Coil Gun ، كما يعتقد الكثير من الناس (بمن فيهم أنا) ليست مجرد لعبة ممتعة مع أنبوب وقليل من الملفات التي يمكن أن تطلق المقذوفات إلى مسافة معينة. يعتقد العلماء في مختبرات سانديا الوطنية أنه يمكن هندسة مدفع كويل لتسريع الجسيمات بسرعة أكبر عالية بما يكفي للهروب من جاذبية الأرض. نعم سمعت ذلك جيدا! يمكن استخدام مدفع لفائف لإطلاق الأقمار الصناعية في المستقبل. ربما هناك من جربوه ويعملون عليه حاليًا. بصرف النظر عن التطبيقات الفضائية ، يبدو أن الجيش مهتم أيضًا بنوع آخر من Coil Gun يسمى باسم Rail Gun أو Railway Gun الذي يمكنه إطلاق مقذوفات.
كل هذا جعلني مهتمًا ببناء الإصدار الخاص بي من Coil Gun. أيضًا ، من الممتع جدًا اللعب ومشاهدة المقذوفات المعدنية وهي تخرج من الملف بنقرة زر واحدة. قبل أن نبدأ ، أود أن أوضح أن هذا المشروع هو لغرض تعليمي بحت ، لذلك إذا كنت تبحث عن بناء هذا السلاح للهروب من ذلك الفتوة في مدرستك الثانوية ، فمن المحتمل أن عليك زيارة طبيب نفساني. يتضمن المشروع أيضًا قطعًا معدنية متطايرة وجهودًا عالية ، لذا كن حذرًا أثناء العمل. يقال لنبدأ.
المواد المطلوبة
- سلك نحاسي (مطلي بالمينا)
- مستشعر الأشعة تحت الحمراء (نوع قياس السرعة)
- IRFZ44N MOSFET
- BC557 الترانزستور PNP
- 10 كيلو و 1 كيلو المقاوم
- 7805 منظم
- 0.1 فائق التوهج
- اضغط الزر
- اللوح
- مصدر الطاقة (RPS)
- بطارية 9 فولت
كيف يعمل سلاح لفائف؟
المبدأ الأساسي وراء Coil Gun هو أن الموصل الحامل الحالي سوف يحفز مجالًا مغناطيسيًا حوله ، وهو ما صرح به فاراداي. لتحسين قوة هذا المجال المغناطيسي ، يتم جرح موصل التيار الحامل في شكل ملف. الآن ، عندما يتم تشغيل هذا الملف ، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا حوله يكون قويًا بما يكفي لجذب القطع المعدنية (أو غيرها من مغناطيس فيرو) المعروف أيضًا باسم المقذوفات إليه.
مثل هذا الترتيب سوف يجذب القذيفة إليه من طرف واحد فقط وعندما تصل إلى الطرف الآخر ، سيتم جذبها مرة أخرى داخل الملف ، وبالتالي ستبقى القذيفة داخل الملف نفسه بعد قليل من التذبذبات. هذا لأنه أثناء العملية يتم مغناطيس المقذوف ويعمل كمغناطيس ، طالما أن المجال المغناطيسي موجود ، فإن القذيفة (المغناطيس) ستبقى داخل الملف فقط. لكن يجب أن يطلق مسدس الملف المقذوف منه ، لذلك يجب أن نستخدم مستشعرًا للتحقق مما إذا كانت المقذوفة قد وصلت إلى الطرف الآخر من الملف ومتى يجب إيقاف تشغيل الملف ، وبهذه الطريقة ستنتقل المقذوفة بنفس السرعة و الهروب من الملف.
قد يبدو الأمر بسيطًا ، ولكن يمكن زيادة التعقيد باستخدام أكثر من ملف واحد. باستخدام ملفات متعددة ، يمكن زيادة سرعة القذيفة أثناء مرورها عبر الملف. مهمة صعبة أخرى هي الحصول على تيار كافٍ للملف. قد يستهلك الملف ما بين 5A إلى 10A عند 24 فولت بناءً على عدد الدورات وسمك الملف. لذلك ، من أجل الحصول على مثل هذا التيار العالي ، يستخدم معظم الناس مكثفًا كبيرًا للتعامل معه. ولكن في برنامجنا التعليمي لإبقاء الأمور بسيطة ، سنقوم ببناء مسدس ملف أحادي المرحلة وتشغيله بوحدة RPS.
مخطط الرسم البياني
يظهر الرسم التخطيطي الكامل للدائرة الكهربائية لمسدس الملف ذو المرحلة الواحدة في الصورة أدناه.
كما ترى فإن الدائرة بسيطة للغاية. المكون الرئيسي في الدائرة هو الملف نفسه ؛ سنرى كيف نبنيها في العنوان التالي. ل فائف هو شكل بالطاقة إمدادات 24V الجهد تشكل RPS لدينا ، يتم التحكم في العرض (تحول) من خلال N-قناة MSFET IRF544Z. يتم سحب دبوس البوابة الخاص بالترانزستور لأسفل من خلال المقاوم 10 كيلو (R1) ويستخدم الصمام الثنائي D1 لتجاوز التيار العكسي عند تفريغ الملف.
إن MOSFET عبارة عن قناة N وبالتالي تظل متوقفة عن التشغيل حتى يتم توفير جهد عتبة البوابة في هذه الحالة 5 فولت إلى دبوس البوابة. يتم ذلك من خلال زر ضغط من خلال ترانزستور PNP (BC557) ، عندما يتم الضغط على الزر ، يتم توفير 5 فولت إلى دبوس البوابة في MOSFET ويتم تشغيل الملف. سيؤدي ذلك إلى جذب القذيفة ودفعها عبر الطرف الآخر. بمجرد أن تصل المقذوفة إلى الطرف الآخر ، يكون مستشعر الأشعة تحت الحمراءسوف تستشعرها وترسل إشارة 5V إلى دبوس القاعدة لترانزستور PNP من خلال المقاوم الحالي المحدد 1K. سيؤدي هذا إلى فتح الترانزستور وبالتالي سيتم فصل 5V إلى MOSFET وسيتم أيضًا إيقاف تشغيل الملف. ومن ثم سوف يفلت المقذوف من الملف وسيتم إطلاقه. يتم تنظيم 5V لتشغيل مستشعر الأشعة تحت الحمراء وتشغيل الترانزستور و MOSFET بواسطة 7805 Voltage Regulator IC من بطارية 9V.
لف الملف
كما قيل سابقًا ، فإن العنصر الأكثر أهمية في هذه الدائرة هو الملف. قبل أن تبدأ في لف الملف ، يجب أن تقرر حجم المقذوف الخاص بك ، في حالتي ، أستخدم بتات مفك براغي كقذائف. ولكن يمكنك اختيار أي شيء له خصائص مغناطيسية فيرو. بعد اختيار المقذوف ، يتعين علينا تحديد هيكل يشبه الأنبوب ذي الفتحة وهو ما يكفي فقط لانزلاق القذيفة على الرغم من أنها بدون احتكاك كبير. حاولت استخدام قلم إعادة التعبئة الفارغ وعمل رائعًا بالنسبة لي. يمكنك اختيار واحد بناءً على حجم قذيفة الخاص بك. ثم يمكن أن يصل طول القاعدة الأسطوانية إلى 5 سم. أخيرًا أيضًا شراء سلك نحاسي مطلي بالمينا بسمك متوسط ، سمك المنجم 0.8 مم.
بعد جمع كل المواد المطلوبة ، قم بتشغيل قائمة التشغيل المفضلة لديك وابدأ في لف الملف أعلى القاعدة الأسطوانية. تأكد من أن الملف لا يلف أحدهما الآخر ولا ينفك بسهولة. بعد الانتهاء من الطبقة الأولى من اللف ، يمكنك استخدام شريط عازل (شريط كهربائي) لتثبيته في مكانه ثم البدء في وضع الطبقة الثانية فوقه بالمثل. لاحظ أنه يجب عليك دائمًا لف الملف في اتجاه واحد فقط ، إذا كنت قد بدأت من اليسار إلى اليمين بعد الوصول إلى نهاية الطبقة الأولى ، ابدأ مرة أخرى من اليسار لتصفية الطبقة الثانية. يمكنك تكرار هذه الخطوة حتى تصل إلى 5-7 طبقات. لقد صنعت حوالي 6 طبقات مع كل طبقة بها حوالي 60 دورة. يبدو ترتيب الملف الخاص بي مثل هذا الموضح في الصورة أدناه.لقد استخدمت قرصين مطبوعين ثلاثي الأبعاد (اللون الأبيض) فقط لتأمين الملف في مكانهما ، وهما اختياريان.
يمثل العمل مع الملفات دائمًا تحديًا ويجب على المرء أن يلفها بشكل صحيح للعمل بشكل صحيح ، كما هو الحال في مشروع Tesla Coil ، لن يحصل الكثير من الناس على الإخراج الصحيح بسبب لف الملف غير المناسب.
العمل من Mini Coil Gun
بعد بناء الملف ، يمكنك متابعة توصيله ببقية دائرة مسدس الملف. ضع في اعتبارك أن الملف قد يستهلك 5 أمبير وبالتالي لا يمكن بناء جزء الملف على لوح التجارب لأن ألواح التجارب عادةً ما يتم تصنيفها لـ 500 مللي أمبير فقط. لذلك يمكنك إما بناء الدائرة الكاملة على لوحة الأداء عن طريق لحام المكونات أو اتباع طريقة بدائية لحام خطوط الطاقة العالية مباشرة من خلال لوح التجارب كما فعلت كما هو موضح في الصورة أدناه.
كما ترى ، يتم تنشيط الملف بواسطة مشابك إمداد الطاقة المنظمة (مقاطع التمساح) من خلال mosfet التي يتم لحام دبابيسها مباشرة بالأسلاك. لا يتطلب دبوس البوابة الخاص بـ mosfet سوى 5 فولت ومن ثم يتم نقله إلى لوحة التجارب حيث يتم بناء الدائرة المتبقية بما في ذلك منظم الجهد والترانزستور والمفتاح. و هو مدعوم من اللوح بواسطة بطارية 9V على الرغم من أن لقطات البطارية.
لاختبار مشروع مسدس الملف ، ببساطة ضع القطعة المعدنية داخل الملف واضغط على الزر الموجود على اللوح. يجب أن يطلق هذا المقذوف خارج الملف. تأكد أيضًا من عدم الضغط على الزر باستمرار لأن ذلك سيؤدي إلى تنشيط الملف مرة أخرى بعد إطلاق القذيفة وقد يؤدي إلى تلف الملف بشكل دائم. يمكن العثور على العمل الكامل للمشروع في الفيديو.
آمل أن تقوم ببناء المشروع وتشغيله. إذا كان لديك أي استفسارات ، فيمكنك تركها في قسم التعليقات أدناه أو نشرها على منتدياتنا لأسئلة فنية أخرى.