电磁枪制作日记
阿丕2006/04/05电磁炮 IP:陕西

所谓电磁枪,是指运用电流产生的强磁场来驱动铁质弹丸的一种武器。目前国外业余爱好者制作的电磁枪威力大概范围在:1焦耳到20焦耳左右。越高的弹丸动能要求有更多的电容来提供能量。与传统武器相比,发射弹丸时非常的安静,而且有明显的后坐感觉。无论如何,一支全电气化的枪支是非常酷的,即使它的能量利用律一直徘徊在10%左右。

电磁枪要解决的主要问题有三点:

1.迅速有效的充电装置

2.高效率的驱动线圈

3.精确的通断电控制

在过去的两年时间内,我主要解决第一个问题,对枪支来讲,空间限制是必然的。所以任何采用变压器来提高电压获得大电流的方法都不被允许。作为替代变压器的方法,电感取代了它的位置,采用电感回扫来升压的BOOST电路。可以允许功率为20W的升压装置被安装在火柴盒大小的空间内。这个问题已经成功的解决,在多次的发射实验中发挥了重要作用。

同时一直尝试解决第二个问题的我发现,在众多的数值模拟过程中,无论多么的详细,驱动线圈在实际使用中也会表现出大的差异,比如弹丸的放置位置可以大幅度的影响发射威力。这样的威力差距为穿透铁罐和凿出凹坑的差异。现在实验的6#线圈表现比较令人满意,在没有电压截止的控制下,也可以发挥大的威力。

今天进行的单片机电压控制出现了问题,单片机低的高电平电压无法触发SCR来控制电流,这使得新的发射系统需要重新调整。大概需要两天左右的时间。此次模拟的弹丸速度达到了60M/S以上,系统调试后的结果令人期待!

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来自:物理高能技术 / 电磁炮
205
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~~空空如也
TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
3943
唯一牺牲的SCR,200A的,刚买来时不知道欧美平板SCR大多要在两极加压力才能使内部接触完全,直接连线使用,一招OVER..... 直径最大处(下面的金属圈)4CM.

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mass_lynnxy
18年9个月前 IP:未同步
3944
这个可是好东西,不过不知道哪里有卖的。 成本:超级电容器已经作为标准产品大批量供应市场,价格也大大降低,平均0.01~0.02美元/法拉,大多数超级电容器可以做到法拉级,一般容值范围为1~5000F。 实际应用。

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TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
3945
超级电容似乎内阻偏大,不能瞬间放出高电流,而且以现在的技术这类电容耐压不高.
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mass_lynnxy
18年9个月前 IP:未同步
3946
可以看看这个,超级电容还是很有潜力的。 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXp?boardID=37&ID=1383&page=1
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sohupusy
18年9个月前 IP:未同步
3947
[quote][b]以下是引用[i]TUNGUSKA[/i]在2006-5-16 13:58:40的发言:[/b][BR]. 继电器不可能,除非打算一次性发射,我试的就是单SCR无截断的,5000U左右的电容约150-170匝的线圈,280V时可以上下穿易拉罐了.[/quote] 5000U的电容器体积有多大??耐压多少伏???如果太大的体积,可以说毫无实用价值!!只能做为实验室的白老鼠。
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TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
3948
[quote][b]以下是引用[i]sohupusy[/i]在2006-5-18 13:11:31的发言:[/b][BR]. 5000U的电容器体积有多大??耐压多少伏???如果太大的体积,可以说毫无实用价值!!只能做为实验室的白老鼠。[/quote] 电容6个3CM直径,4CM高的并联或一个7.5CM直径,15CM高的,耐压450V和350V. 以现的技术你让中科院做个电磁枪出来也没实用价值,顶多是支鸟枪,要实用找条无缝管,拆几十个鞭炮,射钢珠,拿去打劫威力够了.
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sohupusy
18年9个月前 IP:未同步
3949
像2楼那样的体积就差不多了,太大了,移动都不方便啦,不要说其它。
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阿丕作者
18年9个月前 IP:未同步
3950
电磁枪不能脱离枪尺寸的限制,所以必须以枪的尺寸为标准设计。但是要压缩尺寸,这样的代价往往是通过高额的电子元件为基础。我比较佩服安酷的做法,敢于采用容易损坏的元件来保证高的性能。的确采用SCR控制有缺点,但是我参考IGBT的时候,发现价格非常昂贵,在制作开关电源的时候烧了一个,心痛了很久。我个人建议,在制作电磁枪的时候,从开始就指定小尺寸为目标,这样可以避免在大尺寸的元件电路获得成功后,“枪”化不容易,同时需要资金来购买新的元件并测试。因为,不同的元件在同样的电路下表现可能完全不同。 目前资金紧张,估计电磁枪的继续实验可能要拖延到工作的时候,最近作了一些理论计算,可能对威力提升有所帮助。同时,鼓励大家继续讨论这方面的问题。
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安酷
18年9个月前 IP:未同步
3951
阿丕说的没错,既然是做(玩具)枪,就必须以尺寸为前提,除非只想做电磁威力测试; 至于使用要使用什么元件来做线圈驱动,要看具体情况,新手的话,建议用SCR, 有从事过相关设计的朋友,可以试试用IGBT(如果心里没底的话,建议先不要用它试),我敢用IGBT是因之前做过类似的设计,实验过程中,烧管是必需的,因为要测试极限,心痛更是必然的,一片三十几块,上次测试时,一下就挂了四片,本来只需牺牲一片的,但偷了个懒,就......;有份工作很重要,搞电子的工资一般不会低到哪去,拿出三五百来烧也不会太心痛。 [align=right][color=#000066][此贴子已经被作者于2006-5-23 15:18:55编辑过][/color][/align]
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阿丕作者
18年9个月前 IP:未同步
3952
提供电磁枪组织的网址给大家,QBQ的朋友可能已经知道,个人觉得有两个网站可以了解了解 一个是俄罗斯人的PSKOV1110,一个是ANOTHER COIL GUN WEB SITE的成果 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/coilgun/
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TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
3953
[quote][b]以下是引用[i]安酷[/i]在2006-5-23 13:34:50的发言:[/b][BR] 阿丕说的没错,既然是做(玩具)枪,就必须以尺寸为前提,除非只想做电磁威力测试; 至于使用要使用什么元件来做线圈驱动,要看具体情况,新手的话,建议用SCR, 有从事过相关设计的朋友,可以试试用IGBT(如果心里没底的话,建议先不要用它试),我敢用IGBT是因之前做过类似的设计,实验过程中,烧管是必需的,因为要测试极限,心痛更是必然的,一片三十几块,上次测试时,一下就挂了四片,本来只需牺牲一片的,但偷了个懒,就......;有份工作很重要,搞电子的工资一般不会低到哪去,拿出三五百来烧也不会太心痛。 [/quote] 你的IGBT是几A的?这么贵.
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安酷
18年9个月前 IP:未同步
3954
我用的是50A/300V的IGBT,浪涌电流150A;
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阿丕作者
18年9个月前 IP:未同步
3955
安酷,最近有什么进展吗?使用IGBT控制怎么样?
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安酷
18年9个月前 IP:未同步
3956

做过之前的实验后,更加坚定了使用IGBT的想法,虽然贵了点,但最终的成品相信会比较理想,最近一直在想如何提高线圈效率和缩小体积,最新的电路也已设计完毕,做板和焊接可能还要一周时间(只有晚上有空),最头疼的是IGBT,我们这里卖得比较贵啊,不知道网上哪里邮购比较可靠。

除了阿丕等,不知还有多少人在研究呢?可能有些朋友不喜欢在太大的公共场合留言,那我在QQ里建个群好了,有兴趣的朋友欢迎加入讨论。

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安酷
18年9个月前 IP:未同步
3957

群号:25435899

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mass_lynnxy
18年9个月前 IP:未同步
3958
发达一点的地方器件相对便宜,比如成都,北京,上海,深圳。。。
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安酷
18年9个月前 IP:未同步
3959

各位兄台如有去当地电子城的话,还请帮忙问问以下任一IGBT的价格,不胜感激!

HGTG30N60,IXGH60N60,SGL50N60,FGA25N120(电磁炉用的),

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TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
3960
以下是引用安酷在2006-5-29 21:40:39的发言:

各位兄台如有去当地电子城的话,还请帮忙问问以下任一IGBT的价格,不胜感激!

HGTG30N60,IXGH60N60,SGL50N60,FGA25N120(电磁炉用的),

XXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXm

这里有邮购,最大有80A的.

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阿丕作者
18年9个月前 IP:未同步
3961

G60N80

600V 80A

价格40

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安酷
18年9个月前 IP:未同步
3962
这个网站,你邮购过没?有的话,我也在那买了
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TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
3963
以下是引用安酷在2006-5-29 23:13:23的发言:
这个网站,你邮购过没?有的话,我也在那买了

我没买过,但在一个音响DIY坛见别人买过,你可以先要两三个试试啊.
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hamdad
18年9个月前 IP:未同步
30586

DZ98的货总体质量还是不错的,老板的信誉也可以,出现由于包装的伙计发错东西的情况一般只要数量(价值)不是很多可以马上免费把发错的补寄上。

02年到现在,我在DZ98已经买过货款2~3W的东西了,基本没有出什么大问题。

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xgzfs
18年9个月前 IP:未同步
30587
是否加个泄放二极管试下?

小的没玩过电磁枪,看楼主日记,多次烧毁开关可控硅。研究了一下楼主的电路,认为:在绕组施加高电压、通过大电流时突然被关断(截止),在绕组两端必然产生一个反向电动势,理论上讲,这个反向电动势的电压是施加电压的10倍,这个高电压作用于开关器件两瑞,就可能将开关器件击穿。楼主是否考虑去掉绕组上并联的反向二极管。

[align=right][color=#000066][此贴子已经被作者于2006-5-31 17:34:06编辑过][/color][/align]
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阿丕作者
18年9个月前 IP:未同步
30588

考虑过,同时采用了耐高压的SCR,不过就实验情况来讲,还是没有彻底解决这个问题。以后的驱动线圈电压将降到400V以下,估计损坏问题可以避免。

感谢你的建议

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hamdad
18年9个月前 IP:未同步
30589

大电流的普通(非快速)SCR的di/dt值有限,典型的50A/800V单向普通SCR其许可di/dt值大约在200A/μS,800V的电容电压就要求电感量不小于4μH。

可以在SCR两端直接并联压敏电阻解决过压损坏的问题。

MOTO有一本《半导体开关元件原理及应用》,有一部分章节论述了SCR以保险王模式保护稳压电源输出过压的工作状态,楼主可以参考一下。

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xgzfs
18年9个月前 IP:未同步
30590

反复看了楼主的开关电路认为:开关器件烧毁还是反向电动势导致,由于泄放二极管并连在绕组L上,关断时L所产生的自感电动势反向电压的正压经二极管反回负极(即绕组的正极)。由于L的电流不能突变(滞后),自感电动势在返回绕组另一端时,同时加在两个开关元件上,造成开关元件毁坏。

建议:1、在连接储能电容的开关管上并连一只反向二极管,使部份自感能量向储能电容充电,又可保护开关器件,一举两得。2、将自感电动势引向一只线径大圈数少的后续绕组,使弹丸加速。如果这没想可行,前一级绕组在关断时去驱动后一级绕组,这样就可多串N级,使弹丸不断加速。

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TUNGUSKA
18年9个月前 IP:未同步
30591
以下是引用hambaby在2006-5-31 20:03:32的发言:

大电流的普通(非快速)SCR的di/dt值有限,典型的50A/800V单向普通SCR其许可di/dt值大约在200A/μS,800V的电容电压就要求电感量不小于4μH。

可以在SCR两端直接并联压敏电阻解决过压损坏的问题。

MOTO有一本《半导体开关元件原理及应用》,有一部分章节论述了SCR以保险王模式保护稳压电源输出过压的工作状态,楼主可以参考一下。

多谢提供资料,电流上升率一直是我担心的问题,能否说说计算方法?
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hamdad
18年9个月前 IP:未同步
30592
电流上升率di/dt=电容电压/回路总电感(包含线圈电感、连接导线电感、电容内部寄生电感等)
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TUNGUSKA
18年8个月前 IP:未同步
30593

看来我还可以减少一些线圈,现在电感最小的一个线圈都有45UH

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gaolf_2000
18年8个月前 IP:未同步
30594
[quote]关断线圈是为了消除磁场对已加速的弹头的减速作用,那么按此图缠线圈可不可以不使用关断电路呢?(不从省电角度考虑)[img]c:\\XXXXXXXg[/img]
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mass_lynnxy
18年8个月前 IP:未同步
30595

图????

地址:file:///c:/XXXXXXXg

兄弟,你没贴上来。

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gaolf_2000
18年8个月前 IP:未同步
30596

不好意思!其实就是线圈一端匝数高,一端匝数低

后来想了想,好像不行。

积分和还是零
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夸克
18年8个月前 IP:未同步
30597

不好意思,我很菜,所以有个问题我没有弄明白,为什么是围着发射管绕线圈?那样磁力场不就是和弹丸要的发射方向一致了吗?这样怎么能切割磁力线呢?

希望各位DX给解释一下!

3Q !

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HK007
18年8个月前 IP:未同步
30598
以下是引用夸克在2006-6-29 04:58:20的发言:

不好意思,我很菜,所以有个问题我没有弄明白,为什么是围着发射管绕线圈?那样磁力场不就是和弹丸要的发射方向一致了吗?这样怎么能切割磁力线呢?

希望各位DX给解释一下!

3Q !


你说的那种是感应线圈枪,和这种不同,这种叫做磁阻式线圈枪,是根据线圈电感量大小变化作功发射弹丸的,不要搞混淆了.
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夸克
18年8个月前 IP:未同步
30599

呵呵!

多谢LS的DX,能不能把磁阻式线圈枪的原理说的详细点吗?

我很感兴趣!

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HK007
18年8个月前 IP:未同步
30600

感应线圈枪是将线圈通过电流,用导体做弹丸,变化电流在弹丸内产生涡流,涡流产生磁场,线圈磁场和弹丸磁场两个磁场相互作用,产生电磁力发射弹丸,发射前弹丸要放置在线圈中间,发射过程中不必切断电源.

磁阻式线圈枪是根据磁阻变化作功,用导磁体做弹丸,线圈和弹丸组成一个电感,发射前弹丸要放置在线圈一侧,这时磁阻最大,电感最小,线圈通电后,电磁力作功使磁阻减小,弹丸向线圈中点运动,运动到中点,磁阻最小,电感最大,这时就要切断电源,否则弹丸就会被吸住,因为再运动磁阻就会重新增大.

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夸克
18年8个月前 IP:未同步
30601

还想问一下这2种不同的方式之间有什么优缺点吗?

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jedininja
18年7个月前 IP:未同步
30602

这么好的实验,今天才看到,可惜了。有时间慢慢看。

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Nobel
18年7个月前 IP:未同步
30603

XXXXOST电路在大变比时效率极低,达不到90%以上,因为这时开关管工作在高压、大电流状态(原边的电流,副边的电压),损耗很大。

2.采用升压电感中心抽头的方式可以解决上述问题,即将MOSFET接在电感的中心抽头上,采用适当变比的耦合电感将电压升上去,这样就可以选择低压MOSFET了。

3.从原理上讲当SCR导通时,电池会通过BOOST电路的电感、二极管被短路,虽然时间很短,不知你们注意了没有?

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Nobel
18年7个月前 IP:未同步
30604

XXXXOST电路在大变比时效率极低,达不到90%以上,因为这时开关管工作在高压、大电流状态(原边的电流,副边的电压),损耗很大。

2.采用升压电感中心抽头的方式可以解决上述问题,即将MOSFET接在电感的中心抽头上,采用适当变比的耦合电感将电压升上去,这样就可以选择低压MOSFET了。

3.从原理上讲当SCR导通时,电池会通过BOOST电路的电感、二极管被短路,虽然时间很短,不知你们注意了没有?


1079_6671_931.jpg

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mass_lynnxy
18年7个月前 IP:未同步
30605

不会短路,电感对电流有滞后的作用。

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Nobel
18年7个月前 IP:未同步
30606

楼上的仔细分析一下,电感电流滞后对电源短路没有什么影响。储能电容电压和电感电流成正交关系,当电感电流最大时,电容电压则跌落到零,此时就相当于电源短路。

而且用BOOST电路来实现十几倍的升压是不合理的,我见到的任何一个正规电源里都没这样做。效率太低,这意味着充电时间很长,达不到实战要求。

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HOHOLO
18年7个月前 IP:未同步
30607

我在hk 找到一個2.5v,3.3F 的電容,在做電磁槍有用嗎.....?

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Nobel
18年7个月前 IP:未同步
3964
这种超级电容一般内阻很大,你把她短路也只能出几十毫安的电流,与1000A相差不止万里,只能用做CPU存储器的后备电源。
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3952
18年7个月前 IP:未同步
3965

从头到尾看完了,我也来顶一下。我虽然理科出身,大学里却正在学物理专业。很多你们的电子名词都不太懂啊。期待各位达人进一步的成果

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拔刀斋
18年6个月前 IP:未同步
3966

是要给电流“刹车”吗?在线圈上串联一个同样大小的电容,利用LC谐振产生负半周就是了

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阿丕作者
18年5个月前 IP:未同步
3967
它的负半周可能大幅度的缩减弹丸发射威力
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goldcyd
18年5个月前 IP:未同步
3968
我现在可以用单层单级线圈,把一克的实心铝弹(用标准件8mm铝铆钉截断)加速到初速100米左右。效率1.7%,线圈只有12匝,内径9mm,电容150uf,电压2000伏,cbb薄膜电容,300焦耳。这种线圈电磁枪的优势就是可以用相对小的电流(和导轨式的比较)就可以了。
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HK007
18年5个月前 IP:未同步
3969
以下是引用goldcyd在2006-9-22 17:12:25的发言:
我现在可以用单层单级线圈,把一克的实心铝弹(用标准件8mm铝铆钉截断)加速到初速100米左右。效率1.7%,线圈只有12匝,内径9mm,电容150uf,电压2000伏,cbb薄膜电容,300焦耳。这种线圈电磁枪的优势就是可以用相对小的电流(和导轨式的比较)就可以了。

铝弹?不太明白是怎么发射铝弹的,磁阻式的只能发射导磁体,请问下是不是感应式线圈Q啊,能否详细介绍下,谢谢[em01]
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goldcyd
18年5个月前 IP:未同步
3970

不是磁阻式的,磁阻式单级发射初速度越快,效率越低。在高初速发射(须采用高压〉5000伏)时,线圈的磁场已远大于铁芯的饱和磁感应强度,因导磁体(铁芯)早已饱和,所以造成磁阻变化率太小(电感梯度太小,电感梯度决定着绝对效率)。也正因为这样,磁阻式可以采用电解电容(内阻大,电感大),在低压(〈1000伏)小电流下(〈1000安)工作。

导轨式的用电流最大(10万安以上,否则要么不动,要么效率太低,增强导轨式的例外),导轨式的在发射很小的弹丸时,效率也可作到很高。但对个人来说,机械加工难度太大,大容量100uf以上,高电压10000伏以上,电容体积太大,成本太高。做好后也将超出枪的概念。

线圈式的居中,1万安的电流就可工作了,我用的是同步感应式的,或者说是磁场重接式的。

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阿丕
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2005/09/09注册,8个月10天前活动

心静自然凉

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