Coilgun jedno.doc

Coilgun jedno-stopniowy

Najprostszą wersją działa magnetycznego jest działko jednocewkowe. Poniżej przedstawiony jest konkretny opis zbudowanego i działającego działka jednocewkowego.

Początek:

od czegoś trzeba było zacząć. Ja zacząłem od małej cewki (0.6Ohm) i zestawu kondensatorów 13320uF/16V. Działało. Mała śrubka wylatywała na jakieś 30cm i koniec. Postanowiłem więc wybudować coś większego. Po licznych eksperymentach (udanych lub nie)... Stan na 2002.05.30 to coilgun 2.4.  który tu opiszę:  

A tak to wygląda: (kliknij aby powiększyć)

Na powiększeniu:
[1]pudełko z kondensatorami
[2]spust (tyrystory i reszta elektroniki)
[3]woltomierz (trzeba wiedzieć kiedy ładowanie się kończy..)
[4]kable tyrystor-cewka (1.5mm^2)
[5]rama specjalnie taka żeby można było demontować/poprawiać etc...
[6]puszka=cel (pocisk trzeba wyhamować; dla pewności deseczka:-)
[7]niewidoczny zasilacz
[C1][C2] cewki
[8]pociski

SCHEMAT ELEKTRONICZNY:

UWAGA: W TYM UKŁADZIE WYSTĘPUJĄ GROŹNE DLA ŻYCIA NAPIĘCIA!!!

Powtarzanie eksperymentów tylko na własną odpowiedzialność!

Teraz o konkretach:

-Tyrystory: najlepiej jest kupić jeden tyrystor (320A/600V) na min. 60A prądu nominalnego, słabszy spali się błyskawicznie. Nie warto oszczędzać.
-dioda D1 chroni przed niepoprawnym naładowaniem kondensatora (np. przy złym podłączeniu zasilacza).
-dioda D2 chroni przed napięciem samoindukcji powstającym na cewce a mogącym zniszczyć tyrystor i kondensatory, powinna być odpowiednio mocna.
-R2 służy do rozładowywania kondensatorów (tak żeby nie zostawiać naładowanych - bo to niebezpieczne - np. ktoś może dotktnąć)
-Zmniejszanie oporu R3 spowoduje co prawda szybsze ładowanie, ale może spowodować spalenie zasilacza, opór nie powinien spaść poniżej 600 omów.
-bezpiecznik B1 absolutnie konieczny (wystarczy 0.5A)
-obudowa - polecam plastikowe pudełko: w środku elektronika cewka na wierzchu; kable zaizolować najszybciej będzie silikonem ja użyłem drewna bo akurat było pod ręką.  !Nie robić obudowy z metalu w żadnym wypadku!
-kable łączące cewkę - tyrystor - kondensatory powinny być jak najgrubsze: moje mają 1.5mm^2 przekroju

Rezultaty:

*prędkość pocisku: około 40m/s (pocisk P04 masa:~4g)
*wydajność: około 3%
*efekty: możliwość przebicia pustej puszki po coli
*nakład pracy: nie licząc prób i błędów, kupowania części i reszty przygotowań: 1 weekend zabawy
*koszt: wydałem koło 30zł ale kupowałem tylko drut(7zł),tyrystory(11zł),kable i drobne części elektroniczne (oporniki, etc.). Na warszawskim Wolumenie można kupić kondensatory 680uF/250V za 4-5zł. Można też stosować kondensatory z lamp błyskowych (cały czas mówimy o coilgunie na napięcie sieciowe, 300V)

Skutki trafień :-)

jak na razie: 1. Napięcie zasilania

Napięcie do jakiego naładowane są kondensatory ma kolosalne znaczenie dla przebiegu strzału. Im większe jest napięcie, tym mniejszą przeszkodą jest opór cewki, a więc wzrasta natężenie prądu przepływającego przez cewkę. Czym większe natężenie tym silniejsze pole magnetyczne, a tym samym większe przyśpieszenie pocisku. Ale im wyższe napięcie tym trudniej zbudować przełącznik i układ zasilania. W praktyce napięcie to wynosi od 16 do 800V.

2. Pojemność kondensatorów

Czym większa pojemność kondensatorów tym większa energia w nich zgromadzona. Nie zawsze jednak większa energia poprawia osiągi działka. Zwiększając pojemność kondensatorów, zwiększa się również czas ich rozładowania. Jeżeli jednak kondensatory nie zdążą się rozładować do momentu osiągnięcia przez pocisk środka cewki, wówczas pozostała w nich energia osłabi osiągi działka (zacznie hamować pocisk co w ekstremalnym przypadku spowoduje jego zawrócenie).

3. Indukcyjność cewki

Pole magnetyczne jest tym większe im większa jest indukcyjność cewki oraz im większe jest natężenie prądu przez nią przepływającego. Cewka posiada również opór (omowy i indukcyjny). Opór ten zmniejsza z kolei maksymalne natężenie prądu, a tym samym osłabia pole magnetyczne. Cewka powinna być tak dobrana, aby miała dostatecznie dużą indukcyjność i dostatecznie mały opór. Jej parametry są uzależnione od napięcia zasilania oraz od pojemności kondensatorów.

4. Materiał lufy

Lufa musi być wykonana z materiału nie-ferromagnetycznego. W działkach o stosunkowo małej mocy najczęście stosuje rurki szklane (od filtrów akwariowych). Przy większych mocach, gwałtownie przyspieszany pocisk może pobić szklaną lufę. Stosuje się wtedy rurki miedziane lub aluminiowe. Lufa musi być gładka w środku.

5. Wyzwalanie

Czyli czym przełączyć te setki amperów? Możliwości nie jst znowu dużo. Generalnie są 3:
1. zwykły przełącznik.
2. Tranzystor
3. Tyrystor.
Po kolei idąc:
*Zwykły przełącznik nadaje się tak do 25V i jakiś 50-100A. Można strzelić parę razy, straty energii spowodowane iskrzeniem też nie są straszne. No i jest to tanie.
*tranzystor: powszechnie dostępne tranzystory mocy zwłaszcza MOSFET mogą "przeżyć" prąd nawet do 150A przez 10ms. Jeżeli połączymy ich kilka i zadbamy o to by włączyć je w tym samym momencie to się uda i nie ulegną zniszczeniu, co więcej zyskamy dokładną kontrolę nad czasem strzału i nie będziemy musieli bardzo męczyć się z doborem cewki. Jest jeszcze jeden haczyk: zwykłe tranzystory mocy działają do 50-60V (np szybki BUZ11 30A/50V)
*tyrystory: tani(3-4zł) tyrystor BT152 wytrzymuje 200A przy 600V przez 10ms. Lepsze i roższe nawet ponad 1000A (takie za 50zł) mogą znieść i 5000A. ALE... wysokie napięcia są niebezpieczne. Dochodzi jeszcze problem dokładnego doboru cewki gdyż tyrystor przestaje przewodzić dopiero gdy kondensatory się rozładują. Jeżeli cewka bedzię źle dobrana efekty będą mierne. Nie mniej, wszyskie poważne działka magnetyczne są oparte na tyrystorach. Jest to rozwiązanie najwygodniejsze, ponieważ nie trzeba się martwić o maksymalny prąd przewodzenia. Tyrystory wytrzymują w impulsie ponad 10 razy wiekszy prąd niż nominalny.

W zależności od napięcia stosuje się zwykle:
16-25V tyrystor, tranzystor, zwykły przełącznik stykowy
40-100V tyrystor, tranzystor
100V-800V wyłącznie tyrystory ze względu na duże wartości natężenia prądu.
ponad 1000V - przerwa iskrowa, bardzo rzadko używane, jedynie w najpotężniejszych działach

6.Pocisk

Poza tym że musi być ferromagnetykiem (stal, żelazo, ferryt) wypadało by żeby dobrze latał. Nie może też być za ciężki. Kawałek śruby, gwóździa, metalowe kulki. Pocisk powiein być krótszy od połowy cewki o około 10-30%. Zadbanie o aerodynamike też pomoże.

Copyright by: MYZ & CosteC

puszka