Schema eines einfachen einstufigen Desktop-Elektromagnet-Massenbeschleunigers oder einfach einer Gauss-Kanone. Benannt nach dem deutschen Wissenschaftler Carl Gauß. In meinem Fall besteht der Beschleuniger aus einer Ladung, einer strombegrenzenden Last und zwei Elektrolytkondensator, Voltmeter und Magnet.

Schauen wir uns also alles der Reihe nach an. Das Aufladen der Waffe erfolgt über ein 220-Volt-Netz. Der Ladevorgang erfolgt über einen 1,5 uF 400 V-Kondensator. 1N4006-Dioden. Ausgangsspannung 350 V.

Als nächstes kommt die strombegrenzende Last – H1, in meinem Fall eine Glühlampe, aber Sie können einen leistungsstarken Widerstand von 500 – 1000 Ohm verwenden. Taste S1 begrenzt das Laden von Kondensatoren. Der Schlüssel S2 liefert eine starke Stromentladung an das Magnetventil, daher muss S2 einem hohen Strom standhalten. In meinem Fall habe ich den Knopf von der Schalttafel verwendet.

Kondensatoren C1 und C2, jeweils 470 µF 400 V. Die Summe beträgt 940 µF 400 V. Die Kondensatoren müssen angeschlossen werden, wobei beim Laden auf Polarität und Spannung zu achten ist. Sie können die Spannung an ihnen mit einem Voltmeter kontrollieren.

Und das Schwierigste an unserem Gauss-Kanonendesign ist der Magnet. Es ist auf einen dielektrischen Stab gewickelt. Der Innendurchmesser des Stammes beträgt 5-6 mm. Der Draht verwendete PEL 0,5. Die Dicke der Spule beträgt 1,5 cm, die Länge 2 cm. Beim Wickeln des Magneten müssen Sie jede Schicht mit Sekundenkleber isolieren.

Beschleunigen Sie unsere elektromagnetisches Gauß Die Waffe besteht aus geschnittenen Nägeln oder selbstgemachten Kugeln mit einer Dicke von 4 bis 5 mm und der Länge einer Spule. Leichtere Geschosse legen längere Distanzen zurück. Schwerere fliegen eine kürzere Distanz, haben aber mehr Energie. Mein Gaussgewehr durchdringt Bierdosen und schießt je nach Geschoss auf 10-12 Meter.

Und auch für das Beschleuniger ist es besser, dickere Drähte zu wählen, damit der Widerstand im Stromkreis geringer ist. Seien Sie äußerst vorsichtig! Während der Erfindung des Beschleunigers wurde ich mehrmals geschockt, befolge die elektrischen Sicherheitsregeln und achte auf die Zuverlässigkeit der Isolierung. Viel Glück mit Ihrer Kreativität.

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Hallo Freunde! Sicherlich haben einige von Ihnen bereits den elektromagnetischen Gauß-Beschleuniger, besser bekannt als „Gauß-Kanone“, gelesen oder sind ihm persönlich begegnet.

Eine traditionelle Gauss-Kanone wird aus schwer zu findenden oder ziemlich teuren Kondensatoren gebaut grosse Kapazität Auch für das ordnungsgemäße Laden und Zünden ist eine gewisse Verkabelung erforderlich (Dioden, Thyristoren usw.). Das kann für Leute, die nichts von Funkelektronik verstehen, ziemlich schwierig sein, aber die Lust am Experimentieren lässt sie nicht still sitzen. In diesem Artikel werde ich versuchen, ausführlich über das Funktionsprinzip der Waffe zu sprechen und darüber, wie man einen Gauß-Beschleuniger auf ein Minimum vereinfacht zusammenbauen kann.

Der Hauptteil der Waffe ist die Spule. In der Regel wird es unabhängig auf einen dielektrischen, nicht magnetischen Stab gewickelt, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des Projektils. Bei der vorgeschlagenen Konstruktion kann die Spule sogar „nach Augenmaß“ gewickelt werden, da das Funktionsprinzip einfach keine Berechnungen zulässt. Es reicht aus, Kupfer zu extrahieren bzw Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von 0,2-1 mm in Lack- oder Silikonisolierung aufwickeln und 150-250 Windungen auf den Zylinder wickeln, so dass die Wickellänge einer Reihe ca. 2-3 cm beträgt. Sie können auch einen fertigen Magneten verwenden.

Beim Vorbeigehen elektrischer Strom Durch die Spule entsteht ein Magnetfeld. Einfach ausgedrückt verwandelt sich die Spule in einen Elektromagneten, der das Eisenprojektil anzieht. Damit es beim Eintritt in den Magneten nicht in der Spule verbleibt, müssen Sie lediglich die Stromversorgung ausschalten.

Bei klassischen Waffen wird dies durch genaue Berechnungen, den Einsatz von Thyristoren und anderen Bauteilen erreicht, die den Impuls im richtigen Moment „abschneiden“. Wir werden die Kette einfach durchbrechen, „wenn es klappt.“ Für die Notunterbrechung eines Stromkreises im Alltag werden Sicherungen verwendet; diese können in unserem Projekt verwendet werden, es ist jedoch ratsamer, sie durch Glühbirnen aus einer Weihnachtsbaumgirlande zu ersetzen. Sie sind für die Stromversorgung mit Niederspannung ausgelegt. Wenn sie also über ein 220-V-Netz mit Strom versorgt werden, brennen sie sofort durch und unterbrechen den Stromkreis.

Das fertige Gerät besteht nur aus drei Teilen: einer Spule, Netzwerkkabel und eine Glühbirne, die in Reihe mit der Spule geschaltet ist.

Viele werden zustimmen, dass die Verwendung einer Waffe in dieser Form äußerst unbequem und unästhetisch und manchmal sogar sehr gefährlich ist. Also habe ich das Gerät auf einem kleinen Stück Sperrholz montiert. Ich habe separate Anschlüsse für die Spule installiert. Dies ermöglicht ein schnelles Wechseln und Experimentieren der Magnetspule verschiedene Möglichkeiten. Für die Glühbirne habe ich zwei dünn geschnittene Nägel angebracht. Die Enden der Glühbirnendrähte werden einfach umwickelt, sodass die Glühbirne sehr schnell wechselt. Bitte beachten Sie, dass sich die Flasche selbst in einem speziell angefertigten Loch befindet.

Tatsache ist, dass beim Abfeuern eines Schusses ein großer Blitz und Funken entstehen, daher hielt ich es für notwendig, diesen „Strom“ etwas nach unten zu verschieben.

Die Auswurfgeschwindigkeit des Projektils ist hier recht hoch, aber selbst Papier durchdringt es nur schwer, manchmal werden Eisengeschosse in den Schaum getrieben.

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Ein ziemlich leistungsstarkes Modell berühmter Gauß Waffen, die Sie aus verfügbaren Materialien mit Ihren eigenen Händen herstellen können. Diese selbstgemachte Gauss-Waffe ist sehr einfach herzustellen und hat leichtes Design Alle verwendeten Teile stehen jedem Heimwerker und Funkamateur zur Verfügung. Mit dem Spulenberechnungsprogramm können Sie die maximale Leistung erzielen.

Um eine Gauss-Kanone herzustellen, benötigen wir also:

1. Ein Stück Sperrholz.
2. Plastikfolie.
3. Kunststoffrohr für Mündung ∅5 mm.
4. Kupferdraht für Spule ∅0,8 mm.
5. Elektrolytkondensatoren mit großer Kapazität
6. Start Knopf
7. Thyristor 70TPS12
8. Batterien 4X1,5V
9. Glühlampe und Fassung dafür 40W
10. Diode 1N4007

Zusammenbau des Gehäuses für die Gauss-Kanonenschaltung

Die Körperform kann beliebig sein, es ist nicht notwendig, sich an das vorgestellte Schema zu halten. Um der Karosserie ein ästhetisches Aussehen zu verleihen, können Sie sie mit Sprühfarbe lackieren.

Einbau von Teilen in das Gehäuse für die Gauss-Kanone

Zunächst befestigen wir die Kondensatoren, in diesem Fall wurden sie an Plastikbindern befestigt, Sie können sich aber auch eine andere Befestigung einfallen lassen.

Anschließend installieren Sie die Fassung für die Glühlampe draußen Gehäuse. Vergessen Sie nicht, zwei Kabel zur Stromversorgung anzuschließen.

Anschließend platzieren wir das Batteriefach im Inneren des Gehäuses und befestigen es beispielsweise mit Holzschrauben oder auf andere Weise.

Wickeln einer Spule für eine Gauss-Kanone

Um eine Gauß-Spule zu berechnen, können Sie das FEMM-Programm verwenden; Sie können das FEMM-Programm unter diesem Link herunterladen: https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

Die Verwendung des Programms ist sehr einfach, Sie müssen die erforderlichen Parameter in die Vorlage eingeben, sie in das Programm laden und am Ausgang erhalten wir alle Eigenschaften der Spule und der zukünftigen Waffe als Ganzes, bis hin zur Projektilgeschwindigkeit.

Also fangen wir an zu wickeln! Zuerst müssen Sie die vorbereitete Röhre nehmen und mit PVA-Kleber Papier darauf wickeln, sodass der Außendurchmesser der Röhre 6 mm beträgt.

Dann bohren wir Löcher in die Mitte der Segmente und platzieren sie auf dem Rohr. Mit Heißkleber fixieren wir sie. Der Abstand zwischen den Wänden sollte 25 mm betragen.

Wir platzieren die Spule auf dem Lauf und fahren mit dem nächsten Schritt fort...

Schema der Gauß-Kanone. Montage

Wir montieren die Schaltung im Inneren des Gehäuses mittels Klappmontage.

Dann montieren wir den Knopf am Gehäuse, bohren zwei Löcher und fädeln dort die Drähte für die Spule ein.

Um die Verwendung zu vereinfachen, können Sie einen Ständer für die Waffe anbringen. In diesem Fall wurde es aus hergestellt Holzblock. Bei dieser Version des Schlittens wurden Lücken an den Rändern des Laufs gelassen. Dies ist notwendig, um die Spule einzustellen und durch Bewegen der Spule die größte Leistung zu erzielen.

Die Kanonenhülsen bestehen aus einem Metallnagel. Die Segmente sind 24 mm lang und haben einen Durchmesser von 4 mm. Schalenrohlinge müssen geschärft werden.

Ich biete ein Diagramm und eine Beschreibung des Aufbaus eines einfachen einstufigen elektromagnetischen Beschleunigers (Gauss-Pistole), der über das Stromnetz mit Strom versorgt wird. In einem einstufigen Beschleuniger hängt die Energie des Projektils von vielen Parametern ab, wie etwa seiner Masse und seinem Durchmesser, der Energie der Kondensatoren, dem Vorhandensein eines Magnetkreises, dem Material des Projektils usw. Unser Beschleuniger wird eine haben Kondensatorenergie von nicht mehr als 40 J und eine Projektilenergie von weniger als 1 J.

Benötigte Teile:
Kondensatoren 470uF 450V -3 Stück
Leistungsthyristor 70TPS12 oder 40TPS12 - 1 Stück
Widerstände für Vorschaltgerät 6,2K - 8 Stück
Und außerdem 3 LEDs, 2 Tasten, 1 Netzschalter, Diode, ein beliebiges Voltmeter und ein paar Meter Kabel.

Über die Spule separat. Es ist mit 0,6 mm Draht umwickelt. Jede Schicht muss mit Cyanacrylkleber imprägniert werden. Insgesamt 7 Schichten mit einer Länge von 40 mm. Es hängt an einem Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 7-8 mm, ein Rohr aus einem Kugelschreiber funktioniert hervorragend.

Projektil- ein Stück Nagel, das sich frei entlang eines 30 mm langen Laufs bewegt.
Planen:

Über das ohmsche Vorschaltgerät und die Gleichrichterdiode werden die Kondensatoren C1–C4 geladen. Ein Vorschaltgerät ist notwendig, da der Widerstand der Kondensatoren zu Beginn des Ladevorgangs nahezu Null ist. Bei direktem Anschluss an das Netz entspricht die Belastung der Leiter der Kurzschlussbelastung, was zum Durchbrennen der Anschlüsse und zum Auslösen des Kurzschlussschutzes (sofern vorhanden) im Versorgungsnetzverteiler führt.

Schalter SA1 macht das Gerät betriebsbereit. Die SB1-Taste lädt die Speichergeräte auf, deren Ladegrad durch die Voltmeterwerte gesteuert wird. LED HL1 zeigt das Vorhandensein einer Verbindung zum Netzwerk an, HL2 zeigt die Bereitschaft des Geräts an, HL3 zeigt den Ladezustand der Speichergeräte an.

Der SB2-Knopf löst einen Schuss aus, indem eine 1,5-V-Batterie an den Steueranschluss des Leistungsthyristors VS1 angeschlossen wird. Wenn an die Steuerelektrode relativ zur Anode Spannung angelegt wird, öffnet der Thyristor und schließt die Kondensatoren mit der Spule. Wenn Strom in der Spule fließt, entsteht ein Magnetfeld, das das Projektil anzieht. Wenn sich das Projektil in der Mitte der Spule befindet, endet die in den Kondensatoren gespeicherte Energie, das Magnetfeld hört auf und das Projektil bewegt sich weiter.

Montagemerkmale:
Persönlich baue ich solche Schaltkreise nicht mit einer Platine zusammen, sondern indem ich sie mit Drähten verbinde, da der Schaltkreis einfach ist, aber die Teile groß sind. Kondensatoren, Thyristor und Spule müssen mit einem Leiter mit einem Durchmesser von mindestens 1 mm verbunden werden; Impulsströme können 300-400 A erreichen.

Mit dem zusammengebauten Beschleuniger trat ich bei technischen Kreativitätswettbewerben auf. Beide Male belegte ich den ersten Platz.

Liste der Radioelemente

Bezeichnung	Typ	Konfession	Menge	Notiz	Geschäft	Mein Notizblock
VS1	Thyristor	70TPS12	1	40TPS12		Zum Notizblock
	Gleichrichterdiode	HER307	1			Zum Notizblock
HL1-HL3	Leuchtdiode	AL307BM	3			Zum Notizblock
C1-C4	Elektrolytkondensator	470uF 450V	4			Zum Notizblock
	Widerstand	30 kOhm	3	0,5 W		Zum Notizblock
	Widerstand	6,2 kOhm	6	1 W		Zum Notizblock
Spule	Induktor		1

25. März 2015 um 15:42 Uhr

Elektromagnetische Gauss-Pistole auf einem Mikrocontroller

• Entwicklung der Robotik

Hallo zusammen. In diesem Artikel schauen wir uns an, wie man eine tragbare elektromagnetische Gauß-Pistole herstellt, die mithilfe eines Mikrocontrollers zusammengebaut wird. Nun, was die Gauß-Kanone betrifft, war ich natürlich begeistert, aber es besteht kein Zweifel, dass es sich um eine elektromagnetische Waffe handelt. Dieses Gerät auf einem Mikrocontroller wurde entwickelt, um Anfängern das Programmieren von Mikrocontrollern am Beispiel des Baus einer elektromagnetischen Pistole mit eigenen Händen beizubringen. Schauen wir uns einige Konstruktionspunkte sowohl in der elektromagnetischen Gauß-Pistole selbst als auch im Programm für den Mikrocontroller an.

Von Anfang an müssen Sie sich für den Durchmesser und die Länge des Laufs der Waffe selbst sowie für das Material entscheiden, aus dem sie hergestellt werden soll. Ich habe ein 10-mm-Kunststoffgehäuse eines Quecksilberthermometers verwendet, weil ich eines herumliegen hatte. Sie können jedes verwenden verfügbares Material, das nicht ferromagnetische Eigenschaften hat. Das ist Glas, Plastik, Kupferrohr usw. Die Länge des Zylinders kann von der Anzahl der verwendeten elektromagnetischen Spulen abhängen. In meinem Fall kommen vier elektromagnetische Spulen zum Einsatz, die Lauflänge betrug zwanzig Zentimeter.

Was den Durchmesser des verwendeten Rohrs angeht, zeigte sich während des Betriebs der elektromagnetischen Waffe, dass der Durchmesser des Laufs im Verhältnis zum verwendeten Projektil berücksichtigt werden muss. Einfach ausgedrückt sollte der Durchmesser des Laufs nicht viel größer sein als der Durchmesser des verwendeten Projektils. Idealerweise sollte der Lauf der elektromagnetischen Waffe zum Projektil selbst passen.

Das Material zur Herstellung der Projektile war eine Achse aus einem Drucker mit einem Durchmesser von fünf Millimetern. Aus diesem Material wurden fünf Rohlinge mit einer Länge von 2,5 Zentimetern hergestellt. Sie können jedoch auch Stahlrohlinge verwenden, beispielsweise Draht oder Elektrode – was auch immer Sie finden können.

Sie müssen auf das Gewicht des Projektils selbst achten. Das Gewicht sollte möglichst gering sein. Es stellte sich heraus, dass meine Muscheln etwas schwer waren.

Vor der Entwicklung dieser Waffe wurden Experimente durchgeführt. Als Lauf diente eine leere Paste aus einem Stift und als Projektil eine Nadel. Die Nadel durchbohrte problemlos den Deckel eines Magazins, das in der Nähe der elektromagnetischen Pistole angebracht war.

Da die ursprüngliche elektromagnetische Gauß-Pistole auf dem Prinzip basiert, einen Kondensator mit einer Hochspannung von etwa dreihundert Volt aufzuladen, sollten unerfahrene Funkamateure sie aus Sicherheitsgründen mit einer Niederspannung von etwa zwanzig Volt betreiben. Niedrige Spannung bedeutet, dass die Flugreichweite des Projektils nicht sehr groß ist. Aber auch hier hängt alles von der Anzahl der verwendeten elektromagnetischen Spulen ab. Je mehr elektromagnetische Spulen verwendet werden, desto größer ist die Beschleunigung des Projektils in der elektromagnetischen Waffe. Auch der Durchmesser des Laufs spielt eine Rolle (je kleiner der Durchmesser des Laufs, desto weiter fliegt das Projektil) und die Qualität der Wicklung der elektromagnetischen Spulen selbst. Elektromagnetische Spulen sind vielleicht das Grundlegendste bei der Konstruktion einer elektromagnetischen Waffe; darauf muss ernsthaft geachtet werden, um einen maximalen Projektilflug zu erreichen.

Ich werde die Parameter meiner elektromagnetischen Spulen angeben; Ihre können anders sein. Die Spule ist mit Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm umwickelt. Die Wicklungslänge der elektromagnetischen Spulenschicht beträgt zwei Zentimeter und enthält sechs solcher Reihen. Ich isolierte nicht jede neue Schicht, sondern begann, eine neue Schicht über die vorherige zu wickeln. Aufgrund der Tatsache, dass die elektromagnetischen Spulen mit Niederspannung betrieben werden, müssen Sie den maximalen Qualitätsfaktor der Spule erreichen. Deshalb wickeln wir alle Windungen Windung für Windung eng aneinander.

Was das Zuführgerät betrifft, bedarf es keiner besonderen Erklärung. Alles wurde aus Abfallfolienplatinen, die bei der Produktion übrig blieben, gelötet Leiterplatten. Auf den Bildern ist alles im Detail dargestellt. Das Herzstück des Feeders ist der SG90-Servoantrieb, der von einem Mikrocontroller gesteuert wird.

Die Vorschubstange besteht aus einer Stahlstange mit einem Durchmesser von 1,5 mm, am Ende der Stange ist eine M3-Mutter zur Kopplung mit dem Servoantrieb abgedichtet. Um den Arm zu vergrößern, ist an der Wippe des Servoantriebs ein an beiden Enden gebogener Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,5 mm angebracht.

Dieses einfache, aus Schrottmaterialien zusammengesetzte Gerät reicht völlig aus, um ein Projektil in den Lauf einer elektromagnetischen Waffe abzufeuern. Die Vorschubstange muss vollständig aus dem Lademagazin herausragen. Als Führung für die Vorschubstange diente ein gesprungener Messingständer mit einem Innendurchmesser von 3 mm und einer Länge von 7 mm. Es war schade, es wegzuwerfen, deshalb war es praktisch, genau wie die Stücke der Folienplatine.

Das Programm für den atmega16-Mikrocontroller wurde in AtmelStudio erstellt und ist vollständig offenes Projekt Für Sie. Schauen wir uns einige Einstellungen im Mikrocontroller-Programm an, die vorgenommen werden müssen. Für das Maximum effiziente Arbeit Bei der Installation einer elektromagnetischen Pistole müssen Sie die Betriebszeit jeder elektromagnetischen Spule im Programm konfigurieren. Die Einstellungen werden der Reihe nach vorgenommen. Löten Sie zunächst die erste Spule in den Stromkreis ein, schließen Sie nicht alle anderen an. Stellen Sie die Betriebszeit im Programm ein (in Millisekunden).

PORTA |=(1<<1); // катушка 1
_delay_ms(350); / / Arbeitszeit

Flashen Sie den Mikrocontroller und führen Sie das Programm auf dem Mikrocontroller aus. Die Kraft der Spule sollte ausreichen, um das Projektil zurückzuziehen und eine anfängliche Beschleunigung zu erzeugen. Nachdem Sie die maximale Reichweite des Projektils erreicht haben, passen Sie die Betriebszeit der Spule im Mikrocontrollerprogramm an, schließen Sie die zweite Spule an und passen Sie auch die Zeit an, um eine noch größere Flugreichweite des Projektils zu erreichen. Dementsprechend bleibt die erste Spule eingeschaltet.

PORTA |=(1<<1); // катушка 1
_delay_ms(350);
PORTA &=~(1<<1);
PORTA |=(1<<2); // катушка 2
_delay_ms(150);

Auf diese Weise konfigurieren Sie den Betrieb jeder elektromagnetischen Spule, indem Sie sie der Reihe nach anschließen. Mit zunehmender Anzahl elektromagnetischer Spulen im Gerät einer elektromagnetischen Gauss-Kanone sollte auch die Geschwindigkeit und damit die Reichweite des Projektils zunehmen.

Dieses mühsame Verfahren zum Einstellen jeder einzelnen Spule kann vermieden werden. Dazu müssen Sie jedoch das Gerät der elektromagnetischen Waffe selbst modernisieren und Sensoren zwischen den elektromagnetischen Spulen installieren, um die Bewegung des Projektils von einer Spule zur anderen zu überwachen. Sensoren in Kombination mit einem Mikrocontroller vereinfachen nicht nur den Einrichtungsprozess, sondern erhöhen auch die Flugreichweite des Projektils. Ich habe diesen Schnickschnack nicht hinzugefügt und das Mikrocontroller-Programm nicht komplizierter gemacht. Ziel war es, ein interessantes und einfaches Projekt mithilfe eines Mikrocontrollers umzusetzen. Wie interessant es ist, liegt natürlich bei Ihnen. Um ehrlich zu sein, habe ich mich wie ein Kind gefreut, als ich von diesem Gerät „gemahlen“ habe, und die Idee eines ernsthafteren Geräts auf einem Mikrocontroller ist gereift. Aber das ist ein Thema für einen anderen Artikel.

Programm und Schema -