品なんです。

こんにちは。今回もDigiKeyから面白い電子部品を購入したので紹介していきます。こちら、Vishayから出ているMEPICという部品です。燃やすための部品ってなんだっていうことなんですけど、皆さんがこの部品を進んで使うことはほとんどありませんが、いざという時のために実は使われているかもしれない部品です。今日は実際にどのような動作をするのか、使いながら試してみます。

その前に今日のスポンサーの紹介です。どうぞ。

皆さん、Vision AIを動かすとき、発熱とヒートシンクで基板が大きくなって困った経験ありませんか。今日はそんな悩みに効く、ルネサスの組み込みAI向けMPUのRZ/Vシリーズの紹介です。

このシリーズ、ルネサス独自のAIアクセラレーター、DRP-AIを内蔵しているおかげで、AIの推論性能はそのままに消費電力を抑えられるので、チップが熱くなりにくいです。だからヒートシンクが不要になるケースもあって、ボードを小さく作れるのです。しかもAIモデルをDRP-AIトランスレータで変換すれば、そのまま動かせてAIの実装も楽です。

ちなみにVision AI向けのシングルボードコンピューター、KakipにもRZ/Vシリーズが搭載されています。IPカメラやロボットなど、ビジョンAI・エッジAIの機器を設計している方で、興味があれば概要欄のリンクをぜひチェックしてみてください。評価ボードと開発を加速するRUHMIフレームワークもあります。

まずはこちらのMEPIC、使ってみたいと思います。非常に小さい部品です。サイズは0805で、2mm×1.25mmです。ゴマ粒サイズって感じです。よく見てみると中心の部分に導体みたいのが通っています。このように抵抗値を測ってみると2オームでした。2.1Ωです。こちらの細い線の部分に電流を流して燃やすっていうことですね、きっと。

では実際に燃やしていきたいと思います。ではいきます。今0.3A流れています。電力的には0.2Wを消費している状態です。少しずつ電流を流していきましょう。

まだ何もないです。0.4A……。0.4A流しているんですけど、ちょっと赤くなっています。これわかりますか。こんな感じです。微妙に赤くなっているんですよ。

さらに電流を流していきます。0.42。おお、結構赤くなっている。大丈夫かこれ。切れました。だいたい0.45Aぐらいです。流した時にこの赤いのがプツって切れました。思ったよりも大したことない感じでした。

至近距離で見てみるとこんな感じです。徐々に電流を上げていくと、このように赤くなってプツッと切れると。次はいきなり切れる電流を流していくとどうなるかというと、このようになります。スイッチを入れます。プチって感じで切れました。

こんな感じで燃やしていたわけですが、ではこれは一体何のために使う部品なのかという疑問があります。実はこれ、火薬を燃やすための一番最初の部品なんです。火薬といっても工業用であったり、そういったものです。

例えば鉱山を掘るために細長い穴を掘って、そこに火薬を詰めて爆破なんてのがありますよね。そういった火工品では小さな刺激から始まって、最終的に大きな爆発にエネルギーを増幅させていくのが一般的です。この小さなエネルギーから大きなエネルギーへの伝わりのことを、火薬系列やエクスプローシブトレインと呼んだりします。そこの一番最初のきっかけを作るのがこの部品です。

あとは花火なんかもあります。大規模な花火大会ですと、音楽とシンクロして花火を打ち上げたりしていますよね。先ほどのMEPICが燃えた映像を見てもらった通り、一瞬で燃えていました。音楽と花火がちゃんとシンクロするためには、ミリ秒単位での制御が必要となります。なのでタイミングは機械的なものではなくて、電気的に制御ができると結構良かったりするんですね。

あとは皆さんの一番身近なものである、自動車のエアバッグやシートベルトのプリテンショナーにも、もしかしたらこれが使われているかもしれません。

エアバッグの構造に着目してみると、エアバッグの中にインフレーターと呼ばれる、ガスを発生させる部品が入っています。その中にはガス発生剤、伝火薬、点火器が入っています。

まずどうやってガスを発生させるかというと、インフレーターの中にはガス発生剤が入っています。それを燃やすことでガスを発生させています。ガス発生剤をどうやって燃やすのかというと、伝火薬、エンハンサーとも言うんですけども、それがさらに中に入っていて、それを燃やします。その伝火薬の燃焼がガス発生剤に伝わっていきます。

では伝火薬をどうやって燃やすのかが問題です。これには点火器を使っています。これはスクイブやイニシエーターと呼ばれます。イニシエーターの中にはさらに点火薬が入っています。これも火薬なんですが、これも燃やす必要があります。

イニシエーターの中にはブリッジワイヤーと呼ばれる線が入っていて、そこに電流を流して発熱、点火薬に火がつくわけです。その部分にMEPICのような燃やす部品を使えるということです。これも表面にある細い線に電流を流して燃やしているので、実質同じです。つまりそういうところに使える部品だったわけです。

では実際にエアバッグ内のインフレーターの動作を見てみます。例えば車が結構速い速度で壁とか電柱とか、前の車にぶつかったりすると、エアバッグを膨らませたいわけですよね。そこでまずECUから信号が来て、ブリッジワイヤーを通電します。そうしますとブリッジワイヤーの発熱で点火薬が燃えます。その後、吹き出した炎が伝火薬の方に移って、それがさらにガス発生剤を燃やしてガスが発生します。

透視で見てみるとこんな感じです。一番最初の通電による発熱という小さなきっかけが、点火薬、伝火薬、ガス発生剤という風に、大きなところに伝わっていくというのがわかると思います。

今はエアバッグを例にしていたのですけども、シートベルトもやっぱり同じようにガスを使っています。衝突した時に人間をシートに押さえつけるように、ベルトがキュッて締まるんですけども、それもやはり中で火薬を使ってガスを発生させています。

例えばよく燃やす部品の抵抗と燃え方を比べてみます。結構違いがわかりにくいんですけども、抵抗の方はなんとなくじんわりと暖かくなって、抵抗を作っている皮膜が焼け焦げるみたいな感じです。MEPICの方は結構パッと線が燃えるというか、溶けるみたいな感じです。

このあたりの燃え方の再現性とか、発熱している時間とかが結構重要なパラメーターで、これがちゃんと部品として設計できていないと、一番最初のきっかけとして使えないわけです。逆にこういう専用の部品があるくらいなので、ちゃんと再現性を持ってそのきっかけを作ることができるということかと思います。

というわけで、DigiKeyで見つけた変な部品のMEPICを実際に燃やしてみました。最初見た時はなんだこれはと思いましたが、結構重要な部分に使われている部品ということがわかって意外でした。これからもDigiKeyで面白い部品があれば購入していきたいと思います。

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