Simple bobine Gun, Mike - Blog de Tech
Remarque: Assurez-vous de lire également le poste de suivi pour voir la vitesse du projectile et quelques autres goodies.
Qu'est-ce qu'un pistolet à bobine?
Un pistolet de bobine utilise un solénoïde (bobines de fil enroulé étroitement ensemble) pour créer un champ magnétique. Ce champ magnétique attire un matériau ferromagnétique au cours d'une forte, une brève décharge de courant (habituellement produit par un condensateur.) Le projectile veut aller et rester au milieu du solénoïde en raison du champ magnétique induit, mais au moment où le projectile obtient au milieu des enroulements, le condensateur est complètement déchargé et aucun champ magnétique existe plus. Par conséquent, le projectile ne s'arrête pas, mais continue voyager à travers le solénoïde au lieu d'arrêter au milieu de celui-ci.
Pièces nécessaires pour construire un pistolet à bobine
fusils Coil sont étonnamment pas cher et facile à construire. Voici les parties minimales nécessaires:
- Appareil-photo jetable avec flash.
- Beaucoup de fil magnétique (fil magnétique semble nu, mais il a en fait un revêtement isolant très mince dessus.)
- Fil pour connecter les composants ensemble.
- Stylo.
- BB ou tige en acier (avec un diamètre qui correspond dans le boîtier de stylo.)
- un interrupteur à bouton-poussoir ( « bouton-poussoir » = uniquement lorsque vous appuyez sur elle.)
C'est tout ce dont vous avez besoin! Si vous souhaitez obtenir quelques goodies supplémentaires, vous pouvez également obtenir ce qui suit (si vous ne les avez pas déjà):
- 2 rondelles, où le trou est à peine plus grand que le diamètre de l'enveloppe du stylo.
- Écrou et un boulon en plastique. où l'extrémité filetée du boulon glisse facilement dans l'enveloppe du stylo, et l'écrou est plus grande que le boîtier de stylo.
- Ruban électrique.
- Pistolet à colle chaude (et de la colle)
- Morceau de bois.
- Différents supports et des vis pour fixer les composants de canon de la bobine de la pièce de bois.
- 2 opto-interrupteurs (pour déterminer la vitesse du projectile à sa sortie du canon de la bobine.)
- Certaines résistances.
- Un interrupteur marche-arrêt.
- Pizza (Le travail est toujours plus amusant quand vous avez un peu de nourriture à proximité!)
Il est intéressant de savoir comment le circuit flash fonctionne. Ce que je ne l'avais pas réalisé avant était que le 300 V sur le condensateur est toujours connecté au flash. Le flash ne s'éteint pas, cependant, jusqu'à ce que sa plaque arrière (la partie réfléchissante) a une haute tension introduite à elle (supérieure à 4000 V.) Veuillez lire à ce sujet à Howstuffworks. Le circuit flash utilise un petit transformateur pour atteindre 4000 V pour la plaque arrière, mais il est inutile de nous parce que le 4000 V a presque pas de courant. Nous avons besoin d'un courant élevé pour rendre notre pistolet à bobine fonctionne bien, ce qui est la raison pour laquelle le condensateur est si important.
Pour la bobine, commencez par démonter le stylo et en ne conservant que l'arbre de stylo creux. Ensuite, la colle à chaud une rondelle dans le milieu du manche de crayon, puis la colle à chaud l'autre rondelle d'environ un pouce de la première rondelle. Les rondelles garderont la bobine ensemble.
Ensuite, raccorder la bobine au circuit de flash en connectant un conducteur de câble à l'interrupteur à bouton-poussoir, et l'autre fil conducteur au conducteur de condensateur qui ne sont pas connectés au commutateur. Je recommande d'utiliser un interrupteur « bouton-poussoir » - où le commutateur est engagé uniquement lorsque vous appuyez sur, et est débrayé le moment où vous arrêtez le pousser. Cela aide à vous assurer de ne pas laisser accidentellement le pistolet à bobine sur et vider votre batterie.
C'est tout! Vous pouvez tester votre pistolet à bobine en insérant le projectile dans le canon de la bobine, tourner sur le circuit flash, en attendant la LED sur le circuit pour éclairer (ce qui signifie que le condensateur est chargé jusqu'à,) puis lancer le projectile en appuyant le bouton-poussoir. Voici une vidéo de nous tirer dessus notre pistolet à bobine:
Nous avons également utilisé quelques-uns des articles dans les « goodies supplémentaires » listes de courses ci-dessus pour rendre les tests plus facile et de mesurer la vitesse du projectile, mais je vais décrire ce dans un autre poste plus tard (cliquez ici pour le poste de suivi).
Vous ne pouvez pas obtenir un appareil photo jetable? L'utilisation d'un appareil photo jetable est sans aucun doute le moins cher, plus rapide et plus simple de le faire. faites-vous pour une classe, et ils ne sont pas ce qui vous permet d'utiliser des circuits pré-faits?
Pour répondre à votre question: oui, vous pouvez faire un vous-même, sans l'aide d'un appareil photo jetable. Vous aurez besoin d'obtenir un condensateur similaire à ceux utilisés dans les appareils photo jetables - qui peut gérer très haute tension (200 - 300 V) et qui peut gérer la décharge très rapide.
La clé est alors de connecter le gros condensateur en série avec un interrupteur et la bobine enroulée pour que le tube de canon de la bobine, en formant un circuit complet. (Vous pouvez également une grande résistance de valeur entre les bornes du condensateur pour drainer lentement le bouchon si elle n'est pas utilisé.) Utiliser des diodes pour la pompe de charge de diriger la charge sur le couvercle de la pompe de charge.
Bonne question. Préparez-vous à ma réponse à long ...
Oui, vous pouvez câbler plusieurs bouchons sur le circuit. Cependant, vous devez savoir ce que votre objectif final est à faire cela. Vous avez le choix entre le câblage des bouchons en série, parallèle ou série + configurations parallèles. Lorsque l'on considère chacun d'eux, l'objectif final devrait être d'avoir le possible courant le plus élevé par l'inducteur (à savoir un fort champ magnétique), tout en même temps faire en sorte que les condensateurs se décharger complètement à la même époque que le cours du projectile de fer au milieu du solénoïde (par exemple pas beaucoup avant et certainement pas après avoir atteint le centre). Permettez-moi d'expliquer cela un peu, alors il sera plus évident que les effets des condensateurs supplémentaires auront. La raison de bouchons entièrement déchargés en même temps le fer atteint le milieu est parce que le fer est attiré vers le centre du solénoïde lorsque la décharge des condensateurs (à savoir lorsque le courant d'entraînement à travers la bobine d'induction du champ magnétique centrée autour du milieu de l'électro-aimant).
Il devient un compromis. Si les condensateurs se déchargent trop lentement alors le champ magnétique sera toujours présent après le fer parvient à passer le centre de l'électro-aimant, qui va ralentir le fer vers le bas, car il est toujours attiré par le centre de l'électro-aimant. Si les condensateurs se déchargent trop vite alors l'accélération du fer se terminera avant qu'il ne soit au centre de l'électro-aimant, ce qui signifie qu'une partie de cette distance physique avant le centre de l'électro-aimant a été gaspillée car il n'a pas été utilisé pour l'accélération.
Je vais répondre à chacun de ces (série, parallèle, combiné) individuellement.
Série + parallèle:
Ceci est une bonne idée pour combiner les effets positifs de la série et parallèle. La meilleure approche ici serait de savoir combien de bouchons que vous voulez utiliser, ensuite déterminer quelle vitesse vous voulez et ce que la résistance à l'air du fer sera à cette vitesse. Ensuite, vous pouvez calculer ce que la force est nécessaire à partir du champ magnétique et la durée de cette force doit être exercée, etc. Si vous ne voulez pas faire tous les calculs puis d'essais et d'erreurs serait probablement fonctionner assez bien, aussi. Tout ce qui fait aller plus vite, tout simplement continuer à faire plus que jusqu'à ce qu'il ne va pas plus vite plus.
Par conséquent, ma déclaration sur la configuration de série, en supposant la même tension que pour un plafond unique, devrait indiquer que l'accumulateur d'énergie diminue de moitié parce que la capacité équivalente est à moitié. Cela signifie que le temps de décharge reste la même que pour un plafond unique.
Si vous faites affaire avec la même tension quelle que soit la configuration que vous, vous êtes plus limité dans la façon dont vous pouvez modifier le temps de décharge sans introduire d'autres pertes (par exemple comme l'ajout d'une résistance série, ce qui est une mauvaise idée). Je pense que le meilleur pari est juste pour coller avec l'ajout de condensateurs en parallèle, et acheter les capsules avec délibérément ESR que vous voulez - assurez-vous que les bouchons que vous obtenez peut gérer le courant et la tension que vous avez affaire.
Veuillez également prendre note que l'inducteur créé avec l'électro-aimant aura une certaine résistance, et qui limitera aussi le courant qui peut être atteint. Résistance de la bobine = wireLength * wireResistivity / wireCrossArea. La valeur d'inductance de la bobine sera également jouer un rôle dans ce que vous pouvez faire. Cependant, pour plus de simplicité, vous pouvez probablement vous soucier des condensateurs (et leur tension / courant nominal) pour essayer de réaliser ce que vous voulez.
Vous avez raison d'avoir à se soucier du fil ou de fusion d'isolation. Une bonne règle est de maintenir le courant à travers le fil à moins de 500 A / (cm 2) (le courant par unité de surface en coupe transversale du fil). Dans les images dans mon post, il est évident que le fil est très petit, probablement 28 AWG ou pire. À titre de référence, 28 AWG a une section transversale de 0,00081 cm 2. si vous voulez limiter le courant à travers 28 AWG fil à moins de 0,4 A. De plus, ce serait une bonne idée de calculer la résistance du fil (il sera relativement élevé) pour connaître la dissipation de puissance et de l'élévation de la température dans le fil pour vous assurer que l'isolation est coté pour la température résultante.
En ce qui concerne le champ magnétique, je pense que l'image de Wikipedia que vous faites référence montre en fait assez bien que le champ magnétique le plus fort (à savoir la plus concentrée) est au milieu de la bobine. Les flèches sur la figure indiquent la direction du champ magnétique, pas la direction de la force exterted sur le projectile de fer. Le fer est spécial parce que quand il se rapproche d'un champ magnétique, il alignera ses propres dipôles pour attirer à ce champ magnétique, de sorte que la direction du champ magnétique n'affecte pas la direction de la force sur le fer.
Cela signifie que tant que le projectile de fer n'est pas dans le centre de la bobine de fil, il sera attiré par le centre de la bobine de fil. Cela signifie aussi que, tant que le projectile se déplace en ligne droite vers le centre, il gardera acclerating (en négligeant la résistance à l'air) jusqu'à ce qu'il atteigne le centre - après quoi le projectile oscillerait et d'autre du point central si le magenetic domaine était encore présent. Voilà pourquoi vous voulez que le champ magnétique en aller (c.-à-ont les capacités déchargées ou déconnecté), dès que le projectile atteint le centre afin qu'il continue à aller de l'avant au lieu de osciller et à venir à un repos au milieu de la bobine .
L'autre chose à considérer est que même en ajoutant plusieurs condensateurs en parallèle pour réduire l'ESR et augmenter le courant, il y a encore une limite physique à la hauteur du courant sera parce que la longueur du fil utilisé pour les enroulements a une résistance. Le courant sera limité, peu importe quoi, I = V (condensateurs) / R (fil).
Cette méthode pourrait avoir l'effet que vous voulez, mais seulement si vous le faites correctement. Il est essentiellement ce que le circuit flash de l'appareil est déjà fait, mais juste d'une manière différente. Vous devez considérer quelques choses d'abord.
Une haute tension est importante car elle va plus générer rapidement un courant élevé à travers l'électro-aimant. Un fort courant dans le solénoïde est important parce que la force du champ magnétique est proportionnel au courant.
Donc, vous voulez essentiellement une haute tension, que votre lien vous indique comment faire. Vous voulez un courant élevé, de sorte que vous avez besoin d'un condensateur qui a une faible résistance série efficace (ESR). Même avec le faible ESR, il doit prendre un certain temps pour décharger de telle sorte que le projectile accélère pour une période plus longue, ce qui signifie que vous avez besoin d'un condensateur qui peut stocker beaucoup d'énergie (à savoir haute tension et haute valeur de capacité).
Si je devais utiliser une batterie de tension higer, serait-il plus rapide lors de l'ajout de charge plus des condensateurs? Y aurait-il une différence de vitesse en ajoutant plus de condensateurs?
Oui, en utilisant une tension plus élevée devrait charger plus rapidement. Cependant, il pourrait être mauvais d'utiliser une tension plus élevée si le transformateur élévateur de tension n'est pas pour la tension que vous souhaitez utiliser. Vous avez à vous soucier à la fois la densité de courant dans les bobines de fil du transformateur et la densité de flux dans la bobine du transformateur:
En général, les tensions de condensateur plus élevées seront mieux, aussi longtemps qu'ils sont capables de décharger une quantité importante de courant pendant un temps relativement long. Cela signifie très haute tension nominale du condensateur et une valeur de capacité très élevée (la combinaison de ceux-ci à des qualités habituellement = $$$).
Ma recommandation est d'obtenir plusieurs condensateurs avec une très faible résistance série efficace (ESR) et de les mettre en série. Cependant, cela suppose que vous générez une tension beaucoup plus élevée que celle qui serait utilisée pour un seul condensateur puisque vous devez charger tous les condensateurs de la série ensemble. Si vous mettez les condensateurs en série, alors vous pouvez les charger un à la fois d'abord, puis les connecter en série. Vous aurez également besoin de renforcer l'inducteur pour le courant a augmenté à travers elle.
Il est important d'obtenir des pièces qui sont pour accommoder la tension et le courant auquel vous serez les soumettre.
Hey je prévois de faire un pistolet à bobine avec cinq 200V 470 condensateurs uF connectés en parallèle, cela va bien fonctionner ou que je dois faire quelque chose de différent? Répondez, s'il vous plaît….