CG初接触
锦瑟听弦2012/08/26电磁炮 IP:上海
终于做了决定,别人怎么说我也不理,不能再只看不练。打算先做个安全河蟹的低电压版本。
昨日收到了部分材料,包括60V的电容,漆包线、ABS管等。开动啦!


ABS管:内6.5mm,外8mm,长25cm(截至19cm)。
线圈:2cm长,5层共计125圈。算得电阻160mOhm,电感12.6uH。
电容:63V 10000uF 16J。
开关:IGBT(IRGP4086、G60N100),MOSFET(IXTQ200N10T),SCR(70TPS12)
电源:60V DC-DC升压电路(2577) + 18650锂电一枚(拆自己笔记本电池得……)。


首先是按照Barry的LRC公示找个合适的线圈参数,因为对发射6mm钢球有强烈的好奇心,折中选择了2cm线圈长度。
最后算得绕5层的效果最好(线圈数×电流×dt的积分)如图(python写的代码,偷懒没标刻度。横轴时间0.5ms/div,纵轴电流50A/div,黑线是电流对时间的积分):
coilgun.png

DSC_0832.jpg

然后就是焊接了,直接搭棚。触发用的6颗1.5V的纽扣串联到9V(tDCS电自己用的……)
DSC_0833.jpg

效果嘛……不说了看图吧

DSC_0836.jpg



冲满60V时大约320A的峰值电流,对应的开关管试了几种:
IRGP4086,IGBT标250A,拆机的。共2片,第1片上60V时被秒,第2片调低30V测试十几次后挂掉。这孩子枉标250A了……
FGL60N100BNTD,IGBT标60A,全新的。60V测试了N次全身而退。
70TPS12,SCR标70A,拆机的。这个只试了几次,结合大家的一些数据绝对不会有问题。
IXTQ200N10T,MOSFET标200A,拆机的。测试N次,一直在用。
总结:
1、70TPS系列最强壮。
2、IRGP4086同样是IR的产品,其IGBT标的太虚了吧……(别人都标正常电流,这孩纸手册上标极限电流)
3、60N100不错,TO264封装也大。打算下一步用在450V的加速上。
4、IXTQ200N10T的耐压只有100V,特点是Rgs只有5mOhm,相比IGBT的Vce约3V,这个在320A时Vgs只有1.5V左右,发热少一半。
上开关管合影(从左到有:IRGP4086尸体、G60N100、IXTQ200N10、70TPS12)
DSC_0839.jpg



下步打算:
加上450V的2级和3级加速,用光电管触发,单片机控制延时。


最后请教一个问题,自己绕了个72T:6T的铁氧体变压器,~60V输入可以得到~720V电压吗?如果可以合适的开关频率大体在什么范围呢?
DSC_0837.jpg
+25  科创币    听我说瞎话    2012/08/26 期待后续作品
+20  科创币    布布卡    2012/08/26 清新的风格
+25  科创币    w_b_b_w    2012/08/26 有实践有数据有心得,全给你了~
来自:物理高能技术 / 电磁炮
24
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~~空空如也
woowoowoowo
12年5个月前 IP:未同步
444714
顶了,我的漆包线还在路上呢,对你的72T:6T的铁氧体变压器能否升压表示疑问,还没这样试过绕变压器,你可以试试嘛
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听我说瞎话
12年5个月前 IP:未同步
444716
楼主变压器好个性,502粘的吧?最好别那样,用个扎带都比粘好用
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zhanglei
12年5个月前 IP:未同步
444828
变压器前还要加个逆变电路,后面还要加整流电路。哎,真麻烦。
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rb-sama
12年5个月前 IP:未同步
444887
您那个变压器太小了 60V进去会饱和的
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mr-l
12年5个月前 IP:未同步
445091
内径6.5mm的在哪买的?求出处!求连接!买过五十根卖家号称内径6.5mm外径8mm的ABS管。到手用卡尺一量内径才6mm。问卖家为何会这样?卖家说亲我们用的是直尺量的哦。泪奔............................
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锦瑟听弦作者
12年5个月前 IP:未同步
445150
引用第5楼mr-l于2012-08-27 12:12发表的  :
内径6.5mm的在哪买的?求出处!求连接!买过五十根卖家号称内径6.5mm外径8mm的ABS管。到手用卡尺一量内径才6mm。问卖家为何会这样?卖家说亲我们用的是直尺量的哦。泪奔............................




已经PM啦,请查收:)
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锦瑟听弦作者
12年5个月前 IP:未同步
445152
引用第2楼听我说瞎话于2012-08-26 16:27发表的  :
楼主变压器好个性,502粘的吧?最好别那样,用个扎带都比粘好用




嗯,的确502[s:178]
没做过变压器,感谢!
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锦瑟听弦作者
12年5个月前 IP:未同步
445153
引用第4楼rb-sama于2012-08-26 20:48发表的  :
您那个变压器太小了 60V进去会饱和的




大侠!想了想很对,模电都还给老师了……谢谢!
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woowoowoowo
12年5个月前 IP:未同步
445215
160mOhm电阻如何算得的呢?还有Barry的LRC公示能否给个链接
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wzf081425
12年5个月前 IP:未同步
445232
变压器比较奇怪了,,要想体积小可以试试铁硅铝磁环,,不容易饱和
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锦瑟听弦作者
12年5个月前 IP:未同步
445335
引用第9楼woowoowoowo于2012-08-27 17:15发表的  :
160mOhm电阻如何算得的呢?还有Barry的LRC公示能否给个链接




160mOhm 是先算出绕线的总长度,然后代入纯铜的电导率0.01851Ohm米每平方毫米。


Barry的公示见:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXfo/theoryinductors/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXm
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锦瑟听弦作者
12年5个月前 IP:未同步
445337
引用第10楼wzf081425于2012-08-27 17:46发表的  :
变压器比较奇怪了,,要想体积小可以试试铁硅铝磁环,,不容易饱和




谢谢!变压器的确做的汗颜……
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锦瑟听弦作者
12年4个月前 IP:未同步
451335
总觉得模拟的结果不靠谱,今天用0.5mm的铜线做了个10mOhm的采样电阻,串在线圈上用单片机采样电流曲线。
采样速率是10ksps,即0.1ms采样一次。得到的真实电流果然和模拟的结果差别很大……


管子参数:外8mm/内6.5mm/ABS管
线圈参数:2.0cm长/0.5mm漆包线/36圈每层/7层共计约252圈。
电容参数:450V/270uF
开关参数:TYN1225 × 1


dry fire时的电流曲线:
Coil_7层无装载.png

发射6x25mm无头螺丝时电流曲线:
Coil_7层有装载.png

可以看到大约在1ms时都完成了放电,并且曲线基本吻合,说明弹丸的影响很弱。原理应该是过饱和后对电感量影响很弱;或者说当电流密度非常高时,有铁心的电感和空心电感的电感量很接近。


最后是模拟的结果,和实际有较大出入……今晚要带着问题入梦了……TT
coilgun.png



还有一个0.75mm缠绕5层约120T的线圈,放电时电流太大测不出来,计划周末把采样电阻弄小些再做一组实验。
attachment icon CoilSamples.zip 22.27KB ZIP 26次下载
+10
科创币
着迷者1
2012-09-14
高质量发帖
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着迷者1
12年4个月前 IP:未同步
451379
回 13楼(锦瑟听弦) 的帖子
能不能教我如何用单片机采样并显示出来
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锦瑟听弦作者
12年4个月前 IP:未同步
451453
回 14楼(着迷者1) 的帖子
其实没做显示,打的断点,采样完后在电脑调试端读的数。
要有一点C语言的基础才行哦,可以简单的介绍一点单片机的基本技术,其他的要靠你自己了。很多英文的资料,你可能会很头疼的。是学生吗~~~
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锦瑟听弦作者
12年4个月前 IP:未同步
452270
今天把测速集成到了发射管上,读数稳定多了。做了一组发射时初始位置和速度关系的实验。
发射管:外9.6mm内7.5mm碳纤维
线圈:2.0cm长,0.5mm漆包线7层,共约250圈。
电容:450V 270uF
开关:TYN1225 × 1
弹丸:PH2螺丝刀头,重5.1g。
光电管:距离2.0cm


初始位置和最终速度的关系,Y轴时间单位uS,越低越好。
LaunchPosition.png



最后找到最低点,位置在大约7.5mm处最佳。这个距离是弹进入发射管的距离,换算后大约是进入线圈10.5mm。
位置关系示例如图。
DSC_0871.jpg



实验的数据文件(见附件)中,最小的一个读数约为1144uS,合算约17.5m/s,Ek=0.781J。
电容储能为27.3J,效率为2.86%。
attachment icon LaunchPosition.zip 16.05KB ZIP 31次下载
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潜伏者
12年4个月前 IP:未同步
452318
其实模拟结果问题我也遇到过,但是当我把铁心插入线圈当中时,所有的数据都能对上,特别是电感,几乎是丝毫不差。
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锦瑟听弦作者
12年4个月前 IP:未同步
452486
回 17楼(潜伏者) 的帖子
哇~强烈羡慕中……
手工调整了一下电感的计算公式,和实际结果只能说比较接近了。只好走实验派,要不停的绕线圈和采样[s:275]
感觉某一级线圈的效率应该是N * i(t)对时间的函数和S(t)位置对受力比率函数的乘积有关,这个值应该正比于获得的动量。对吗?
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潜伏者
12年4个月前 IP:未同步
452587
透露一点,大家模拟试试。线圈产生的磁场要低于加速物的磁饱和强度,这样才能获得高效率。我目前的慢加速应用到紧密型连续加速中,已经可以把效率提升到30%以上,虽说是慢加速,但是每级的加速效果仍然在20每秒以上,一米没还是可以破掉音速的。实际上加速中存在一个矛盾,每级的加速值越低,效率越高,同样加速距离也越长。
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着迷者1
12年4个月前 IP:未同步
452611
回 19楼(潜伏者) 的帖子
想问一下,你用的Q管是什么管子,如果用05MM厚铜管那它的损耗有多少。
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潜伏者
12年4个月前 IP:未同步
452616
用金属管会让电流的上升时间延长,降低效率,同时因为是单扎线圈,所以相当于同轴一扎线圈,会有不必要的能量浪费,和一些杂波。
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锦瑟听弦作者
12年4个月前 IP:未同步
452669
回 19楼(潜伏者) 的帖子
很对,在饱和前的受力是和磁场强度的平方成正比的,饱和后只和磁场强度成正比。不过做出来体积巨大啊,期待你的慢加速!
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huoyinggames
12年4个月前 IP:未同步
452869
请问楼主用60V发射威力怎样?这个电压越高威力越大是吧
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