КОИЛГАН НА БАТАРЕЙКАХ

     интересные РАДИОСХЕМЫ самодельные


» ПОИСК СХЕМ



» РАДИОБЛОГИ
Миниатюрный щуп-вольтметр
Программатор ARM Cortex USB и Flash Magic
Светодиодный свет для растений
УФ светодиоды диапазона UV-C для дезинфекции
Драйвер ШИМ с нулевым потреблением тока в режиме ожидания
Программируемый логический элемент
Дистанционный переключатель из модуля радиоуправления игрушками
Усилитель для петличного конденсаторного микрофона

КОИЛГАН НА БАТАРЕЙКАХ


Койлган (coil - катушка, gun - пистолет) это тип оружия, в котором используется электромагнитная пусковая катушка или серия пусковых катушек для ускорения ферромагнитного снаряда. Ферромагнитный материал это тот, который хорошо взаимодействует с магнитным полем, но не может быть намагничен. Цель данного материала - разработать и собрать пистолет с электромагнитной ускоряющей катушкой. Другое название его  - пушка Гаусса.

Коилган в своей базовой форме состоит из пусковой катушки, высоковольтной конденсаторной батареи, низковольтного источника питания, спускового и стробирующего механизма для высвобождения энергии, накопленной в конденсаторной батарее, через пусковую катушку, и конечно снаряда. При выстреле катушка создает магнитное поле, которое втягивает ферромагнитный снаряд в ствол. Когда снаряд достигает пусковой катушки, магнитное поле отключается, в результате чего снаряд продолжает движение по стволу с высокой скоростью и летит по инерции дальше.

Сразу предупреждаем, что информация содержащаяся в этой статье носит чисто теоретический характер и потенциально опасна. Соблюдайте осторожность при работе с высоковольтными цепями конденсаторов. Если у вас нет опыта в создании подобных устройств силовой электроники, не пытайтесь браться за этот проект. Администрация не несёт ответственности за любые повреждения, вызванные сборкой или использованием коилгана.

Пистолет с электромагнитной катушкой требует портативного источника питания, но низковольтный источник недостаточен для управления пусковой катушкой. Вот почему высоковольтный генератор (повышающий преобразователь напряжения) используется для зарядки высоковольтной конденсаторной батареи. Сильный и кратковременный разряд тока от конденсатора через спусковой и стробирующий механизм к пусковой катушке будет притягивать ферромагнитный снаряд (пулю) из-за индуцированного магнитного поля. Снаряд, естественно, хочет идти и оставаться в центре пусковой катушки (соленоида), но когда он достигает середины пусковой катушки, конденсаторная батарея к тому времени полностью разряжается, и магнитное поле больше не существует. Таким образом снаряд продолжает лететь через пусковую катушку (или катушки) вместо того чтобы останавливаться в середине ствола. Этой теории достаточно, так что перейдём к практике.

Изготовление пистолета с электромагнитной катушкой

Упрощенная версия очень дешевая и простая в сборке. Схема рабочая - это то, что построили и испытали в действии:

Первый блок данной схемы - высоковольтный генератор, который увеличивает напряжение на входе с 6 В примерно до 120 В. Конденсатор на самом деле представляет собой комбинацию двух последовательно соединенных электролитических конденсаторов емкостью 330 мкФ / 200 В (C1 – C2). Последовательная сборка дает один общий электролитический конденсатор емкостью 165 мкФ / 400 В, но заряжается только до 120 В (запас по напряжению должен быть). Неоновая лампа (NL1) - это просто индикатор готовности. Один общий переключатель SPDT (S1) используется в качестве включения / выключения питания, а кнопочный (S2) - для кнопки запуска.

Генератор высокого напряжения - это блокинг генератор, состоящий из транзистора D882-Y (T1), резистора 1K2 (R1) и небольшого высокочастотного трансформатора от платы зарядного устройства USB. Красный светодиод (LED1), соединенный с выводами базы и эмиттера T1, защитит транзистор от случайных проблем. По сути, схема генератора с положительной обратной связью работает за счет быстрого переключения транзистора для вывода импульса постоянного тока.

Катушка пусковая и снаряд

Вы можете намотать своими руками пусковую катушку или купить готовый соленоид и модифицировать его. Если хотите сами, то возьмите сердечник от неработающего электромагнитного реле и используйте его, чтобы намотать новую пусковую катушку. Наматывать подходящий провод пока полностью не заполнится. После обмотайте изолентой, чтобы не поцарапать магнитный провод и не замкнуть его.

Для магнитопроводящего снаряда было бы лучше использовать тот же материал, что и для соленоида. Он представляет собой небольшой железный сердечник, покрытый немагнитной металлической трубкой. Поэкспериментируйте с различными размерами и весом, пока не найдете тот, который хорошо сочетается с вашей моделью коилгана. Здесь обычно требуется цилиндрический ферромагнитный снаряд, но можно использовать любой железный материал.

Проверим пистолет вставив снаряд в ствол пусковой катушки, включим переключатель включения и дождавшись, когда загорится неоновый индикатор (что означает конденсатор заряжен) жмём вторую кнопку чтоб запустить снаряд. Снаряд должен быть вставлен в нужный конец пусковой катушки и заряжен в оптимальном положении (размещен внутри катушки на оптимальном расстоянии от центра) перед стрельбой.

Детали можно закрепить на куске дерева для настольных испытаний, а убедившись что всё работает и настроив работу по максимуму эффективности выстрела, можете разместить например внутри большого игрушечного или клеевого пистолета.

Один из распространенных способов измерения эффективности выстрела - это сравнение электрической энергии в конденсаторной батарее с энергией выпущенного снаряда. Эффективность = кинетическая энергия снаряда делить на энергию в конденсаторе. Приблизительная скорость снаряда в данной модели составляет всего 0,40 м / с. Немного, но всё же...

Увеличение мощности коилгана

После успешной сборки и проверки вас конечно посетят мысли об увеличении мощности винтовки с электромагнитной катушкой. Здесь можно усовершенствовать схему генератора высокого напряжения, конденсаторную батарею, пусковую катушку, схему триггера и конструкцию снаряда для достижения более высокого уровня производительности.

Тут же конденсатор быстро разрядился, и поэтому катушка запуска отключилась, как только снаряд достиг магнитного центра катушки. Но обычно непросто предсказать время, необходимое для удержания поля пусковой катушки, поскольку оно зависит от многих факторов, таких как масса пули, расстояние между пулей и пусковой катушкой и так далее.

Необходим мощный преобразователь напряжения и конденсаторный блок. Как показывает практика, чем мощнее пусковая катушка, тем больше ускорение снаряда. В этой конструкции максимальное напряжение наблюдаемое на конденсаторе составляет около 120 В, что дает всего около 1,2 джоулей энергии конденсаторной батареи. Эффективный метод увеличения энергии состоит в том, чтобы иметь относительно высокое напряжение конденсаторной батареи, но для этого требуется улучшенная схема генератора высокого напряжения (увеличение общей емкости в конечном итоге будет определять максимальный импульсный ток, а также продолжительность его разряда). Вот как это выглядит в китайских Гауссганах.

Что касается улучшения пусковой катушки, она должна иметь меньшее значение индуктивности, но большее количество витков для увеличения магнитного потока и, следовательно, магнитной силы, наведенной на снаряд - требуется компромисс.

Нужны более качественные пули, которые свободно проходят через ствол и летят точно, проведите несколько экспериментов со снарядами разной длины и массы. Снаряды должны заполнять как можно большую часть ствола.

Электронный триггер и схема стробирования. Эти идеи требуют решения серьезной проблемы - синхронизации запуска - это означает, что в идеале катушку необходимо выключать в нужное время, чтобы не дать снаряду вернуться к центру пусковой катушки. Обычный кнопочный переключатель сам по себе ничего не может сделать, поэтому точная схема электронного переключателя имеет решающее значение для создания идеального триггерного события. Одним из проверенных способов является использование триггера на основе полупроводников и схемы стробирования, которая играет роль высоковольтного и сильноточного переключателя для сброса энергии конденсаторной батареи в пусковую катушку.

В этом случае электронный высоковольтный переключатель (тиристор SCR) должен иметь номинальный импульсный ток не менее 20% от расчетного максимального тока. А диод предназначен для защиты конденсаторной батареи от обратного заряда энергией в катушке при ее выключении. Остальные компоненты нужны для запуска тиристора от внутреннего или внешнего триггерного входа или цепи.

   Форум по Гауссганам




   Форум по обсуждению материала КОИЛГАН НА БАТАРЕЙКАХ


ДАТЧИКИ ПРИБЛИЖЕНИЯ

Изучим разные типы датчиков приближения и объекты, которые они могут обнаруживать.


ИМПУЛЬСНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ SMPS

Теория работы импульсных источников питания и варианты схемотехники.


УСИЛИТЕЛЬ НЧ НА 200 ВАТТ

Усилитель мощности звука на транзисторах, из радиоконструктора DJ200. Проверка работы схемы.



Радиосхемы » Схемы и поделки



» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ


© 2010-2021 "Радиосхемы". Все права защищены  Почта  PDA   Группа вконтакте   Канал ютуб   Группа в фэйсбук