Kot mnogi mislijo (vključno z mano) Coil Gun, ni le zabavna igrača s cevjo in nekaj tuljavami okoli nje, ki lahko strelja izstrelke na določeno razdaljo. Znanstveniki iz Sandia National Laboratories verjamejo, da je lahko spiralno puško zasnovano za pospeševanje delcev z večjo hitrostjo, ki je dovolj velika, da uide zemeljski gravitaciji. Da, prav ste slišali! V prihodnosti bi lahko spiralno pištolo uporabljali za izstrelitev satelitov. Morda obstajajo ljudje, ki so to preizkusili in tudi trenutno delajo na tem. Zdi se, da je vojska poleg vesoljskih aplikacij zainteresirana tudi za drugo obliko tuljave, imenovano Rail Gun ali Railway Gun, ki bi lahko streljala izstrelke.
Vse to me je zanimalo za izdelavo lastne različice Coil Gun. Prav tako je prijetno igrati in gledati kovinske izstrelke, ki s pritiskom na gumb izvirajo iz tuljave. Preden začnemo, bi rad pojasnil, da je ta projekt zgolj v izobraževalne namene, zato, če želite izdelati to pištolo za pobeg temu nasilniku v srednji šoli, bi verjetno morali obiskati psihologa. Projekt vključuje tudi letenje kovinskih kosov in visoke napetosti, zato bodite previdni med delom. Kot rečeno, začnimo.
Potrebni materiali
- Bakrena žica (emajlirana)
- IR senzor (vrsta merjenja hitrosti)
- IRFZ44N MOSFET
- BC557 PNP tranzistor
- 10k in 1K upor
- 7805 Regulator
- 0,1uF
- Pritisni gumb
- Breadboard
- Vir napajanja (RPS)
- 9V baterija
Kako deluje tuljava?
Osnovno načelo tuljave je, da bo vodnik, ki nosi tok, povzročil magnetno polje okoli njega, kar je izjavil Faraday. Za izboljšanje jakosti tega magnetnega polja je vodnik, ki nosi tok, navit v obliki tuljave. Zdaj, ko se ta tuljava napaja, okoli nje ustvari magnetno polje, ki je dovolj močno, da vanjo privabi kovinske (ali druge Ferro magnetne) koščke, imenovane izstrelke.
Takšna razporeditev bo izstrelek vanj pritegnila le z enega konca in ko bo prišla na drugi konec, bo spet privlečena znotraj tuljave in tako bo izstrelek po nekaj nihanjih ostal znotraj same tuljave. To je zato, ker se med postopkom izstrelek namagneti in deluje kot magnet, tako da bo, dokler je prisotno magnetno polje, izstrelek (magnet) navadno ostal znotraj tuljave. Toda spiralna pištola naj iz nje izstreli izstrelek, zato bi morali s senzorjem preveriti, ali je izstrelek dosegel drugi konec tuljave in kdaj je treba tuljavo izklopiti, tako bo izstrelek potoval z enako hitrostjo in pobegniti iz tuljave.
Morda se sliši preprosto, vendar je zapletenost mogoče povečati z uporabo več tuljav. Z uporabo več tuljav lahko hitrost izstrelka povečamo, ko gre skozi tuljavo. Druga zahtevna naloga je dobava dovolj toka za tuljavo. Tuljava lahko porabi od 5A do 10A pri 24V glede na število obratov in debelino tuljave. Torej večina ljudi za iskanje tako močnega toka uporablja velik kondenzator, da se spopade z njim. Toda v naši vadnici bomo za enostavnost stvari izdelali enostopenjsko tuljavo in jo napajali z enoto RPS.
Shema vezja
Popoln diagram vezja za enostopenjsko tuljavo je prikazan na spodnji sliki.
Kot lahko vidite, je vezje precej preprosto. Glavna komponenta v vezju je sama tuljava; bomo videli, kako ga bomo zgradili v naslednjem naslovu. Tuljava napaja tvorita 24V napetost tvorita naše RPS je oskrba nadzorovana (zamenjan) preko N-kanala MSFET IRF544Z. Zatič tranzistorja se potegne navzdol skozi 10k upor (R1) in dioda D1 se uporablja za obvod povratnega toka, ko se tuljava izprazni.
MOSFET je N-kanalni, zato ostane izklopljen, dokler ni mejna napetost vrat v tem primeru 5V na napajalni zatič. To se naredi s pritiskom na gumb, vendar s tranzistorjem PNP (BC557), ko pritisnete gumb, se 5V dovede na zatič vhoda MOSFET-a in vklopi tuljava. To bo izstrelek izvleklo in ga potisnilo skozi drugi konec. Takoj, ko izstrelek doseže drugi konec, IR senzorbo zaznal in poslal 5V signal na osnovni zatič PNP tranzistorja skozi 1K omejevalni upor. S tem se odpre tranzistor in s tem se 5V na MOSFET odklopi in tuljava bo tudi izklopljena. Zato bo izstrelek pobegnil iz tuljave in bo izstreljen. 5V za napajanje IR senzorja in sprožitev tranzistorja in MOSFET-a regulira 7805 IC napetostnega regulatorja iz 9V baterije.
Navijanje tuljave
Kot smo že povedali, je najpomembnejša komponenta v tem vezju tuljava. Preden začnete navijati tuljavo, se odločite, kakšna bo vaša velikost izstrelka, v mojem primeru za izstrelke uporabljam svedre izvijača. Izberete pa lahko vse, kar ima Ferro magnetne lastnosti. Po izbiri izstrelka moramo izbrati luknjo podobno strukturo, ki je ravno dovolj, da izstrelk zdrsne, čeprav brez večjega trenja. Poskusil sem s praznim polnilnim injekcijskim peresnikom in zame je odlično uspel. Izberete ga lahko glede na velikost vašega izstrelka. Potem je lahko dolžina valjaste osnove do 5 cm. Na koncu kupite tudi emajlirano bakreno žico srednje debeline, moja je debela 0,8 mm.
Ko zberete vse potrebne materiale, predvajajte svoj najljubši seznam predvajanja in začnite navijati tuljavo na vrhu valjaste osnove. Prepričajte se, da se navitje ne nalega drug na drugega in se ne sprosti enostavno. Po zaključku prvega sloja navijanja lahko z izolacijskim trakom (električni trak) pritrdite na svoje mesto in nato začnete podobno krilati drugi sloj na vrhu. Upoštevajte, da morate tuljavo vedno navijati samo v eno smer, če ste začeli od leve proti desni, ko ste dosegli konec prve plasti, spet začnite od leve za navijanje druge plasti. Ta korak lahko ponavljate, dokler ne dosežete 5-7 slojev. Naredil sem približno 6 slojev, pri čemer je imel vsak sloj približno 60 obratov. Moja ureditev tuljave je videti nekako tako, kot je prikazano na spodnji sliki.Uporabil sem dva 3D tiskana diska (bela barva), samo da sem pritrdil tuljavo, tako da nista obvezna.
Delo s tuljavami je vedno zahtevno in ga je treba pravilno navijati, da deluje pravilno, tako kot v projektu Tesla Coil Project, mnogi ljudje ne dobijo pravilne moči zaradi nepravilnega navijanja tuljave.
Delo Mini Coil Gun
Po izdelavi tuljave lahko nadaljujete s povezovanjem s preostalim vezjem pištole tuljave. Upoštevajte, da tuljava lahko porabi tako visoko 5A, zato dela tuljave ni mogoče zgraditi na plošči, ker so plošče običajno ocenjene le na 500 mA. Tako lahko na spajkalni plošči zgradite celotno vezje s spajkanjem komponent ali pa sledite surovemu načinu spajkanja visokih daljnovodov neposredno prek plošče, kot sem naredil, kot je prikazano na spodnji sliki.
Kot lahko vidite, tuljavo napajajo regulirane sponke za napajanje (sponke aligatorja) skozi MOSFET, katerih zatiči so neposredno spajani na žice. Vratni zatič MOSFET-a potrebuje le 5 V, zato se odpelje do plošče, kjer je zgrajen preostali tokokrog, vključno z regulatorjem napetosti, tranzistorjem in stikalom. Maketa se napaja z 9V baterijo, čeprav posnetke baterije.
Če želite preizkusiti projekt pištole s tuljavo, preprosto vstavite kovinski kos v tuljavo in pritisnite gumb na plošči. To naj bi izstrelilo izstrelilo zunaj tuljave. Pazite tudi, da gumba ne pritiskate neprekinjeno, saj bo to po sprožitvi projektila spet spodbudilo tuljavo in lahko trajno poškoduje tuljavo. Celotno delovanje projekta najdete v video posnetku.
Upam, da ste zgradili projekt in ga začeli delati. Če imate kakršna koli vprašanja, jih lahko pustite v spodnjem oddelku za komentarje ali objavite na naših forumih za druga tehnična vprašanja.