- Potrebni materijali
- Kako djeluje spiralna pištolj?
- Kružni dijagram
- Navijanje zavojnice
- Rad mini zavojnice
Kao što mnogi ljudi misle (uključujući mene), Coil Gun nije samo zabavna igračka s cijevi i nekoliko zavojnica oko nje koja može ispaliti projektile na određenu udaljenost. Znanstvenici iz nacionalnog laboratorija Sandia vjeruju da se puška može konstruirati tako da ubrzava čestice većom brzinom koja je dovoljno velika da pobjegne zemaljskoj gravitaciji. Da, dobro ste čuli! Zavojnica bi se u budućnosti mogla koristiti za lansiranje satelita. Možda postoje ljudi koji su to pokušali, a također i trenutno rade na tome. Osim za svemirske primjene, čini se da je vojska također zainteresirana za još jedan oblik zavojnice, nazvan Rail Rail ili Railway Gun, koji bi mogao ispaljivati projektile.
Sve me to zainteresiralo za izgradnju vlastite verzije Coil Gun. Također je toliko zadovoljstvo igrati se i gledati kako metalni projektili iskaču iz zavojnice pritiskom na gumb. Prije nego što započnemo, želio bih razjasniti da je ovaj projekt isključivo u obrazovne svrhe, pa ako želite napraviti pištolj za bijeg od nasilnika u vašoj srednjoj školi, vjerojatno biste trebali posjetiti psihologa. Projekt također uključuje leteće metalne komade i visoke napone pa budite oprezni tijekom rada. Kad se to već kaže, krenimo.
Potrebni materijali
- Bakrena žica (emajlirana)
- IR senzor (tip mjerenja brzine)
- IRFZ44N MOSFET
- BC557 PNP tranzistor
- 10k i 1K otpornik
- 7805 Regulator
- 0,1uF
- Pritisnite tipku
- Breadboard
- Izvor napajanja (RPS)
- 9V baterija
Kako djeluje spiralna pištolj?
Osnovni princip koji stoji iza zavojnice je da će vodič koji nosi struju inducirati magnetsko polje oko njega, što je izjavio Faraday. Da bi se poboljšala jakost ovog magnetskog polja, vodič za struju je namotan u obliku zavojnice. Sada, kada je ovaj svitak napaja se stvara magnetsko polje oko njega koja je dovoljno jaka da privuče metala (ili neki drugi Ferro magnetski) komada aka projektila u nju.
Takav raspored privući će u njega projektil samo s jednog kraja, a kad stigne na drugi kraj, opet će biti privučen unutar zavojnice i tako će projektil nakon nekoliko oscilacija ostati unutar same zavojnice. To je zato što se tijekom procesa projektil magnetizira i djeluje kao magnet, tako da dokle god je magnetsko polje prisutno, projektil (magnet) će nastojati ostati samo u zavojnici. Ali pištolj zavojnice trebao bi iz njega lansirati projektil, pa bismo trebali koristiti senzor da provjerimo je li projektil stigao do drugog kraja zavojnice i kada zavojnicu treba isključiti, na taj će način projektil putovati istom brzinom i pobjeći iz zavojnice.
Možda zvuči jednostavno, ali složenost se može povećati upotrebom više od jedne zavojnice. Korištenjem više zavojnica može se povećati brzina projektila dok prolazi kroz zavojnicu. Još jedan izazovan zadatak je dobivanje dovoljno struje za zavojnicu. Zavojnica može trošiti između 5A i 10A na 24V, ovisno o broju zavoja i debljini zavojnice. Dakle, za izvor tako jake struje većina ljudi koristi veliki kondenzator da bi se nosila s tim. Ali u našem uputstvu kako bismo pojednostavili stvari , izradit ćemo jednostupanjsku zavojnicu i napajati je RPS jedinicom.
Kružni dijagram
Kompletna shema sklopa za ovu jednostupanjsku zavojnicu prikazana je na donjoj slici.
Kao što vidite, sklop je prilično jednostavan. Glavna komponenta u krugu je sama zavojnica; vidjet ćemo kako ćemo ga graditi u sljedećem naslovu. Zavojnica je pogon čine 24V napon napajanja čine našu RPS, ponuda je pod kontrolom (uključen) kroz N-Channel MSFET IRF544Z. Zaporni kabel tranzistora povlači se prema dolje kroz 10k otpornik (R1), a dioda D1 služi za zaobilaženje obrnute struje kada se zavojnica prazni.
MOSFET je N-kanalni i stoga ostaje isključen sve dok se prag napona vrata u ovom slučaju ne napaja 5V na zatik vrata. To se postiže pritiskom na tipku preko PNP tranzistora (BC557), kada se pritisne tipka, 5V se napaja na ulazni klin MOSFET-a i zavojnica je uključena. To će privući projektil i progurati ga kroz drugi kraj. Čim projektil dosegne drugi kraj, IR senzorosjetit će to i poslati 5V signal na osnovni pin PNP tranzistora kroz otpor za ograničavanje struje 1K. Ovo će otvoriti tranzistor i stoga će 5V na MOSFET biti odspojen, a zavojnica će također biti isključena. Stoga će projektil pobjeći iz zavojnice i biti lansiran. Napajanje od 5 V za napajanje IR senzora i okidanje tranzistora i MOSFET-a regulirano je IC-om regulatora napona 7805 iz 9V baterije.
Navijanje zavojnice
Kao što je ranije rečeno, najvažnija komponenta u ovom krugu je zavojnica. Prije nego što počnete navijati zavojnicu, trebali biste odlučiti koja će biti vaša veličina projektila, u mom slučaju koristim bitove odvijača kao projektile. Ali možete odabrati sve što ima Ferro magnetska svojstva. Nakon odabira projektila, moramo odabrati strukturu nalik cijevi s rupom, koja je dovoljna za proklizavanje projektila bez većeg trenja. Pokušao sam koristiti praznu olovku za ponovno punjenje i izvrsno mi je pošlo za rukom. Možete ga odabrati na temelju veličine vašeg projektila. Tada dužina cilindričnog postolja može biti do 5 cm. Napokon kupite i emajliranu bakrenu žicu srednje debljine, moja je debela 0,8 mm.
Nakon što sakupite sve potrebne materijale, pustite svoj omiljeni popis za reprodukciju i počnite navijati zavojnicu na vrh cilindrične baze. Pazite da se namot ne prevrne jedan na drugi i da se lako ne olabavi. Nakon završetka prvog sloja namota možete upotrijebiti izolacijsku traku (električnu traku) kako biste ga učvrstili na svom mjestu, a zatim slično počnite krilati drugi sloj na njemu. Imajte na umu da zavojnicu trebate navijati uvijek samo u jednom smjeru, ako ste započeli slijeva udesno nakon što ste stigli do kraja za prvi sloj, ponovno pokrenite s lijeve strane za namatanje drugog sloja. Ovaj korak možete ponavljati dok ne dosegnete 5-7 slojeva. Napravio sam oko 6 slojeva, pri čemu je svaki sloj imao otprilike 60 zavoja. Moj raspored zavojnica izgleda otprilike ovako prikazano na donjoj slici.Koristio sam dva diska s 3D ispisom (bijela boja) samo kako bih osigurao zavojnicu na mjesto, a nisu obavezni.
Rad s zavojnicama uvijek je izazov i treba ga pravilno navijati da bi ispravno radio, kao u projektu Tesla Coil, mnogi ljudi neće dobiti točan izlaz zbog nepravilnog namotavanja zavojnice.
Rad mini zavojnice
Nakon izgradnje zavojnice možete nastaviti s povezivanjem s ostatkom kruga pištolja zavojnice. Imajte na umu da zavojnica može trošiti čak 5A i stoga se dio zavojnice ne može graditi na pločici jer su ploče obično ocijenjene na samo 500 mA. Dakle, možete izraditi kompletan krug na perf ploči lemljenjem komponenata ili slijediti grubi način lemljenja dalekovoda izravno putem ploče, kao što sam učinio kao što je prikazano na donjoj slici.
Kao što vidite, zavojnicu napajaju regulirane kopče za napajanje (aligatorske kopče) kroz MOSFET čiji su klinovi izravno zalemljeni na žice. Zaporni kabel mosfet-a zahtijeva samo 5V i stoga se odvodi na ploču gdje je izgrađen preostali krug, uključujući regulator napona, tranzistor i prekidač. Maketa je powered by 9V bateriju iako je baterija isječke.
Da biste testirali projekt pištolja zavojnice, jednostavno stavite metalni komad u zavojnicu i pritisnite gumb na ploči s pločama. Ovo bi trebalo ispaliti projektil izvan zavojnice. Također pripazite da ne pritiskate gumb neprekidno, jer će to ponovno aktivirati zavojnicu nakon lansiranja projektila i može trajno oštetiti zavojnicu. Kompletni rad projekta nalazi se u videu.
Nadam se da ste izgradili projekt i pokrenuli ga. Ako imate bilo kakvih upita, možete ih ostaviti u odjeljku za komentare ispod ili ih objaviti na našim forumima radi ostalih tehničkih pitanja.