Coilgun
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 30

COILGUN PowerPoint PPT Presentation


  • 87 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

COILGUN. Działo elektromagnetyczne. Jak to działa?. Kiedy przez cewkę płynie prąd, p owstaje pole magnetyczne. Ciało, które jest ferromagnetykiem, znajduje się w środku cewki. Pod wpływem pola magnetycznego pocisk doznaje przyspieszenia i wylatuje z cewki. Schemat ideowy.

Download Presentation

COILGUN

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Coilgun

COILGUN

Działo elektromagnetyczne


Jak to dzia a

Jak to działa?

Kiedy przez cewkę płynie prąd,

powstaje pole magnetyczne.

Ciało, które jest ferromagnetykiem,

znajduje się w środku cewki.

Pod wpływem pola magnetycznego pocisk

doznaje przyspieszenia i wylatuje z cewki.


Schemat ideowy

Schemat ideowy

Źródło zasilania

Kondensatory

Sterownik

(Tyrystor SCR)

Cewka


Co u yli my do budowy

Co użyliśmy do budowy?

  • Przetwornicę 12V DC – 230V AC (impulsowa)

  • Akumulator żelowy 12V

  • Kondensatory 4700uF 350V

  • Tyrystor SCR 800V 55A

  • Cewka powietrzna

  • Mostek Graetza

  • Microswitch

  • Diody prostownicze 300V 6A


Schemat blokowy

Schemat blokowy

Miernik

Akumulator

Przetwornica

Kondensatory

Cewka

Tyrystor

Microswitch


Schemat elektroniczny kt rym si inspirowali my

Schemat elektroniczny(którym się inspirowaliśmy)


Z jakimi problemami si spotkali my

Z jakimi problemami się spotkaliśmy?


Si a hamuj ca pocisk

Siła hamująca pocisk

Kiedy pocisk znajduje się między początkiem a środkiem cewki, doznaje przyspieszenia. Kiedy jest w środku niej, nie działają na niego żadne siły. W sytuacji, gdy pocisk znajduje się między środkiem a końcem cewki, jest hamowany.

Problem: przy zbyt dużej pojemności kondensatorów pocisk uzyskiwał mniejszą prędkośćlub był wyrzucany w przeciwna stronę.


Coilgun

Pierwszy pomysł, który się pojawił, to wyłączenie przepływu prądu po upływie pewnego

czasu (układ z timerem NE555) :

Microswitch

Cewka

Tyrystor

Tyrystor

Opóźnienie sygnału (timer)

Głównym problemem tego

rozwiązania jest to, że sztuczne

dobranie czasu ,,na oko’’ nie sprawdzi

się, gdy użyjemy innego pocisku

w innych warunkach.

Kondensatory


Coilgun

Postanowiliśmy postawić na prostotę:

dobraliśmy taka pojemność kondensatorów,

przy której impuls będzie trwać jedynie do czasu,

w którym pocisk dotrze do środka cewki.

Do dyspozycji mieliśmy 6 kondensatorów (każdy o pojemności 4700uF). Drogą doświadczeń wywnioskowaliśmy, że najlepszy efekt można uzyskać przy 2 kondensatorach połączonych równolegle (C = 9400uF).


Wytrzyma o tyrystora

Wytrzymałość tyrystora

Podczas rozładowania kondensatora płynie duży ładunek w małym odstępie czasu. W związku z tym natężenie będzie bardzo duże.

Musieliśmy dobrać tyrystor, który wytrzyma

natężenie wyładowania.


Coilgun

Wartość ładunku można łatwo obliczyć ze wzoru na pojemność kondensatora:

C = Q/U


Coilgun

Energię zgromadzoną w kondensatorze można obliczyć ze wzoru:

E=


Jak obliczy czas wy adowania

Jak obliczyć czas wyładowania?

Nasz układ ideowo uprościć można do układu Kondensator-Cewka. Cewka posiada rezystancje (dokładnie 0.6 omów), czyli możemy sprowadzić to do układu Kondensator-Rezystor.

Możemy więc użyć wzoru na czas rozładowania kondensatora przez rezystor:


Coilgun

Znając czas i ładunek możemy z łatwością wyznaczyć natężenie prądu:

I = Q/t

Jednak jest to wartość średnia, gdyż prąd wyładowania nie jest stały:


Coilgun

Musieliśmy więc dobrać tyrystor o trochę większym natężeniu niż średnie natężenie rozładowania. Zwracaliśmy uwagę na parametr dI/dt (max wartość natężenia w małej jednostce czasu). Dla bezpieczeństwa wybraliśmy tyrystor o charakterystyce dI/dt = 100A.


Pocisk

Pocisk

Im większa zdolność magnesowania się ferromagnetyku, tym większe przyspieszenie uzyska. Idealnym pociskiem byłoby czyste żelazo. Jednak trudno jest stwierdzić ilość żelaza w pocisku (często wykonuje się stopy). W doborze pocisku porównywaliśmy ciała o tej samej masie, wybierając ten, który był mocniej przyciągany przez magnes. Dla najlepszego efektu pocisk powinien mieć długość równą połowie długości cewki.


Adowanie si kondensator w

Ładowanie się kondensatorów

Założyliśmy, że działo ma być przenośne, czyli nie uzależnione od dostępu do sieci elektrycznej.

Oparliśmy się na akumulatorze 12V.

Aby uzyskać wysokie napięcie rzędu 200-300V,

użyliśmy przetwornicy. Generuje ona prąd impulsowy:


Coilgun

Dzięki temu, że przetwornica generuje prąd zmienny prostokątny, do jego wyprostowania wystarczy jedynie mostek Graetza. (nie potrzebujemy kondensatora filtrującego). Jednak uzyskamy o ok. 40V mniejsze napięcie po wyprostowaniu (uzyskaliśmy ok. 286V).

Główną wadą tego rozwiązania jest czas potrzebny na naładowanie kondensatorów (ok. 5min).

Dzieje się tak, ponieważ przetwornica generuje prąd o małym natężeniu.


Co dalej

Co dalej?

Planujemy rozbudować działo; chcemy uzyskać 3-stopniowy coilgun: na każda cewkę użyjemy 2 kondensatorów 4700uF.

Sygnał do wyzwolenia impulsu będzie pochodził z bramki optycznej (fotodioda).

Udoskonalimy system ładowania, zwiększając maksymalne natężenie i napięcie (cel: 340V, jak najszybsze ładowanie się kondensatorów)


Problemy broni elektromagnetycznej

Problemy broni elektromagnetycznej

  • Obecnie ludzkość nie dysponuje wystarczająco wydajnymi źródłami energii, np. działo, które dorównywałoby konwencjonalnemu karabinowi wyborowemu, musiałoby mieć źródło zasilania wielkości wagonu.

  • Niezwykle trudno jest zaprojektować sterownik, który wytrzymywałby potężne wyładowania z kondensatorów oraz wysokie napięcia. Co więcej, trudno jest zaprojektować odpowiednie do tego celu kondensatory.

  • Silne pole elektromagnetyczne byłoby skrajnie niebezpieczne dla zdrowia człowieka, który obsługiwałby urządzenie.

  • Sprawność podobnych układów wynosi zaledwie kilka procent.


Koniec

KONIEC


  • Login