- Nepieciešamie materiāli
- Kā darbojas spoles pistole?
- Ķēdes shēma
- Spoles tinums
- Mini spoles pistoles darbība
Spoles pistole, kā domā daudzi cilvēki (arī es), nav tikai jautra rotaļlieta ar caurulīti un nedaudzām spolēm ap to, kas var nošaut lādiņus noteiktā attālumā. Sandijas Nacionālo laboratoriju zinātnieki uzskata, ka koilgunu var konstruēt, lai paātrinātu daļiņas ar lielāku ātrumu, kas ir pietiekami liels, lai izvairītos no zemes gravitācijas. Jā, jūs to dzirdējāt pareizi! Spoles ieroci, iespējams, nākotnē varētu izmantot satelītu palaišanai. Varbūt ir cilvēki, kuri to ir izmēģinājuši un arī šobrīd pie tā strādā. Papildus kosmosa lietojumiem militāristi, šķiet, interesējas arī par citu spirāles šautenes veidu, ko sauc par dzelzceļa pistoli vai dzelzceļa lielgabalu, kas varētu izšaut šāviņus.
Tas viss mani ieinteresēja veidot savu versiju Coil Gun. Turklāt ir tik patīkami spēlēt un skatīties, kā metāla lādiņi ar pogas klikšķi tiek izlaisti no spoles. Pirms tam mēs sākam, es vēlētos skaidri pateikt, ka šis projekts ir domāts tikai izglītojošiem mērķiem, tādēļ, ja jūs vēlaties izveidot šo ieroci, lai izvairītos no tā kausļa jūsu vidusskolā, iespējams, jums vajadzētu apmeklēt psihologu. Projektā ietilpst arī metāla gabalu un augsta sprieguma lidošana, tāpēc esiet uzmanīgs, strādājot ar to. To sakot, sāksim.
Nepieciešamie materiāli
- Vara stieple (emaljēta)
- IR sensors (ātruma mērīšanas tips)
- IRFZ44N MOSFET
- BC557 PNP tranzistors
- 10k un 1K rezistors
- 7805 regulators
- 0.1uF
- Uzspied pogu
- Maizes dēlis
- Barošanas avots (RPS)
- 9V akumulators
Kā darbojas spoles pistole?
Spoles pistoles pamatprincips ir tāds, ka strāvas pārnēsāšanas vadītājs ap to izraisīs magnētisko lauku, par ko paziņoja Faradejs. Lai uzlabotu šī magnētiskā lauka stiprumu, strāvas pārvades vadītājs tiek uztīts spoles formā. Tagad, kad šī spole tiek darbināta, tā apkārt rada magnētisko lauku, kas ir pietiekami spēcīgs, lai tajā piesaistītu metāla (vai citus Ferro magnētiskos) gabalus jeb lādiņus.
Šāds izvietojums lādiņu tajā piesaistīs tikai no viena gala, un, sasniedzot otru galu, tas atkal tiks piesaistīts spoles iekšienē un tādējādi lādiņš paliks pašas spoles iekšpusē pēc dažām svārstībām. Tas notiek tāpēc, ka procesa laikā lādiņš tiek magnetizēts un darbojas kā magnēts, tāpēc, kamēr ir magnētiskais lauks, lādiņš (magnēts) mēdz palikt tikai spolē. Bet spoles lielgabalam vajadzētu no tā palaist šāviņu, tāpēc mums vajadzētu izmantot sensoru, lai pārbaudītu, vai lādiņš ir sasniedzis spoles otru galu un kad spole būtu jāizslēdz, tādējādi lādiņš pārvietosies ar tādu pašu ātrumu un izkļūt no spoles.
Tas varētu izklausīties vienkārši, taču sarežģītību var palielināt, izmantojot vairākas spoles. Izmantojot vairākas spoles, lādiņa ātrumu var palielināt, kamēr tas iet caur spoli. Vēl viens sarežģīts uzdevums ir iegūt pietiekami daudz strāvas spolei. Spole var patērēt no 5A līdz 10A pie 24V, pamatojoties uz pagriezienu skaitu un spoles biezumu. Tātad, lai iegūtu tik lielu strāvu, lielākā daļa cilvēku tiek galā ar lielu kondensatoru. Bet mūsu apmācībā, lai viss būtu vienkāršs, mēs izveidosim vienpakāpes spoles lielgabalu un darbināsim to ar RPS bloku.
Ķēdes shēma
Pilna šīs vienpakāpes spoles pistoles shēma ir parādīta zemāk esošajā attēlā.
Kā redzat, ķēde ir diezgan vienkārša. Galvenā ķēdes sastāvdaļa ir pati spole; mēs redzēsim, kā mēs to veidosim nākamajā sadaļā. Spole darbina veido 24V barošanas spriegums veido mūsu RPS, tad piegāde tiek kontrolēta (ieslēgts), izmantojot N-Channel MSFET IRF544Z. Transistora vārtu tapu velk uz leju caur 10k rezistoru (R1), un diode D1 tiek izmantota, lai apietu reverso strāvu, kad spole izlādējas.
MOSFET ir N kanāls, tāpēc tas paliek izslēgts, līdz vārtu tapai tiek piegādāts vārtu sliekšņa spriegums šajā gadījumā 5 V. Tas tiek darīts ar spiedpogu, lai gan PNP tranzistors (BC557), kad tiek nospiesta poga, 5 V tiek piegādāts MOSFET vārtu tapai un spole ir ieslēgta. Tas piesaistīs lādiņu un virzīs to caur otru galu. Tiklīdz lādiņš nonāk otrā galā, IR sensorssajutīs to un caur 1K strāvas ierobežojošo rezistoru nosūtīs 5V signālu uz PNP tranzistora pamatni. Tas atvērs tranzistoru un līdz ar to 5 V uz MOSFET tiks atvienots un spole arī tiks izslēgta. Tādējādi lādiņš izkļūs no spoles un tiks palaists laukā. 5 V spriegumu, lai darbinātu infrasarkano sensoru un iedarbinātu tranzistoru un MOSFET, regulē 7805 sprieguma regulatora IC no 9 V akumulatora.
Spoles tinums
Kā minēts iepriekš, vissvarīgākais komponents šajā ķēdē ir spole. Pirms sākat spoles tinumu, jums vajadzētu izlemt, kāds būs jūsu lādiņa izmērs, manā gadījumā es kā šāviņus izmantoju skrūvgriežu uzgaļus. Bet jūs varat izvēlēties visu, kam piemīt feromagnētiskas īpašības. Pēc lādiņa izvēles mums jāizvēlas cauruma caurule, kas līdzinās struktūrai, kas ir pietiekama, lai šāviņu slīdētu, kaut arī bez lielas berzes. Es mēģināju izmantot tukšu pildspalvveida pilnšļirci, un tā man lieliski darbojās. Jūs varat izvēlēties vienu, ņemot vērā lādiņa lielumu. Tad cilindriskās pamatnes garums var būt līdz 5 cm. Visbeidzot, iegādājieties arī vidēja biezuma emaljētu vara stiepli, raktuves biezums ir 0,8 mm.
Pēc visu nepieciešamo materiālu apkopošanas atskaņojiet savu iecienīto atskaņošanas sarakstu un sāciet tinumu savietot cilindriskās pamatnes augšpusē. Pārliecinieties, ka tinums neapklājas viens pret otru un viegli neatlaižas. Pēc pirmā tinuma slāņa smalcināšanas jūs varat izmantot izolācijas lenti (elektrisko lenti), lai to nostiprinātu, un pēc tam sākt līdzīgi spārnot otro slāni virs tā. Ievērojiet, ka vienmēr jātin spole tikai vienā virzienā, ja esat sācis no kreisās uz labo pusi, kad esat sasniedzis galu, lai sāktu no jauna pa kreisi, lai tinotu otro slāni. Jūs varat atkārtot šo darbību, līdz sasniegsiet 5-7 slāņus. Es izgatavoju apmēram 6 slāņus ar katru slāni ar aptuveni 60 pagriezieniem. Mana spoles vienošanās izskatās apmēram tā, kā parādīts attēlā zemāk.Es izmantoju divus 3D drukātus diskus (baltā krāsā), lai tikai nostiprinātu spoli vietā, kas nav obligāta.
Darbs ar spolēm vienmēr ir sarežģīts, un tas ir pareizi jātin, lai tas darbotos pareizi, piemēram, Tesla Coil projektā, daudzi cilvēki nepareizas spoles tinuma dēļ parasti nesaņem pareizu izvadi.
Mini spoles pistoles darbība
Pēc spoles uzcelšanas jūs varat turpināt savienot to ar pārējo spoles pistoles ķēdi. Paturiet prātā, ka spole var patērēt tikpat augstu 5A un tāpēc spoles daļu nevar uzbūvēt uz paneļa, jo parasti dēļi tiek vērtēti tikai ar 500mA. Tātad jūs varat vai nu izveidot pilnīgu shēmu uz perf plāksnes, lodējot komponentus, vai arī sekot neapstrādātam lielo elektropārvades līniju lodēšanas veidam tieši uz maizes dēļa, kā es to darīju, kā parādīts zemāk esošajā attēlā.
Kā redzat, spole tiek barota ar regulētā barošanas avota klipiem (aligatora klipiem) caur mosfetu, kura tapas ir tieši pielodētas vadiem. MOSFET vārtu tapai nepieciešams tikai 5 V, un tāpēc tas tiek nogādāts uz paneļa, kur ir uzbūvēta atlikusī ķēde, ieskaitot sprieguma regulatoru, tranzistoru un slēdzi. Breadboard darbina ar 9V bateriju gan akumulators klipus.
Lai pārbaudītu spoles pistoles projektu, vienkārši ievietojiet metāla gabalu spoles iekšpusē un nospiediet pogu uz maizes dēļa. Tam vajadzētu palaist šāviņu ārpus spoles. Pārliecinieties, ka nepārtraukti nespiežat pogu, jo tas pēc lādiņa palaišanas atkal aktivizēs spoli un var neatgriezeniski sabojāt spoli. Pilnīga projekta darbība ir atrodama videoklipā.
Ceru, ka jūs izveidosiet projektu un panāksit to darbu. Ja jums ir kādi jautājumi, varat tos atstāt komentāru sadaļā zemāk vai ievietot mūsu forumos par citiem tehniskiem jautājumiem.