Coilgun
Download
1 / 30

COILGUN - PowerPoint PPT Presentation


  • 120 Views
  • Uploaded on

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.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'COILGUN' - henrik


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)



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: przepływu prądu po upływie pewnego

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 przepływu prądu po upływie pewnego

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.




Jak obliczy czas wy adowania
Jak obliczyć czas wyładowania? wzoru:

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 natężeniu niż średnie natężenie rozładowania. Zwracaliśmy uwagę na parametr

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 natężeniu niż średnie natężenie rozładowania. Zwracaliśmy uwagę na parametr

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? prostokątny, do jego wyprostowania wystarczy jedynie mostek Graetza. (nie potrzebujemy kondensatora filtrującego). Jednak uzyskamy o ok. 40V mniejsze napięcie po wyprostowaniu (uzyskaliśmy ok. 286V).

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

  • 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 prostokątny, do jego wyprostowania wystarczy jedynie mostek Graetza. (nie potrzebujemy kondensatora filtrującego). Jednak uzyskamy o ok. 40V mniejsze napięcie po wyprostowaniu (uzyskaliśmy ok. 286V).


ad