Coilgun SGP33 - Οδηγίες πλήρους συναρμολόγησης και δοκιμής: 12 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτό το σεμινάριο περιγράφει τον τρόπο συναρμολόγησης των ηλεκτρονικών του πηνίου που φαίνεται σε αυτό το βίντεο:

Συναρμολόγηση SGP-33 Youtube

Υπάρχει επίσης ένα βίντεο όπου το βλέπετε σε δράση στην τελευταία σελίδα αυτού του σεμιναρίου. Ορίστε ο σύνδεσμος.

Τα PCB για αυτό το demo παρέχονται ευγενικά από το JLCPCB. COM

Ο στόχος ήταν να κατασκευαστεί ένα πιστόλι μονής βαθμίδας που είναι ελαφρύ, έχει καλή απόδοση και χρησιμοποιεί κοινά διαθέσιμα ανταλλακτικά σε λογική τιμή.

Χαρακτηριστικά:

- Μονή σκηνή, μονή βολή

- Ρυθμιζόμενο πλάτος παλμού ενεργοποίησης πηνίου

- Πηνίο με κινητήρα IGBT

- Μονός πυκνωτής 1000uF/550V

- Η υψηλότερη ταχύτητα που λαμβάνεται 36m/s, θα εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητες του πηνίου και του βλήματος και τη γεωμετρία

- Ο χρόνος αρχικής φόρτισης περίπου 8 δευτερόλεπτα, ο χρόνος επαναφόρτισης εξαρτάται από τον χρόνο εκφόρτισης, στο παράδειγμα βίντεο είναι 5 δευτερόλεπτα

Το συνολικό κόστος μόνο για ηλεκτρονικά ανταλλακτικά είναι περίπου 140 δολάρια ΗΠΑ, εξαιρουμένου του χάλκινου σύρματος/ βαρελιού για το πηνίο.

Σε αυτό το σεμινάριο θα περιγράψω μόνο τον τρόπο συναρμολόγησης του PCB.

Θα σας δώσω επίσης όλες τις άλλες πληροφορίες για να αξιοποιήσετε στο έπακρο αυτό το κύκλωμα χωρίς να το ανατινάξετε.

Δεν θα δώσω λεπτομερή περιγραφή του μηχανικού συγκροτήματος, καθώς πιστεύω ότι θα μπορούσε να βελτιωθεί / τροποποιηθεί. Θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε τη φαντασία σας για αυτό το μέρος.

Βήμα 1: Προειδοποίηση

ΠΡΟΣΟΧΗ:

Βεβαιωθείτε ότι έχετε διαβάσει και κατανοήσει αυτήν την ενότητα!

Το κύκλωμα φορτίζει έναν πυκνωτή στα 525V περίπου. Εάν αγγίξετε τους ακροδέκτες ενός τέτοιου πυκνωτή με γυμνά χέρια, μπορείτε να βλάψετε σοβαρά τον εαυτό σας. Επίσης (αυτό είναι λιγότερο επικίνδυνο αλλά πρέπει ωστόσο να αναφερθεί), το υψηλό ρεύμα που μπορούν να παρέχουν μπορεί να δημιουργήσει σπινθήρες και να εξατμίσει λεπτά καλώδια. Επομένως, φοράτε πάντα προστασία ματιών!

Τα γυαλιά ασφαλείας είναι απαραίτητα

Ο πυκνωτής διατηρεί τη φόρτιση ακόμη και μετά την απενεργοποίηση του κύριου διακόπτη. Πρέπει να αποφορτιστεί ΠΡΙΝ εργαστείτε στο κύκλωμα !!!

Δεύτερον, θα χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια που περιέχεται στον πυκνωτή και θα τη μετατρέψουμε σε κινητική ενέργεια ενός βλήματος. Παρόλο που η ταχύτητα αυτού του βλήματος είναι χαμηλή, μπορεί να σας βλάψει (ή κάποιον άλλο), επομένως χρησιμοποιήστε τους ίδιους κανόνες ασφαλείας όπως όταν εργάζεστε με ηλεκτρικά εργαλεία ή κάνετε οποιαδήποτε άλλη μηχανική εργασία.

Οπότε ΠΟΤΕ μην το στρέφετε σε ένα άτομο όταν είναι φορτωμένο και φορτισμένο, χρησιμοποιήστε την κοινή λογική.

Βήμα 2: Εργαλεία και Απαιτήσεις στο χώρο εργασίας

Απαιτούμενες δεξιότητες:

Εάν είστε εντελώς νέοι στα ηλεκτρονικά, τότε αυτό το έργο δεν είναι για εσάς. Απαιτούνται οι ακόλουθες δεξιότητες:

- Δυνατότητα συγκόλλησης συσκευών στήριξης επιφάνειας, συμπεριλαμβανομένων IC, πυκνωτών και αντιστάσεων

- Δυνατότητα χρήσης πολύμετρου

Εργαλεία που απαιτούνται (το ελάχιστο):

- Λεπτή μύτη / μεγάλη μύτη συγκόλλησης

- Σύρμα συγκόλλησης

- Liquid Flux ή στυλό ροής

- Πλέξη αποκόλλησης

- Μεγεθυντικός φακός για επιθεώρηση αρμών συγκόλλησης ή μικροσκόπιο

- Ωραία τσιμπιδάκια

- Πολύμετρο για τη μέτρηση της τάσης σύνδεσης DC (525VDC)

Προτεινόμενα εργαλεία (προαιρετικά)

- Ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό

- Παλιοσκόπιο

- Σταθμός αποκόλλησης θερμού αέρα

Προετοιμασία του χώρου εργασίας και γενικές συστάσεις εργασίας:

- Χρησιμοποιήστε ένα καθαρό τραπέζι, κατά προτίμηση όχι πλαστικό (για να αποφύγετε προβλήματα με στατική φόρτιση)

- Μη χρησιμοποιείτε ρούχα που δημιουργούν / συσσωρεύουν εύκολα φόρτιση, (αυτό είναι που δημιουργεί σπινθήρες όταν το αφαιρείτε)

- Δεδομένου ότι σχεδόν κανείς δεν έχει ασφαλή χώρο εργασίας για ESD στο σπίτι, σας συνιστώ να κάνετε τη συναρμολόγηση σε ένα βήμα, δηλαδή να μην μεταφέρετε λογικά εξαρτήματα (όλοι οι ημιαγωγοί μόλις τα βγάλετε από τη συσκευασία). Τοποθετήστε όλα τα εξαρτήματα στο τραπέζι και ξεκινήστε.

- Ορισμένα εξαρτήματα είναι αρκετά μικρά, όπως αντιστάσεις και πυκνωτές σε συσκευασίες 0603, μπορούν εύκολα να χαθούν, βγάζοντας μόνο ένα τη φορά από τη συσκευασία τους

- Το IC φορτιστή σε πακέτο TSSOP20 είναι το πιο δύσκολο μέρος για συγκόλληση, έχει κλίση 0,65 mm (απόσταση μεταξύ των ακίδων), η οποία απέχει πολύ από το μικρότερο πρότυπο της βιομηχανίας, αλλά μπορεί να είναι δύσκολο για κάποιον λιγότερο έμπειρο. Εάν δεν είστε σίγουροι ότι θα σας συνιστούσα να εκπαιδεύσετε πρώτα τη συγκόλληση σε κάτι άλλο αντί να απορρίψετε το PCB σας

Και πάλι, ολόκληρη η διαδικασία συναρμολόγησης PCB εμφανίζεται στο βίντεο που αναφέρεται στην πρώτη σελίδα αυτού του σεμιναρίου

Βήμα 3: Διάγραμμα

Σε αυτήν την ενότητα θα δώσω μια επισκόπηση του κυκλώματος. Διαβάστε το προσεκτικά, αυτό θα σας βοηθήσει να αποφύγετε ζημιές στον πίνακα που μόλις συναρμολογήσατε.

Στα αριστερά θα συνδεθεί η μπαταρία. Βεβαιωθείτε ότι είναι χαμηλότερη από 8V υπό όλες τις συνθήκες, διαφορετικά το κύκλωμα του φορτιστή μπορεί να υποστεί ζημιά!

Οι μπαταρίες που χρησιμοποίησα είναι 3,7V αλλά θα έχουν τάση μεγαλύτερη από 4V όταν βρίσκονται σε πολύ μικρό φορτίο, επομένως θα έδιναν τάση μεγαλύτερη από 8V στο φορτιστή πριν ξεκινήσει. Μη ρισκάροντας, υπάρχουν δύο διόδους schottky σε σειρά με την μπαταρία για να πέσει η τάση κάτω από τα 8V. Χρησιμεύουν επίσης ως προστασία έναντι ανεστραμμένων μπαταριών. Χρησιμοποιήστε επίσης μια ασφάλεια 3 έως 5Α σε σειρά, αυτή μπορεί να είναι μια ασφάλεια χαμηλής τάσης όπως αυτές που χρησιμοποιούνται στα οχήματα. Για να αποφύγετε την εξάντληση της μπαταρίας όταν το πιστόλι δεν χρησιμοποιείται, συνιστώ να συνδέσετε έναν κύριο διακόπτη τροφοδοσίας.

Η τάση της μπαταρίας στους ακροδέκτες εισόδου PCB πρέπει να είναι μεταξύ 5V και 8V ανά πάσα στιγμή για να λειτουργεί σωστά το κύκλωμα.

Το τμήμα ελέγχου περιέχει προστασία από υπέρταση και 3 κυκλώματα χρονοδιακόπτη. Ο χρονοδιακόπτης IC U11 με LED1 που αναβοσβήνει υποδεικνύει ότι η εντολή ενεργοποίησης του κυκλώματος φορτιστή είναι ενεργή. Ο χρονοδιακόπτης IC U10 καθορίζει το πλάτος του παλμού εξόδου. Το πλάτος του παλμού μπορεί να ρυθμιστεί με ποτενσιόμετρο R36. Με τιμές R8 και C4/C6 σύμφωνα με το BOM το εύρος είναι: 510us έως 2,7ms. Εάν χρειάζεστε πλάτη παλμών εκτός αυτού του εύρους, αυτές οι τιμές μπορούν να προσαρμοστούν όπως θέλετε.

Το Jumper J1 μπορεί να είναι ανοιχτό για αρχικές δοκιμές. Η εντολή ενεργοποίησης του κυκλώματος φορτιστή περνάει από αυτόν τον βραχυκυκλωτήρα (θετική λογική, δηλαδή 0V = φορτιστής απενεργοποιημένος, VBAT = ενεργοποιημένος φορτιστής).

Το επάνω μεσαίο τμήμα περιέχει το κύκλωμα του φορτιστή πυκνωτή. Το μέγιστο όριο ρεύματος μετασχηματιστή είναι 10Α, αυτό το ρεύμα έχει διαμορφωθεί με την αντίσταση αίσθησης ρεύματος R21 και δεν πρέπει να αυξηθεί, διαφορετικά ενδέχεται να διακινδυνεύσετε να κορεστεί ο πυρήνας του μετασχηματιστή. Η κορυφή 10Α οδηγεί σε λίγο περισσότερο από 3Α μέσο ρεύμα από την μπαταρία, το οποίο είναι εντάξει για τις μπαταρίες που χρησιμοποίησα. Εάν επιθυμείτε να χρησιμοποιήσετε άλλες μπαταρίες που δεν μπορούν να παρέχουν αυτό το ρεύμα, θα χρειαστεί να αυξήσετε την τιμή της αντίστασης R21. (αυξήστε την τιμή της αντίστασης R21 για να μειώσετε το μέγιστο ρεύμα του μετασχηματιστή και κατά συνέπεια το μέσο ρεύμα από την μπαταρία)

Η τάση εξόδου του κύριου πυκνωτή μετριέται με έναν συγκριτή. Ενεργοποιεί το LED2 όταν η τάση είναι πάνω από περίπου 500V και απενεργοποιεί το φορτιστή όταν η τάση είναι πάνω από 550V σε ένα γεγονός υπέρτασης (αυτό δεν πρέπει να συμβεί ποτέ).

ΠΟΤΕ ΔΥΝΑΜΕΤΕ ΤΟ ΦΟΡΤΙΣΤΗ ΧΩΡΙΣ ΤΟΝ ΚΥΡΙΟ ΠΥΓΜΑΤΟΠΟΙΗ ΣΥΝΔΕΘΕΜΕΝΟ ΣΤΟΝ ΚΥΚΛΩΜΑ. Αυτό μπορεί να προκαλέσει ζημιά στο IC του φορτιστή.

Το τελευταίο κύκλωμα είναι το κύκλωμα γέφυρας που αποφορτίζει τον πυκνωτή μέσω δύο IGBT στο φορτίο / το πηνίο.

Βήμα 4: Επιθεώρηση PCB

Ελέγξτε πρώτα το PCB για οτιδήποτε ασυνήθιστο. Έρχονται πραγματικά επιθεωρημένοι και ηλεκτρικά ελεγμένοι από τον κατασκευαστή, αλλά είναι πάντα καλή ιδέα να διπλασιάζετε τον έλεγχο πριν από τη συναρμολόγηση. Δεν είχα ποτέ κανένα πρόβλημα, ήταν απλώς μια συνήθεια.

Μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία Gerber εδώ:

να τα ανεβάσετε σε έναν κατασκευαστή PCB όπως το OSHPARK. COM ή το JLCPCB. COM ή σε οποιοδήποτε άλλο.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση

Κατεβάστε το αρχείο BOM του Excel και τα δύο αρχεία pdf για τη θέση του στοιχείου

Συναρμολογήστε πρώτα το μικρότερο PCB που συγκρατεί τον μεγάλο ηλεκτρολυτικό πυκνωτή. Δώστε προσοχή στη σωστή πολικότητα!

Οι κεφαλίδες 90 μοιρών που θα συνδέσουν αυτό το PCB με το κύριο PCB μπορούν να τοποθετηθούν στην επάνω ή κάτω πλευρά, ανάλογα με τη μηχανική σας διάταξη.

ΜΗΝ κολλήσετε ακόμα τις κεφαλίδες στο κύριο PCB, είναι δύσκολο να αφαιρεθούν. Συνδέστε δύο κοντά καλώδια παχύτερα από το AWG20 μεταξύ των δύο PCB.

Στον κύριο PCB συναρμολογήστε πρώτα το IC φορτιστή που είναι το πιο δύσκολο μέρος αν δεν το έχετε συνηθίσει. Στη συνέχεια, συναρμολογήστε τα μικρότερα εξαρτήματα. Θα εγκαταστήσουμε πρώτα όλους τους πυκνωτές και τις αντιστάσεις. Η ευκολότερη μέθοδος είναι να βάλετε λίγη κόλλα σε ένα μαξιλάρι και μετά να κολλήσετε το εξάρτημα με τη βοήθεια του τσιμπιδάκι σε αυτό το μαξιλάρι πρώτα. Δεν έχει σημασία πώς φαίνεται ο σύνδεσμος συγκόλλησης σε αυτό το σημείο, αυτό χρησιμεύει μόνο για να το στερεώσετε στη θέση του.

Στη συνέχεια κολλήστε το άλλο μαξιλάρι. Τώρα χρησιμοποιήστε υγρή ροή ή ένα στυλό ροής στις όχι και τόσο καλές όψεις συγκόλλησης και επαναλάβετε την άρθρωση. Χρησιμοποιήστε τα παραδείγματα στο βίντεο ως αναφορά για το πώς μοιάζει ένας αποδεκτός σύνδεσμος συγκόλλησης.

Τώρα προχωρήστε στα IC. Διορθώστε ένα τερματικό στο PCB χρησιμοποιώντας την παραπάνω μέθοδο. Στη συνέχεια κολλήστε όλες τις άλλες καρφίτσες επίσης.

Στη συνέχεια θα εγκαταστήσουμε τα μεγαλύτερα εξαρτήματα όπως ηλεκτρολυτικούς και πυκνωτές φιλμ, trimpot, LED, Mosfets, διόδους, IGBT και τον μετασχηματιστή του κυκλώματος φορτιστή.

Ελέγξτε ξανά όλους τους αρμούς συγκόλλησης, βεβαιωθείτε ότι κανένα εξάρτημα δεν είναι σπασμένο ή ραγισμένο κ.λπ.

Βήμα 6: Εκκίνηση

Προσοχή: Μην υπερβαίνετε την τάση εισόδου 8V

Εάν έχετε παλμογράφο:

Συνδέστε ένα κουμπί (κανονικά ανοιχτό) στις εισόδους SW1 και SW2.

Βεβαιωθείτε ότι ο βραχυκυκλωτήρας J1 είναι ανοιχτός. Ιδανικά συνδέστε ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό πάγκου στην είσοδο της μπαταρίας. Εάν δεν διαθέτετε ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό πάγκου, θα πρέπει να πάτε απευθείας με μπαταρίες. Το LED 1 θα αναβοσβήνει μόλις η τάση εισόδου είναι υψηλότερη από περίπου 5,6V. Το κύκλωμα υπό τάσης έχει μεγάλη υστέρηση, δηλαδή για να ενεργοποιήσετε το κύκλωμα αρχικά, η τάση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 5,6V, αλλά θα απενεργοποιήσει το κύκλωμα μόνο όταν η τάση εισόδου πέσει κάτω από περίπου 4,9V. Για τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε αυτό το παράδειγμα, αυτό είναι ένα άσχετο χαρακτηριστικό, αλλά μπορεί να είναι χρήσιμο εάν εργάζεστε με μπαταρίες που έχουν υψηλότερη εσωτερική αντίσταση και/ή έχουν αποφορτιστεί μερικώς.

Μετρήστε την κύρια τάση πυκνωτή υψηλής τάσης με ένα κατάλληλο πολύμετρο, θα πρέπει να παραμείνει 0V επειδή ο φορτιστής υποτίθεται ότι είναι απενεργοποιημένος.

Με το παλμογράφο, μετρήστε το πλάτος του παλμού στην ακίδα 3 του U10 όταν πατάτε το κουμπί. Θα πρέπει να ρυθμίζεται με το trimpot R36 και να κυμαίνεται μεταξύ περίπου 0,5ms και 2,7ms. Υπάρχει καθυστέρηση περίπου 5 δευτερολέπτων πριν ξεκινήσει ο παλμός μετά από κάθε πάτημα του κουμπιού.

Πηγαίνετε στο βήμα… δοκιμή πλήρους τάσης

αν δεν έχετε παλμογράφο:

Κάντε τα ίδια βήματα όπως παραπάνω, αλλά παραλείψτε τη μέτρηση πλάτους παλμού, δεν υπάρχει τίποτα που μπορεί να μετρηθεί με ένα πολύμετρο.

Μεταβείτε στη… δοκιμή πλήρους τάσης

Βήμα 7: Δοκιμή πλήρους τάσης

Αφαιρέστε την τάση εισόδου.

Κλείσιμο άλτης J1.

Ελέγξτε ξανά τη σωστή πολικότητα του πυκνωτή υψηλής τάσης!

Συνδέστε ένα πολύμετρο ονομαστικό για την αναμενόμενη τάση (> 525V) στους ακροδέκτες πυκνωτή υψηλής τάσης.

Συνδέστε ένα δοκιμαστικό πηνίο στους ακροδέκτες εξόδου Coil1 και Coil2. Το χαμηλότερο πηνίο επαγωγής/αντίστασης που χρησιμοποίησα με αυτό το κύκλωμα ήταν AWG20 500uH/0,5 Ohm. Στο βίντεο χρησιμοποίησα 1mH 1R.

Βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν σιδηρομαγνητικά υλικά κοντά ή μέσα στο πηνίο.

Φορέστε γυαλιά ασφαλείας

Εφαρμόστε τάση μπαταρίας στους ακροδέκτες εισόδου.

Ο φορτιστής πρέπει να τεθεί σε λειτουργία και η τάση DC στον πυκνωτή να αυξηθεί γρήγορα.

Θα πρέπει να σταθεροποιηθεί σε περίπου 520V. Εάν ξεπεράσει τα 550V και συνεχίσει να ανεβαίνει, απενεργοποιήστε την τάση εισόδου αμέσως, κάτι θα ήταν λάθος με το τμήμα ανάδρασης του IC φορτιστή. Σε αυτή την περίπτωση θα χρειαστεί να ελέγξετε ξανά όλους τους αρμούς συγκόλλησης και να κάνετε σωστή εγκατάσταση όλων των εξαρτημάτων.

Η λυχνία LED2 πρέπει τώρα να είναι αναμμένη υποδεικνύοντας ότι ο κύριος πυκνωτής είναι πλήρως φορτισμένος.

Πατήστε το κουμπί σκανδάλης, η τάση πρέπει να πέσει μερικές εκατοντάδες βολτ, η ακριβής τιμή θα εξαρτηθεί από το προσαρμοσμένο πλάτος παλμού.

Απενεργοποιήστε την τάση εισόδου.

Πριν από τον χειρισμό των PCB, ο πυκνωτής πρέπει να αποφορτιστεί

Αυτό μπορεί να γίνει είτε περιμένοντας έως ότου η τάση πέσει σε ασφαλή τιμή (διαρκεί πολύ χρόνο) είτε εκφορτίζοντάς την με αντίσταση ισχύος. Πολλοί λαμπτήρες πυρακτώσεως σε σειρά θα κάνουν επίσης τη δουλειά τους, ο αριθμός των λαμπτήρων που απαιτούνται θα εξαρτηθεί από την τάση τους, δύο έως τρεις για λαμπτήρες 220V, τέσσερις έως πέντε για λαμπτήρες 120V

Αφαιρέστε τα καλώδια από το PCB του πυκνωτή. Για την ολοκλήρωση της μονάδας, ο πυκνωτής μπορεί τώρα (ή αργότερα) να συγκολληθεί απευθείας στην κύρια πλακέτα, ανάλογα με τη διαδικασία μηχανικής συναρμολόγησης. Η μονάδα πυκνωτή είναι δύσκολο να αφαιρεθεί από το κύριο PCB, σχεδιάστε ανάλογα.

Βήμα 8: Μηχανικό

Στοιχεία μηχανικής τοποθέτησης

Το κύριο PCB έχει 6 εγκοπές για να το τοποθετήσετε σε υποστήριγμα. Υπάρχουν χάλκινα ίχνη λίγο πολύ κοντά σε αυτά τα ίχνη. Κατά την τοποθέτηση του PCB πρέπει να προσέξετε να μην βραχυκυκλώσετε αυτά τα ίχνη στη βίδα. Επομένως πρέπει να χρησιμοποιηθούν πλαστικοί αποστάτες και πλαστικές ροδέλες. Χρησιμοποίησα ένα κομμάτι παλιοσίδερα, ένα προφίλ U αλουμινίου ως περίβλημα. Εάν χρησιμοποιείτε μεταλλικό στήριγμα, πρέπει να είναι γειωμένο, δηλαδή συνδεδεμένο με καλώδιο στο μείον πόλο της μπαταρίας. Τα προσβάσιμα μέρη (μέρη που μπορούν να αγγιστούν) είναι ο διακόπτης σκανδάλης και η μπαταρία, το επίπεδο τάσης τους είναι κοντά στο έδαφος. Εάν κάποιος κόμβος υψηλής τάσης έρθει σε επαφή με το μεταλλικό περίβλημα, θα βραχυκυκλωθεί στη γείωση και ο χρήστης είναι ασφαλής. Ανάλογα με το βάρος του περιβλήματος και του πηνίου, ολόκληρη η μονάδα μπορεί να είναι αρκετά βαριά, οπότε η λαβή πρέπει να εγκατασταθεί ανάλογα.

Το περίβλημα θα μπορούσε επίσης να γίνει πολύ πιο όμορφο, τρισδιάστατο τυπωμένο, βαμμένο κ.λπ., εξαρτάται από εσάς.

Βήμα 9: Η θεωρία

Η αρχή της λειτουργίας είναι πολύ απλή.

Τα δύο IGBT ενεργοποιούνται ταυτόχρονα για μια χρονική περίοδο που διαρκεί μερικές εκατοντάδες μας έως δύο ms ανάλογα με τη διαμόρφωση/ρύθμιση του μονοσταθερού ταλαντωτή U10. Το ρεύμα αρχίζει να συσσωρεύεται μέσω του πηνίου. Το ρεύμα αντιστοιχεί στην ένταση του μαγνητικού πεδίου και στη δύναμη του μαγνητικού πεδίου στη δύναμη που ασκείται στο βλήμα μέσα στο πηνίο. Το βλήμα αρχίζει να κινείται αργά και λίγο πριν φτάσει η μέση του στη μέση του πηνίου τα IGBT απενεργοποιούνται. Το ρεύμα μέσα στο πηνίο δεν σταματά αμέσως, αλλά τώρα ρέει μέσω των διόδων και επιστρέφει στον κύριο πυκνωτή για κάποιο χρονικό διάστημα. Ενώ το ρεύμα διασπάται υπάρχει ακόμα μαγνητικό πεδίο μέσα στο πηνίο, οπότε αυτό πρέπει να πέσει στο μηδέν πριν το μέσο του βλήματος φτάσει στη μέση του πηνίου αλλιώς θα ασκήθηκε δύναμη θραύσης σε αυτό. Το πραγματικό αποτέλεσμα αντιστοιχεί στην προσομοίωση. Το τελικό ρεύμα πριν απενεργοποιήσετε τον παλμό είναι 367A (ρεύμα αισθητήρα 1000A/4V)

Βήμα 10: Κατασκευή πηνίου

Η ταχύτητα των 36m/s ελήφθη με το ακόλουθο πηνίο: 500uH, AWG20, 0.5R, μήκος 22mm, εσωτερική διάμετρος 8mm. Χρησιμοποιήστε έναν σωλήνα που έχει το μικρότερο δυνατό κενό μεταξύ του εσωτερικού τοιχώματος και του βλήματος και εξακολουθεί να επιτρέπει την ελεύθερη κίνηση του βλήματος. Θα πρέπει επίσης να έχει τους πιο λεπτούς τοίχους, ενώ είναι πολύ άκαμπτο. Χρησιμοποίησα σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα και δεν παρατηρήθηκαν επιβλαβείς επιδράσεις. Εάν χρησιμοποιείτε ηλεκτρικά αγώγιμο σωλήνα, φροντίστε να τον μονώσετε με κατάλληλη ταινία (χρησιμοποίησα ταινία Kapton) πριν τον τυλίξετε. Mayσως χρειαστεί να τοποθετήσετε προσωρινά πρόσθετα τεμάχια κατά την περιέλιξη, επειδή αναπτύσσονται σημαντικές πλευρικές δυνάμεις κατά τη διαδικασία περιέλιξης. Στη συνέχεια, θα συνιστούσα να στερεώσετε/προστατέψετε τις περιελίξεις με εποξειδική. Αυτό θα βοηθήσει στην αποφυγή βλάβης των περιελίξεων κατά το χειρισμό/τη συναρμολόγηση του πηνίου. Ολόκληρο το συγκρότημα πηνίου πρέπει να γίνεται με τρόπο ώστε να μην μπορούν να κινούνται οι περιελίξεις. Χρειάζεστε επίσης κάποιο είδος υποστήριξης για να το τοποθετήσετε στο κύριο περίβλημα.

Βήμα 11: Πιθανές τροποποιήσεις και περιορισμοί του κυκλώματος

Ο πυκνωτής που φορτίζεται στα 522V περιέχει 136 Joules. Η απόδοση αυτού του κυκλώματος είναι αρκετά χαμηλή, όπως συμβαίνει με τα περισσότερα απλά σχέδια ενός σταδίου που επιταχύνουν σιδηρομαγνητικά βλήματα. Η μέγιστη τάση περιορίζεται από τη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση πυκνωτή 550VDC και τη μέγιστη βαθμολογία VCE των IGBT. Άλλες γεωμετρίες πηνίων και χαμηλότερες τιμές επαγωγής/αντίστασης μπορεί να οδηγήσουν σε υψηλότερες ταχύτητες/αποτελεσματικότητες. Το μέγιστο καθορισμένο μέγιστο ρεύμα για αυτό το IGBT είναι 600Α. Υπάρχουν άλλα IGBT του ίδιου μεγέθους που θα μπορούσαν πιθανώς να υποστηρίξουν υψηλότερα ρεύματα κύματος. Σε κάθε περίπτωση, εάν σκέφτεστε να αυξήσετε τη χωρητικότητα ή το μέγεθος IGBT, βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπόψη σας τα ακόλουθα κύρια ζητήματα: Σεβαστείτε το μέγιστο ρεύμα που καθορίζεται στο φύλλο δεδομένων IGBT. Δεν συνιστώ την αύξηση της τάσης του φορτιστή, πρέπει να ληφθούν υπόψη πάρα πολλές μεταβλητές. Η αύξηση της χωρητικότητας και η χρήση μεγαλύτερου πλάτους παλμών για μεγαλύτερα πηνία θα αυξήσει επίσης τη διάχυση ισχύος των IGBT. Συνεπώς, μπορεί να χρειαστούν μια ψύκτρα. Συνιστώ να προσομοιώσετε ένα τροποποιημένο κύκλωμα πρώτα στο SPICE /Multisim ή σε άλλο λογισμικό προσομοίωσης για να προσδιορίσετε ποιο θα είναι το μέγιστο ρεύμα.

Καλή τύχη!

Βήμα 12: Το πυροβόλο όπλο σε δράση

Απλά διασκεδάζοντας γυρίζοντας τυχαία πράγματα…