电磁炮
 
磁阻旋转加速器
高颖 2016-6-23

磁阻加速器的制作过程很有戏剧性,本人电路知识就是高中物理课堂学到的。最初只是想做一个离子打火机,网上查资料买元件,很简单的电路我都连不上,补了补知识,结果发现ZVS比离子打火机好玩,开始做ZVS,感觉好难,最后还是完工了。晒一下粗糙的做工:

做完之后又发现有人用ZVS给电容充电做加速器,于是又补脑,决定自己也做一个。于是很喜欢看
自己开始买铜线绕线圈、刷绝缘漆

304不锈钢管打孔8个(3mm),组装线圈(8个)
焊装电容450V1000UF8个、可控硅TPS16(7个)、充电线路(高压硅胶线+8个fr207)连接
组装电容、线圈、加速管


为了使加速器方便移动和布局优化,于是把所有元件固定到一把玩具木仓上了,希望不要被河蟹了,
加速弹丸为了便宜,直接某宝,4mm*35mm定位销

一米距离410V试速
感觉不稳定,5000转/分电机稳定装置


效果不是很理想。由于被领导(家里的领导)禁止做此方面的制作,所以把加速器拆了。这个帖子就是留给喜欢做这方面的磁粉。虽然不制作,但还可以学习理论,呵呵,希望以后能看到更多这方面的改进方案。

2016-6-23 00:18:29
1楼

能详细说一下稳定装置吗,是让炮管旋转从而带动弹丸旋转,还是利用了陀螺原理使整个装置在连发时保持稳定?
感觉这个创意不错啊,是你自己想出来的还是有其它来源?

高颖(作者)
2楼

我做的很简单的,就是加速前旋转。靠弹丸和管之间的摩擦,稳定性不好,希望有高手可以改进。我自己做的,知识不多,全靠快补。

3楼

楼主能不能发一下电原理图,主要是触发控制部分的。因为管子旋转必然会遮挡光电开关(除非透明的管子),我想,如果旋转速度达到一定,让这种遮挡的周期显著短于弹丸通过的时间,就能用低通滤波分选出弹丸通过的信号作为触发的依据。另外管子也可以用皮带驱动,从而解决供弹的问题——不知道你是如何解决旋转时装弹的?
值得研究,希望楼主继续啊。

高颖(作者)
4楼

光控部分就是普通的光控,旋转部分和加速部分是分开的,没有你想像的那么复杂。虽然现在不做了,但是认为这种方案还是可行的,主要是我的电机转速不够,另一个帖子有人指出要达到17000转就差不多够稳定了。

5楼

细长管高速的变形问题是个大难题,可能解决好旋转的传动问题比单纯提高转速有效得多。

[修改于 3 年前 - 2016-06-23 01:13:36]

6楼

从图片来看应该是发射前就预旋转至一定速度,是供弹器的改进。 相较而言,加速段旋转的时间并不充裕,工程难度大,电机负载也更重,还是楼主的方法好一些。

7楼

引用 高颖 :

这张图片里的管子看起来很长的样子,是在后来的制作过程中被截开了吗?
另外,从顶楼的图上看,楼主的弹丸旋转部分是固定死了的,楼主的装弹是怎么实现的?

[修改于 3 年前 - 2016-06-23 09:39:24]

高颖(作者)
8楼

不是一体的,最后的图片应该是这样的
旋转部分和加速部分分开,至于装弹,由于是高压的,不连发,为了省事就从木仓口装弹丸,旋转部分加个小的强磁铁就可以了。

9楼

电机带强磁铁再带弹丸旋转?

10楼

引用 xueyang0770 : 电机带强磁铁再带弹丸旋转?

应该是这个意思。电机在一端用磁铁带着弹丸旋转,待弹丸转速上去之后,再使其分离通过加速段。

[修改于 3 年前 - 2016-06-24 18:04:11]

高颖(作者)
11楼

引用 Ma3.02的守望 : 从图片来看应该是发射前就预旋转至一定速度,是供弹器的改进。 相较而言,加速段旋转的时间并不充裕,工程难度大,电机负载也更重,还是楼主的方法好一些。

有没有想过用钢珠做弹丸?感觉这个你可以做,到时给我点数据!用钢珠做弹丸我有一个想法,不知道可行不可行,先把一级线圈做好,通过实验数据确定钢珠的起始位置,然后用测速仪测出一级速度,通过计算,确定第二级线圈的开始位置,由于是钢珠,触发光控的时间肯定比定位销短,所以要做一个持续开启的电路保证钢珠从第二级的触发位置到线圈的中心位置,然后再通过计算和实验数据确定第三级,由于钢珠的速度会越来越高,所以后面的几级线圈做的长一点,这样会使持续开启电路的时间好控制。我知识有限,如果感到可行可以尝试一下(如果想试试高压的,呵呵,低压的你算是老大了)。

2016-12-15 16:26:34
12楼
有人会做小体积大功率zvs吗?zvs的功率和什么有关,请大神们赐教。
13楼
我做的体积满意了,就是功率不高,有谁能教我做大功率的。

[修改于 2 年前 - 2016-12-15 16:51:21]

14楼
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15楼
楼主用的什么场效应管?推荐几种型号:HY5208W,IRFP4368PBF,NCEP85T35T,RU190N08R,IRFB4110。都是超大功率的。另外可以弄个对称振荡电路,先用小的场效应管放大一番,再用小的普通变压器升一级压变成单相交流,半波整流不要滤波,然后用大功率的场效应管再放大(输出还是供电电压),再用大功率自耦变压器升到合适的电压。这样会有点贵有点麻烦,但好处是可以做成超大功率,选对了材料应该可以2000w+。
16楼
引用 HXKRRRR:
楼主用的什么场效应管?推荐几种型号:HY5208W,IRFP4368PBF,NCEP85T35T,RU190N08R,IRFB4110。都是超大功率的。另外可以弄个对称振荡电路,先用小的场效应管放大一……
我用的是irf530N,和电感和振荡电容的大小有关系吗?你说的我没试过,你有电路图吗?求一个电路图,知识有限,只会照葫芦画瓢

[修改于 2 年前 - 2016-12-15 22:17:21]

17楼
引用 gaoying:
有人会做小体积大功率zvs吗?zvs的功率和什么有关,请大神们赐教。
ZVS功率一般与输入电压和电容容量有关,适当提高一下输入电压是较简单方法,提高电容容量也可以。但这两种方法都会使空载电流增大,估计也会影响效率。还有,让管子裸奔,想知道管子烫手不,我从来不敢让管子裸奔
18楼
引用 找PI的ATP:
ZVS功率一般与输入电压和电容容量有关,适当提高一下输入电压是较简单方法,提高电容容量也可以。但这两种方法都会使空载电流增大,估计也会影响效率。还有,让管子裸奔,想知道管子烫手不,我从来不敢让管子裸奔……
管子不热,只是微温所以没加散热,输入电压高有作用吗?管子有12V稳压,电压大了高于12V的不就直接消耗了吗?还有电感线圈的铜线直径和功率没有关系吗?高频变压器的初级和次级线圈铜线的直径也和功率没有关系吗?
19楼
引用 gaoying:
管子不热,只是微温所以没加散热,输入电压高有作用吗?管子有12V稳压,电压大了高于12V的不就直接消耗了吗?还有电感线圈的铜线直径和功率没有关系吗?高频变压器的初级和次级线圈铜线的直径也和功率没有关系……
12V稳压管只是让MOS管的GS两脚之间的电压稳定在12V,功率部分电压并不限制,所以功率增大。减小电感线圈电感量应该可以增大功率,但这一方法我沒做过对比实验,铜线直径大了应该只是减小铜线的发热而己,只增大线径而不改变线圈其它参数,对电感量影响可忽略。
20楼
引用 gaoying:
我用的是irf530N,和电感和振荡电容的大小有关系吗?你说的我没试过,你有电路图吗?求一个电路图,知识有限,只会照葫芦画瓢
IRF530N耐压不错,但是耐受发热功率和电流都有点低。同属TO220封装的IRF1018E和P80NF70都比这个好。电路图我已经画好了,看能不能拍个发上来。(带震荡电路和充到设定的电压自停)
21楼
引用 gaoying:
管子不热,只是微温所以没加散热,输入电压高有作用吗?管子有12V稳压,电压大了高于12V的不就直接消耗了吗?还有电感线圈的铜线直径和功率没有关系吗?高频变压器的初级和次级线圈铜线的直径也和功率没有关系……
请问楼主是电机带动弹丸旋转吗?
若是的话 是怎么保证克服弹丸与管子的摩擦力的呢?能不能发一下结构图
22楼
HY5208W,80V,320A,导通电阻1.7毫欧,耐受发热功率416w
IRFP4368PBF,75V,350A,导通电阻1.4毫欧,耐受发热功率520w
NCEP85T35T,85V,350A,导通电阻1.4毫欧,耐受发热功率520w
RU190N08R,80V,190A,导通电阻3.9毫欧,功率400w。注意这一款和下一款是TO220封装,不是另外三款的TO247,封装耐流比硅片耐流还小,使用时要小心一点
IRFB4110,100V,180A,导通电阻3.7毫欧,功率370w。
总的来说性价比最高的是RU190N08R,但是封装耐流太小,可以考虑用其它参数相同、TO247封装的RU190N08Q来替代,会稍微贵一些,但还是性价比最高的。
23楼
电路图来也
我把电路改了一下,效果会更好一些。(画的有点乱,一个初三学生的渣画技)
那个自耦变压器,如果不好买也可以不用,只是要注意前面普通变压器的升压倍数。
那个滤波的630vCBB电容,最好能大一些,1微法(标号105J或者105K)应该可以。
其它事项我都在图上写出来了
272344
24楼
写错了一个地方,NPN三极管可以用2N3904
25楼
引用 HXKRRRR:
写错了一个地方,NPN三极管可以用2N3904
非常感谢,我按你的电路图做一个。
26楼
引用 rb-sama:
请问楼主是电机带动弹丸旋转吗?
若是的话 是怎么保证克服弹丸与管子的摩擦力的呢?能不能发一下结构图
这个就是一个加速前旋转,弹丸加速过程和管壁之间是有摩擦的,具体有没有稳定效果我没有具体数据,你可以试一下转速17000转以上的电机,我的是5000转,毕竟这个结构比较简单容易实现。
27楼
引用 找PI的ATP:
12V稳压管只是让MOS管的GS两脚之间的电压稳定在12V,功率部分电压并不限制,所以功率增大。减小电感线圈电感量应该可以增大功率,但这一方法我沒做过对比实验,铜线直径大了应该只是减小铜线的发热而己,……
嗯,谢谢!有老师们宝贵意见真好!
28楼
引用 HXKRRRR:
写错了一个地方,NPN三极管可以用2N3904
272346

我把你的图又画了一下,你看看是不是我理解的这样?还有继电器用5伏的还是12V的?怎么才能准确调节变阻器实现充满后开启继电器?如果我想自己绕变压器,大概匝数能标一下吗?还有线径。我的图和你的是不是一样?图上的电容参数可以吗?其他大神们也来参与一下,论证一下此方案是不是可行?大概功率能到多少。
29楼
初级抽头忘画了。
30楼
引用 gaoying:
这个就是一个加速前旋转,弹丸加速过程和管壁之间是有摩擦的,具体有没有稳定效果我没有具体数据,你可以试一下转速17000转以上的电机,我的是5000转,毕竟这个结构比较简单容易实现。
谢谢你的回复。
另外想确认一下,那是否意味着弹丸的外径比管子内径要小?这样不会影响精度吗。
如果说电机直接连着弹丸旋转 那么发射的时候如何保证顺利释放呢?有点困惑
如果能上一张旋转部分结构图就好了 再次感谢
31楼
引用 rb-sama:
谢谢你的回复。
另外想确认一下,那是否意味着弹丸的外径比管子内径要小?这样不会影响精度吗。
如果说电机直接连着弹丸旋转 那么发射的时候如何保证顺利释放呢?有点困惑
如果能上一张旋转部分结构图就好了 再……
等周一我用3dmax给你试着画一下,你可以加我微信或qq,191451034
32楼
引用 gaoying:
等周一我用3dmax给你试着画一下,你可以加我微信或qq,191451034
多谢 期待在论坛回复。看起来方便点嘛
33楼
引用 gaoying:
272346

我把你的图又画了一下,你看看是不是我理解的这样?还有继电器用5伏的还是12V的?怎么才能准确调节变阻器实现充满后开启继电器?如果我想自己绕变压器,大概匝数能标一下吗?还有线径。……
我画的是隔离升压,输入负极不能直接接地。继电器看情况,5v12v都行,就是要重新计算控制的电阻。振荡电路中的电容太大了,几十纳法就行,太大了影响效率和振荡频率。第一级变压器和第二级变压器的升压比相乘,再乘以你的最低输入电压,应该比你的电容耐压稍大,比如说480v,升压比就是40左右。可以第一级10倍第二级4倍。如果第二级不用自耦变压器可以更平均一些,比如说6.5和6。第一级的输入线径要大,给你几个线径的大致持续耐流(大部分实测)作参考:
0.21mm 不到3A,5A持续几秒钟就冒烟了
0.25mm,3A有点发热,缠成线圈发热严重
0.7mm 5A左右无压力,持续两分钟基本没热
0.8mm 6-7A可持续
1mm,10A没问题
1.5mm,比家庭电路的输电线细一点,20多A
家庭电路的2.5mm输电线,带着皮(散热不行)安全载流28A(物理教材告诉我)
2mm,30-40A完全可以(比家庭电路的2.5mm²输电线还粗,耐流还大),完全能满足第一级输入的需求了。
如果工作时间短,第一级线径还可以小一点,比如1.5mm。第一级升压,主绕组可以少一些,20匝左右就够了,在十匝位置抽头(当然是骨架合适的情况下。如果骨架也自制可能需要匝数多一点来提高效率),副绕组按照之前说的就是100匝左右,用0.7mm左右或者再细一点就行了。
第二级如果用自耦变压器,就用0.7mm的缠上100匝,在中间找个合适的位置(24-25匝)抽头做输入,两端做输出就行了。
调试自停电压时在输出那里接一个耐压高的电容(一定要高于最大输出电压,容量不用太大)和一个高压电压表(万用表上就有,直流档标的500v实际能测600以上),把电位器(4.7K那个)放在阻值最小位置,接通电源。然后调大电位器,直到电压表稳定显示的数据达到你需要的电压。这个要小心一点,不要把继电器线圈烧坏了。
以上仅供参考,实际操作时可能要稍有变化。我还有没有没解释清楚的地方?
34楼
那个继电器,耐流要在100A以上.如果不好买可以用一个小的5脚继电器和一个场效应管(比如说NCEP85T35T,接在常开支路)控制干路通断,空出来的那个脚(常闭支路)接在有绿灯的支路上。

[修改于 2 年前 - 2016-12-18 13:21:40]

35楼
哎呀,我发现我把场效应管接错了。。。等我改一下
36楼
引用 rb-sama:
多谢 期待在论坛回复。看起来方便点嘛
272365

试着画了一下,很简单的图。只要注意磁铁磁化弹丸后弹丸的NS级和线圈放电时的NS极就行了。强磁体和旋转轴之间是用胶水粘在一起的。

[修改于 2 年前 - 2016-12-18 19:48:44]

37楼
引用 HXKRRRR:
哎呀,我发现我把场效应管接错了。。。等我改一下
好的,非常感谢。
38楼
引用 gaoying:
272365

试着画了一下,很简单的图。只要注意磁铁磁化弹丸后弹丸的NS级和线圈放电时的NS极就行了。强磁体和旋转轴之间是用胶水粘在一起的。
总算看明白了 哈哈 楼主的图看得很清楚 赞一个
这样的设计确实很好 。可以说前无古人
想问下 这种预旋转的效果能做到弹丸飞行的时候维持稳定的效果吗?
还有就是旋转的时候 弹丸会不会和发射管产生摩擦 导致每次转速都不稳定?
我在想如果使用电磁线圈供电 可能吸力会大点 但是不知有什么负面影响
39楼
引用 rb-sama:
总算看明白了 哈哈 楼主的图看得很清楚 赞一个
这样的设计确实很好 。可以说前无古人
想问下 这种预旋转的效果能做到弹丸飞行的时候维持稳定的效果吗?
还有就是旋转的时候 弹丸会不会和发射管产生摩擦 导……
电磁供电用多大的电流?用多大的线圈?有强磁的效果?体积呢?想想就不可行.至于有没有效果作出来先不旋转测试一下,再开旋转测试以下就行了.我上面说过了我的没数据.
40楼
除了加快转速,还可以加大直径.
2017-1-20 10:16:02
41楼
272943

272942

高手们帮我分析一下,我的逆变器发热严重是怎么回事,逆变器是用3525驱动板驱动4个RU190N80,经过非晶变压器,经整流桥,高频电容滤波输出500V电压,测试时用12V7A电瓶经逆变器点亮220V25W灯泡,点亮灯泡后输入线和整流桥很热,管子也发热严重是怎么回事?
2017-1-22 06:56:05
42楼
引用 gaoying:
272943

272942

高手们帮我分析一下,我的逆变器发热严重是怎么回事,逆变器是用3525驱动板驱动4个RU190N80,经过非晶变压器,经整流桥,高频电容滤波输出500V电……
RU190N80的栅电容太大了。
建议有条件的话检测一下驱动波形,观察上升下降沿是否过大。
这可能是发热的一大原因。
2017-2-19 22:24:21
43楼
问题早找到了,这段时间忙,就没回复帖子,整流桥发热是因为频率高,我把整流桥换成了FR208就行了,普通的整流桥不能用于高频电路。管子热是因为使用非晶变压器的原因,因为非晶变压器的输入频率比普通高频变压器的要低,我用3525驱动板需要更换调节频率的电阻,由3K换成了5K,还是发热,估计还需要增大电阻降低频率。为了减小逆变器的体积,我把驱动板放在了非晶变压器和板子中间,所以更换电阻需要全部拆了换电阻,就没投入精力去弄,但是可以肯定的是,管子发热是因为频率和非晶变压器的输入频率不一致导致的。回复帖子只是希望大家以后出现类似问题可以少走弯路。

[修改于 2 年前 - 2017-02-19 22:27:24]

2018-9-3 16:47:53
45楼
1

好久没上论坛了,挺怀念的。看大家都做得那么好,我也想给电炮圈添点活力。准备做一个20级的电炮方案。

    20级电炮的制作并不复杂,但是对于搭棚的电路来说却是致命的。。。。。。前期分析方案的实施难点并总结了一下:

    首先要解决的是电路的焊接、连线、元件参数改变的问题。因为分析了一下,所有工作中耗时最长的无功损耗就是焊接搭建电路。更改就更耗时了。

    其次要解决的就是精准触发问题。

    最后解决元件、材质和做工问题。

现在第一个电路焊接、连接、元件参数改变的问题已基本解决。电路借鉴Ma3.02的守望的模块化方案,可以实现快速实验和改变模块参数的问题。下图就是模块化的电路,可以方便的更换某一级的参数,比如更换电容、线圈。线圈和光电的间距甚至可以直接调节。这样的模块制作好后,组装一个20级模块只需十几分钟即可,下图就是多级模块:

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 有了简便的组装,提高了效率。为以后的方案实施提供了便利条件。

          第一个首要问题解决了,其次是精准触发问题,这个也是比较棘手的点。一般光电精准触发前几级是基本可以做到的,钢珠的要求更高一点,铁柱弹丸,要求并不那么高。也就是说光电触发,铁柱的触发点就算不那么精准也容易达到一个比较高的初速。质量也大于同口径的钢珠很多,所以效率比钢珠的要高不少。虽然钢柱的对精准触发要求不高,但也仅限于前面的几级而已,一般后面的就会采用减小电容容量、减小线圈匝数增大线径、加大光电和线圈间距来调节最佳触发位置。然而这些方案都是在弥补光电的反应延时和可控硅的开启造成的触发位置不精准弊端。这样无限加大光电和线圈的间距,就会造成电磁炮木仓身过长,不便携带。所以光电只适合级数比较少的电磁炮制作。

         本人只是业余爱好,不知道我的理解对不对,请大家勿喷!

       如果能让弹丸在精准位置触发模块中的线圈通电,也许会获得更高的初速度。本人认为炮友们的单片机延时触发还是比较好的方案。于是决定用单片机控制(但不是纯单片机控制)

pic

 

      时间有限,稍后再更新。

     

46楼

光电触发可以,同时推荐使用超大功率场效应管代替可控硅进行通断控制(反应速度快,还可以控制什么时候断电)。理论上,适当设计弹丸长度和线圈长度就可以比较好地控制通断。

[修改于 9 个月前 - 2018-09-03 18:21:46]

2018-10-10 11:14:32
47楼

方便写入延时程序:界面易操作,为写入数据节省时间,提高效率。以下是操作界面

pic

 


 

48楼

单片机部分开环的时序控制恐怕调延时参数比较麻烦..

上位机是个好方法,GUI设计的很棒

建议楼主试参的时候多加入一些变量,比如炮管倾角变化、小范围电容电压波动,试试在这些干扰的情况下时序控制能否有比较稳定的速度,再进一步也许可以把速度反馈给上位机,进行自动测试

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