Как да си направим пистолет с електромагнитна намотка

Coil Gun, както мнозина мислят (включително и аз), не е просто забавна играчка с тръба и няколко намотки около нея, които могат да изстрелват снаряди на определено разстояние. Учените от Националните лаборатории Sandia вярват, че спиралната пушка може да бъде проектирана да ускорява частиците с по-голяма скорост, която е достатъчно висока, за да избяга от земната гравитация. Да, добре сте чули! В бъдеще може да се използва спирален пистолет за изстрелване на спътници. Може би има хора, които са го опитали, а също и които в момента работят по него. Освен космическите приложения, военните изглежда се интересуват и от друга форма на намотка, наречена " Rail Gun" или " Railway Gun", която може да изстрелва снаряди.

Всичко това ме заинтересува да създам своя собствена версия Coil Gun. Освен това е толкова приятно да играете и да наблюдавате как металните снаряди се изскачат от намотката с едно щракване на бутон. Преди да започнем, бих искал да изясня, че този проект е изцяло с образователна цел, така че ако искате да създадете този пистолет за избягване на този побойник във вашата гимназия, тогава вероятно трябва да посетите психолог. Проектът включва също летящи метални парчета и високо напрежение, така че бъдете внимателни, докато работите с. Като се каже, нека да започнем.

Необходими материали

• Медна тел (емайлирана)
• IR сензор (тип измерване на скоростта)
• IRFZ44N MOSFET
• BC557 PNP транзистор
• 10k и 1K резистор
• 7805 Регулатор
• 0.1uF
• Натисни бутона
• Макет
• Източник на захранване (RPS)
• 9V батерия

Как работи пистолетът с бобина?

Основният принцип зад бобина е, че токопроводящ проводник ще индуцира магнитно поле около него, което беше заявено от Фарадей. За да се подобри силата на това магнитно поле, токопроводящият проводник е навит под формата на намотка. Сега, когато тази бобина се захранва, тя създава магнитно поле около нея, което е достатъчно силно, за да привлече метални (или други феромагнитни) парчета, известни още като снаряди в нея.

Такова разположение ще привлече снаряда в него само от единия край и когато достигне другия край, той отново ще бъде привлечен вътре в намотката и по този начин снарядът ще остане вътре в самата намотка след няколко трептения. Това е така, защото по време на процеса снарядът се магнетизира и действа като магнит, така че докато е налице магнитното поле, снарядът (магнитът) ще има тенденция да остане само в бобината. Но спираловидният пистолет трябва да изстреля снаряд от него, така че трябва да използваме сензор, за да проверим дали снарядът е достигнал другия край на намотката и кога намотката трябва да бъде изключена, по този начин снарядът ще се движи със същата скорост и избяга от намотката.

Може да звучи просто, но сложността може да се увеличи, като се използват повече от една намотка. Чрез използване на множество намотки скоростта на снаряда може да бъде увеличена, докато преминава през намотката. Друга предизвикателна задача е да се осигури достатъчно ток за намотката. Намотката може да консумира някъде между 5A до 10A при 24V в зависимост от броя на завъртанията и дебелината на намотката. Така че за източник на толкова висок ток повечето хора използват голям кондензатор, за да се справят с него. Но в нашия урок, за да улесним нещата, ние ще изградим едноетапен пистолет с бобина и ще го захранваме с RPS устройство

Електрическа схема

Пълната схема на схемата за този пистолет с едноетапна бобина е показана на изображението по-долу.

Както можете да видите схемата е доста проста. Основният компонент във веригата е самата бобина; ще видим как ще го изградим в следващото заглавие. В намотка се захранва образуват 24V напрежение образува ни RPS, доставката се контролира (включен) чрез N-канал MSFET IRF544Z. Защитният щифт на транзистора се изтегля надолу през 10k резистор (R1) и диодът D1 се използва за байпас на обратния ток, когато бобината се разрежда.

MOSFET е N-канален и следователно остава изключен, докато напрежението на прага на порта в този случай 5V се подава към щифта на портата. Това се прави с бутон чрез PNP транзистор (BC557), когато бутонът се натисне, 5V се подава към щифта на порта на MOSFET и бобината е включена. Това ще привлече снаряда и ще го прокара през другия край. Веднага след като снарядът достигне другия край, IR сензорътще го усети и ще изпрати сигнал 5V към основния щифт на PNP транзистора през резистора за ограничаване на тока 1K. Това ще отвори транзистора и следователно 5V към MOSFET ще бъде изключен и бобината също ще бъде изключена. Следователно снарядът ще избяга от намотката и ще бъде изстрелян. 5V за захранване на IR сензора и задействане на транзистора и MOSFET се регулира от 7805 IC регулатор на напрежение от 9V батерия.

Навиване на намотката

Както беше казано по-рано, най-важният компонент в тази схема е намотката. Преди да започнете да навивате намотката, трябва да решите какъв ще бъде размерът на вашия снаряд, в моя случай използвам битове за отвертки като снаряди. Но можете да изберете всичко, което има феромагнитни свойства. След като изберем снаряда, трябва да изберем конструкция, наподобяваща дупка, която е достатъчна, за да плъзне снаряда, макар и без много триене. Опитах се да използвам празна писалка за пълнене и тя работи чудесно за мен. Можете да изберете такъв въз основа на размера на вашия снаряд. Тогава дължината на цилиндричната основа може да бъде до 5 см. Накрая закупете и емайлирана медна тел със средна дебелина, моята е с дебелина 0,8 мм.

След като съберете всичките си необходими материали, пуснете любимия си плейлист и започнете да навивате спиралата върху цилиндричната си основа. Уверете се, че намотката не се спуска една върху друга и не се разхлабва лесно. След финирането на първия слой намотка можете да използвате изолационна лента (електрическа лента), за да го закрепите на място и след това да започнете да крилите втория слой отгоре по същия начин. Обърнете внимание, че винаги трябва да навивате намотката само в една посока, ако сте започнали отляво надясно след достигане на края за първия слой, започнете отново отляво за навиване на втория слой. Можете да повторите тази стъпка, докато достигнете 5-7 слоя. Направих около 6 слоя, като всеки слой имаше приблизително 60 завъртания. Моята подредба на бобини изглежда подобно на това, показано на снимката по-долу.Използвал съм два 3D отпечатани диска (бял цвят), само за да закрепя бобината на място, те не са задължителни.

Работата с намотки е винаги предизвикателна и трябва да се навива правилно, за да работи правилно, като в Tesla Coil Project, много хора няма да получат правилния изход поради неправилно навиване на намотките.

Работа на Mini Coil Gun

След изграждането на намотката можете да продължите с свързването й с останалата част от веригата на намотката. Имайте предвид, че бобината може да консумира по-високо от 5А и следователно частта от бобината не може да бъде изградена върху макет, тъй като плочите обикновено са оценени само за 500mA. Така че можете или да изградите пълната схема на перфектна платка, като запоите компонентите, или да следвате груб начин за запояване на високите електропроводи директно чрез макет, както направих, както е показано на снимката по-долу.

Както можете да видите, намотката се захранва от регулираните захранващи щипки (алигаторни скоби) през MOSFET, чиито щифтове са директно запоени към проводници. Защитният щифт на MOSFET изисква само 5V и следователно той се отвежда до макетната плоча, където е изградена останалата верига, включваща регулатора на напрежението, транзистора и превключвателя. В breadboard се захранва от батерия 9V макар клиповете на батерията.

За да тествате проекта на пистолета за намотка, просто поставете металното парче вътре в намотката и натиснете бутона на борда. Това трябва да изстреля снаряда извън намотката. Уверете се също, че не натискате бутона непрекъснато, тъй като това ще активира отново намотката след изстрелването на снаряда и може да повреди намотката за постоянно. Цялостната работа на проекта може да бъде намерена във видеото.

Надявам се да изградите проекта и да го накарате да работи. Ако имате някакви въпроси, можете да ги оставите в раздела за коментари по-долу или да ги публикувате на нашия форум за други технически въпроси.