Как сделать пистолет с электромагнитной катушкой

Coil Gun, как думают многие (включая меня), - это не просто забавная игрушка с трубкой и несколькими катушками вокруг нее, которая может стрелять снарядами на определенное расстояние. Ученые из Sandia National Laboratories считают, что койлган может быть сконструирован для ускорения частиц с большей скоростью, которая достаточно высока, чтобы избежать земного притяжения. Да, вы не ослышались! Возможно, в будущем катушечная пушка может быть использована для запуска спутников. Возможно, есть люди, которые пробовали это, а также сейчас над этим работают. Помимо космических применений, военные, похоже, также заинтересованы в другой форме спиральной пушки, называемой рельсовой пушкой или железнодорожной пушкой, которая может стрелять снарядами.

Все это заинтересовало меня в создании моей собственной версии Coil Gun. Кроме того, очень приятно играть и наблюдать, как металлические снаряды вылетают из катушки одним нажатием кнопки. Прежде чем мы начнем, я хотел бы прояснить, что этот проект предназначен исключительно для образовательных целей, поэтому, если вы хотите создать это оружие, чтобы сбежать от этого хулигана в своей старшей школе, вам, вероятно, следует посетить психолога. В проекте также используются летающие металлические части и высокое напряжение, поэтому будьте осторожны при работе с ними. При этом давайте начнем.

Необходимые материалы

• Медный провод (эмалированный)
• ИК-датчик (тип измерения скорости)
• IRFZ44N МОП-транзистор
• BC557 PNP транзистор
• Резисторы 10 кОм и 1 кОм
• 7805 Регулятор
• 0,1 мкФ
• Нажать кнопку
• Макетная плата
• Источник питания (RPS)
• Батарея 9В

Как работает спиральный пистолет?

Основной принцип спиральной пушки заключается в том, что проводник с током индуцирует вокруг себя магнитное поле, что было заявлено Фарадеем. Для увеличения напряженности этого магнитного поля проводник с током наматывают в виде катушки. Теперь, когда эта катушка запитана, она создает вокруг себя магнитное поле, достаточно сильное, чтобы притягивать в нее металлические (или другие ферромагнитные) части, или снаряды.

Такое расположение будет притягивать снаряд в себя только с одного конца, а когда он достигнет другого конца, он снова будет притягиваться внутри катушки, и, таким образом, снаряд останется внутри самой катушки после нескольких колебаний. Это связано с тем, что во время процесса снаряд намагничивается и действует как магнит, поэтому, пока присутствует магнитное поле, снаряд (магнит) будет стремиться оставаться только внутри катушки. Но спиральный пистолет должен запускать снаряд из него, поэтому мы должны использовать датчик, чтобы проверить, достиг ли снаряд другого конца катушки, и когда катушка должна быть выключена, таким образом снаряд будет двигаться с той же скоростью и вырваться из катушки.

Это может показаться простым, но сложность может быть увеличена, если использовать более одной катушки. Используя несколько катушек, можно увеличить скорость снаряда, пока он проходит через катушку. Еще одна сложная задача - обеспечить достаточный ток для катушки. Катушка может потреблять от 5 до 10 А при 24 В в зависимости от количества витков и толщины катушки. Поэтому в качестве источника такого сильного тока большинство людей используют большой конденсатор, чтобы справиться с ним. Но в нашем руководстве, чтобы не усложнять задачу, мы построим одноступенчатый ружейный пистолет и запитаем его от блока RPS.

Принципиальная электрическая схема

Полная принципиальная схема этого одноступенчатого змеевика показана на изображении ниже.

Как видите, схема довольно проста. Основным компонентом схемы является сама катушка; мы увидим, как мы его построим, в следующем заголовке. Катушка находится под напряжением, образуют напряжение питания 24В формируют наш RPS, подача контролируется (переключается) через N-Channel MSFET IRF544Z. Вывод затвора транзистора опускается через резистор 10 кОм (R1), а диод D1 используется для обхода обратного тока при разряде катушки.

МОП-транзистор является N-канальным и, следовательно, остается выключенным до тех пор, пока пороговое напряжение затвора в этом случае не будет подано на вывод затвора. Это делается с помощью кнопки через транзистор PNP (BC557), когда кнопка нажата, на вывод затвора полевого МОП-транзистора подается 5 В, и катушка включается. Это привлечет снаряд и протолкнет его через другой конец. Как только снаряд достигнет другого конца, ИК-датчикобнаружит это и отправит сигнал 5 В на базовый вывод транзистора PNP через резистор ограничения тока 1 кОм. Это откроет транзистор, и, следовательно, 5V на MOSFET будет отключен, а катушка также отключится. Следовательно, снаряд вылетит из катушки и будет выпущен наружу. Напряжение 5 В для питания ИК-датчика и запуска транзистора и полевого МОП-транзистора регулируется микросхемой стабилизатора напряжения 7805 от батареи 9 В.

Намотка катушки

Как было сказано ранее, самым важным элементом в этой схеме является катушка. Перед тем, как начать наматывать катушку, вы должны решить, какого размера будет ваш снаряд, в моем случае я использую биты отвертки в качестве снарядов. Но вы можете выбрать все, что имеет ферромагнитные свойства. После выбора снаряда мы должны выбрать структуру, похожую на дырочную трубу, которой достаточно, чтобы снаряд скользил через нее без особого трения. Я попробовал использовать пустую ручку для заправки, и у меня она отлично сработала. Вы можете выбрать один в зависимости от размера вашего снаряда. Тогда длина цилиндрического основания может достигать 5 см. Наконец также приобретите медный эмалированный провод средней толщины, у меня толщина 0,8 мм.

Собрав все необходимые материалы, включите свой любимый плейлист и начните наматывать катушку на цилиндрическую основу. Убедитесь, что обмотки не нахлестываются одна на другую и не откручиваются. После зачистки первого слоя обмотки вы можете использовать изоляционную ленту (изоленту), чтобы закрепить ее на месте, а затем аналогичным образом начать обматывать второй слой поверх него. Обратите внимание, что вы всегда должны наматывать катушку только в одном направлении, если вы начали слева направо после достижения конца для первого слоя, начните снова слева для наматывания второго слоя. Вы можете повторять этот шаг, пока не получите 5-7 слоев. Я сделал около 6 слоев, каждый из которых имел примерно 60 витков. Расположение моей катушки выглядит примерно так, как показано на рисунке ниже.Я использовал два 3D-печатных диска (белого цвета), чтобы закрепить катушку на месте, они не являются обязательными.

Работать с катушками всегда сложно, и для правильной работы необходимо правильно намотать их, как в Tesla Coil Project, многие люди не могут получить правильный выход из-за неправильной намотки катушки.

Работа Mini Coil Gun

После сборки катушки вы можете приступить к подключению ее к остальной части схемы катушки. Имейте в виду, что катушка может потреблять до 5 А и, следовательно, часть катушки не может быть построена на макете, потому что макеты обычно рассчитаны только на 500 мА. Таким образом, вы можете построить полную схему на перфорированной плате, припаяв компоненты, или следовать грубому способу пайки линий высокой мощности непосредственно через макетную плату, как я сделал, как показано на рисунке ниже.

Как вы можете видеть, катушка получает питание от зажимов регулируемого источника питания (зажимы типа «крокодил») через МОП-транзистор, контакты которого напрямую припаяны к проводам. Для вывода затвора МОП-транзистора требуется только 5 В, и, следовательно, он помещается на макетную плату, где строится оставшаяся схема, включая регулятор напряжения, транзистор и переключатель. Макетный питаются от батареи 9V, хотя зажимы для аккумулятора.

Чтобы проверить проект катушечного пистолета, просто поместите металлическую деталь внутрь катушки и нажмите кнопку на макете. Это должно запустить снаряд за пределы катушки. Также убедитесь, что не нажимаете кнопку непрерывно, так как это снова активирует катушку после запуска снаряда и может навсегда повредить катушку. Полную работу проекта можно посмотреть на видео.

Надеюсь, вы создали проект и он заработал. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете оставить их в разделе комментариев ниже или опубликовать их на нашем форуме по другим техническим вопросам.