Hogyan készítsünk elektromágneses tekercs fegyvert

A Coil Gun, ahogy sokan gondolják (köztük én is), nem csak egy szórakoztató játék, csővel és kevés tekerccsel körülötte, amely lövedékeket képes lőni egy bizonyos távolságra. A Sandia National Laboratories tudósai úgy vélik, hogy egy coilgun úgy tervezhető, hogy a részecskéket nagyobb sebességgel gyorsítsa fel, amely elég nagy ahhoz, hogy elkerülje a föld gravitációját. Igen, jól hallottad! Tekercsfegyvert lehet használni a műholdak indítására a jövőben. Talán vannak olyan emberek, akik kipróbálták és jelenleg is dolgoznak rajta. Úgy tűnik, hogy az űrhajózáson kívül a hadsereget a tekercságyúk egy másik formája is érdekli, amelyet sínfegyvernek vagy vasúti pisztolynak hívnak, és amelyek lövedékeket lőhetnek ki.

Mindez felkeltette az érdeklődésemet a Coil Gun saját verziójának elkészítése iránt. Emellett nagyon kielégítő együtt játszani és nézni, ahogy a fém lövedékek egy gombnyomással kiugrottak a tekercsből. Mielőtt elkezdenénk, szeretném világossá tenni, hogy ez a projekt pusztán oktatási célokat szolgál, tehát ha építeni akarja ezt a fegyvert, hogy elkerülje ezt a zaklatót a középiskolájában, akkor valószínűleg meg kell látogatnia egy pszichológust. A projekt magában foglalja a repülő fémdarabokat és a magas feszültséget is, ezért legyen óvatos munka közben. Ennek ellenére kezdjük el.

Szükséges anyagok

• Rézhuzal (zománcozott)
• IR érzékelő (sebességmérő típus)
• IRFZ44N MOSFET
• BC557 PNP tranzisztor
• 10k és 1K ellenállás
• 7805 szabályozó
• 0,1 uF
• Nyomógomb
• Kenyérlemez
• Áramforrás (RPS)
• 9V-os akkumulátor

Hogyan működik egy tekercsfegyver?

A tekercságyú mögött az az alapelv, hogy egy áramvezető vezető mágneses teret indukál körülötte, amelyet Faraday állított. E mágneses tér erősségének javítása érdekében az áramvezető vezető tekercs formájában van feltekercselve. Most, amikor ezt a tekercset Melyik az általa előállított mágneses mező körül, amely elég erős ahhoz, hogy vonzza a fém (vagy más Ferro mágneses) darab aka lövedékek bele.

Egy ilyen elrendezés csak az egyik végéből vonzza magába a lövedéket, és amikor a másik végére ér, ismét a tekercs belsejébe vonzódik, és így a lövedék néhány lengés után magában a tekercsben marad. Ez azért van, mert a folyamat során a lövedék mágneseződik és mágnesként működik, így amíg a mágneses mező jelen van, a lövedék (mágnes) hajlamos csak a tekercsen belül maradni. De egy tekercságyúnak ki kell dobnia belőle a lövedéket, ezért egy szenzor segítségével ellenőriznünk kell, hogy a lövedék elérte-e a tekercs másik végét, és mikor kell kikapcsolni a tekercset, így a lövedék ugyanolyan sebességgel halad és meneküljön ki a tekercsből.

Lehet, hogy egyszerűen hangzik, de a bonyolultság több tekercs használatával növelhető. Több tekercs használatával a lövedék sebessége növelhető, miközben átmegy a tekercsen. Egy másik kihívást jelentő feladat a tekercshez elegendő áram beszerzése. A tekercs 5A és 10A között, 24 V-nál fogyhat a fordulatok száma és a tekercs vastagsága alapján. Tehát ilyen nagy áramforráshoz a legtöbb ember nagy kondenzátort használ. De a bemutatónkban, hogy a dolgok egyszerűek legyenek , egylépcsős tekercsfegyvert építünk és egy RPS egységgel működtetjük.

Kördiagramm

Ennek az egyfokozatú tekercspisztolynak a teljes kapcsolási rajzát az alábbi kép mutatja.

Mint látható, az áramkör nagyon egyszerű. Az áramkör fő alkotóeleme maga a tekercs; meglátjuk, hogyan építjük fel a következő fejezetben. A tekercs egy 24 V-os tápfeszültségből táplálódik az RPS-ből, a tápellátást egy N-csatornás MSFET IRF544Z-n keresztül vezérlik (kapcsolják). A tranzisztor kapuját egy 10k ellenálláson (R1) keresztül húzzuk le, és a D1 diódát használjuk a fordított áram megkerülésére, amikor a tekercs kisül.

A MOSFET N-csatornás, ezért kikapcsolva marad, amíg a kapu küszöbfeszültsége ebben az esetben 5 V-ot nem kap a kapu csapjába. Ezt egy nyomógombbal hajtják végre egy PNP tranzisztoron (BC557) keresztül, amikor a gombot megnyomják, az 5 V-ot a MOSFET kapu tűjéhez táplálják, és a tekercs be van kapcsolva. Ez vonzza a lövedéket, és áttolja a másik végén. Amint a lövedék eléri a másik véget, az IR érzékelőtérzékeli és 5 V jelet küld az 1K áramkorlátozó ellenálláson keresztül a PNP tranzisztor alapcsapjára. Ez megnyitja a tranzisztort, így az 5 V-ot a MOSFET-hez lekapcsolják, és a tekercset is kikapcsolják. Ezért a lövedék kiszabadul a tekercsből, és elindul. Az infravörös érzékelő táplálásához, valamint a tranzisztor és a MOSFET kiváltásához szükséges 5 V-ot egy 7805-ös feszültségszabályozó IC szabályozza 9 V-os elemről.

Tekercs tekercselése

Mint korábban elmondtuk, ennek az áramkörnek a legfontosabb eleme a tekercs. Mielőtt elkezdené tekerni a tekercset, el kell döntenie, hogy mi lesz a lövedék mérete, esetemben lövedékként csavarhúzó biteket használok. De bármit kiválaszthat, amelynek ferromágneses tulajdonságai vannak. A lövedék kiválasztása után ki kell választanunk egy furatcsőszerű szerkezetet, amely éppen elég ahhoz, hogy a lövedéket csúsztassuk, bár sok súrlódás nélkül. Megpróbáltam egy üres utántöltő tollat ​​használni, és ez nekem nagyon bevált. Kiválaszthat egyet a lövedék mérete alapján. Ekkor a hengeres talp hossza legfeljebb 5 cm lehet. Végül vásároljon közepesen vastag zománcozott rézhuzalt is , az enyém 0,8 mm vastag.

Miután összegyűjtötte az összes szükséges anyagot, játssza le kedvenc lejátszási listáját, és tekerje fel a tekercset a hengeres alapja tetején. Győződjön meg arról, hogy a tekercselés nem karikázik-e egymás után, és nem lazul ki könnyen. Az első tekercsréteg finomítása után használhat szigetelőszalagot (elektromos szalagot) a helyére történő rögzítéshez, majd hasonlóan megkezdheti a második réteg szárnyazását a tetején. Ne feledje, hogy a tekercset mindig csak egy irányba kell tekernie, ha balról jobbra indult, miután elérte a végét, az első réteg pedig kezdje újra balról a második réteg tekercseléséhez. Megismételheti ezt a lépést, amíg el nem éri az 5-7 réteget. Körülbelül 6 réteget készítettem, mindegyik rétegnek körülbelül 60 fordulata volt. Tekercsem elrendezése kb. Így néz ki, mint az alábbi képen látható.Két 3D nyomtatott lemezt (fehér színű) használtam, hogy a tekercset rögzítsem a helyükön, ezek opcionálisak.

A tekercsekkel való munka mindig kihívást jelent, és a megfelelő működéshez megfelelően kell tekerni, például a Tesla tekercs projektben sokan nem a megfelelő kimenetet kapják a helytelen tekercselés miatt.

A Mini tekercsfegyver működése

A tekercs felépítése után folytathatja a tekercságyú áramkör többi részéhez való csatlakoztatását. Ne feledje, hogy a tekercs akár 5A-t is elfogyaszthat, ezért a tekercsrészt nem lehet kenyérlapra építeni, mert a kenyérlapokat általában csak 500 mA-re értékelik. Tehát vagy felépítheti a teljes áramkört egy tökéletes táblára az alkatrészek forrasztásával, vagy követheti a nagy teljesítményű vezetékek forrasztásának durva módját közvetlenül egy kenyérlap segítségével, ahogy az alábbi képen látható módon tettem.

Amint láthatja, a tekercset a szabályozott tápegység klipjei (aligátor klipjei) feszültség alá helyezik egy mosfeten keresztül, amelynek csapjai közvetlenül a vezetékekhez vannak forrasztva. A mosfet kapujához csak 5 V szükséges, ezért a kenyérlapra kerül, ahol a fennmaradó áramkör, beleértve a feszültségszabályozót, a tranzisztort és a kapcsolót, fel van építve. A kenyérlapot a 9V-os elem táplálja, bár az akkumulátor klipjei vannak.

A tekercságyú projektjének teszteléséhez egyszerűen tegye a fémdarabot a tekercsbe, és nyomja meg a gombot a kenyérlapon. Ennek a lövedéket a tekercsen kívül kell elindítania. Ügyeljen arra is, hogy ne nyomja meg folyamatosan a gombot, mivel ez a tekercset újraindítja a lövedék elindítása után, és tartósan károsíthatja a tekercset. A projekt teljes működése megtalálható a videóban.

Remélem, hogy elkészíti a projektet, és működésbe hozza. Ha bármilyen kérdése van, hagyja őket az alábbi megjegyzés részben, vagy tegye fel fórumunkra egyéb technikai kérdésekre.