轻量17级电磁炮(20220728更新外观部分)
头疼脑壳昏2022/07/15原创 电磁炮


        首先, 感谢托卡马克以及欧阳鑫 两位大佬 . 

    介绍下入坑过程吧.  几个月前在头条刷到了一个老外的电磁炮的视频.反复看了几遍视频.几个电容几个线圈就能有如此威力,瞬间就来了兴趣.

    然后就是在网上搜索相关的内容.于是就了解到了<零点叁马赫吧>以及<科创>论坛. 也同时看到了两位大佬的帖子. 于是决定自己动手制作一台电磁炮. 对于从事电子研发的自己来说,应该不是难事.结果,被打脸了. 各位看官,听我来慢慢道来.有兴趣制作的同学也能少踩些坑.

     一开始就决定做单片机纯时序的电磁炮. 体积小,这个是光电开关没办法相提并论的. 经过<线圈炮模拟器>的一番验证.于是就有了第一版 11级时序,弹是8*30.电路使用的是(欧阳鑫)大佬的boost回收模式. 等所有硬件焊接完成开始调试时候.打脸就开始了.

(由于我是在公司发的帖子.实物尸体在家放着呢,后续看情况再补上.)

微信图片_20220715102202.png

     微信图片_20220715100138.png


        这一版选择的电容是450V680uF. IGBT当成贴片元件焊接在PCB背面. 供弹用的舵机加齿条. 

    这版有几个坑:

  1. 电容容量太大.前5级非常完美.甚至大大超出了模拟器的模拟出来的速度.调试到第6级,就开始烧管子了.再烧掉了大约20只管子后, 才想明白.电容容量太大不是什么好事 

  2. 斜弹夹效果很差,精度不够的情况下别用.

  3. 这种PCB结构对调试来说很不方便.

    经过第一版的打脸后,第二版就谨慎很多了. 既然踩了不少坑,第二版就瞄准了托卡马克大佬.决定仿造一个,于是很快就有了第二版.

微信图片_20220715103025.png

微信图片_20220715102654.png


这一版用的是18*45mm的400V220uF电容.调试时候偶尔会烧几个管子,经过痛苦漫长的调时序之后.这把炮终于是完成了. 没有仔细计算效率. 14级, 12*16的14.2克的弹,速度能到90左右.  50多J的动能. 跟托卡马克大佬的连发速度差不多.大约也是2秒一发.  12*16弹很重,这一版从舵机报废了之后就准备开始下一版了.更轻,更便携,更快 emmmm

    这一板也有几个坑,

  1.  在发射了大概300发左右. 舵机报废了. 在意寿命的,直接上全金属齿轮的舵机.

  2. ZVS升压电路的整流器,大佬图中的DB207是不够的. 连发超过6发,这个DB207就会挂掉. 只能手动摞了两个上去.勉强解决问题. 在下一版中,换成了ULBFR810

 3.扳机距离太靠后,导致使用时候姿势很别扭.

 4. OLED屏幕的实用性非常低.下一版,取消掉.


重点介绍一下第三版(外壳打印中,持续更新).

外形和托卡马克大佬一样参照了P90冲锋的外形.

先看看整体外形吧(小海螺4倍镜隐藏掉了)

微信图片_20220715112559.png

微信图片_20220715113005.png


    17级加速.8*14的弹. 重量5.5克. 模拟器模拟结果是125左右. 43J.   模拟器数据后续发上来

    加速部分体积是330*62*42, 重量1.3kg.

模拟器数据,以及软件时序

微信图片_20220715211313.png

粗略的调试了一番.效率只有百分之12左右. 不过效率从来就不是我的追求, 

从与上一级开启时间的数据来看,应该是还没调整到位.

软件方面就十分简单了.  

5000次循环周期大概是1.1us.所以软件里的数值与模拟器的不一样.

5000次循环也只有几毫秒.所以直接就用while循环来做了

微信图片_20220715212310.png 微信图片_20220715212222.png

程序调完后加了两个整体变量进去. 整体延时或者提前, 实测对调节速度有明显效果.

1657890879696.png


    前9级电容使用的是18*36 的400V180uF电容. 后8级是18*36的420V150uF电容,

    前8级.每一级电容量实测是300uF.内阻70-80mΩ. 后8级每一级的电容是220uF.内阻220mΩ  出乎意料的大.不过效率本就不是我所追求的.

使用双色流水灯来替换掉屏幕.

    发射状态红色灯,表示高压电容电压.

    非发射状态绿色灯,表示电池电量百分比.

经过几天痛苦的调程序,暂时只能到123左右(后续再上图).

大概 12级时候已经上到110了. 奈何最后两级加上去后越调越慢,越调越慢, 最后17级一起稳定在123. 等外壳打印好,步进电机供弹能重复弹的初始位置后再精细调整. 个人估计应该是可以上到130-135的.

微信图片_20220715113820.jpg

放弃掉上一版本的保险按键,改用光电方式.

微信图片_20220715114029.png

在前把处加了一对光电开关.当手握前把时候自动进入发射模式.发射模式会自动点亮绿色激光.

微信图片_20220715114344.png

添加了一颗欧司朗CSLNM1,10W满足照明需求,并加了风扇散热.同时给ZVS散热.集成了绿色激光瞄准器,与保险状态联动.

微信图片_20220715114846.png

说说供弹吧. 经过上一次舵机的问题.这版改用淘来的丝杆步进电机.又单独画了一块驱动板,顺便把MOS管开关也放进来了.ZVS电流太大,物理开关不耐用.因为工作性质的原因很多物料不需要自己购买.所以一个电机驱动单独用了一颗stm32. 接收发射板给过来的PWM信号来供弹. 

1657880926332.png


微信图片_20220715114807.png


 下一步准备打印外壳,和组装了. 

LED 和散热部分. 10W功率跑10分钟.温度48℃. 达标.

微信图片_20220719225725.jpg

 绿色激光部分. 可以使用物理开关切换到红色的LED指示灯.

微信图片_20220719225734.jpg

来一张全貌

微信图片_20220719225738.jpg

扳机部分特写

微信图片_20220719225742.jpg


开始打印另外半边外壳了. 


微信图片_20220720135824.jpg 微信图片_20220720135548.jpg

 来个供弹视频吧电压300V,所以时序乱了,速度很慢。整好用来测试供弹


mmexport1659002999785.mp4 点击下载


其实已经装好了


mmexport1659003277550.mp4 点击下载

没时间调程序,装好后因为弹夹给子弹的阻力,速度只有121了。

待续


[修改于 12天23时前 - 2022/08/01 14:48:03]

+1  科创币    Zhang_TTL    2022/07/16 过程较为详细,期待后续。
来自:物理高能技术 / 电磁炮动手实践:实验报导
15
10
头疼脑壳昏 作者
1个月0天前
1楼

占个位置 



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二次元的创世科技
29天21时前
2楼

这个不错

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二次元的创世科技
29天19时前
3楼

那个光电开关设计地非常妙

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评论(2)
1
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时代系
26天16时前
4楼

最后一级能量去哪里了

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好吃不胖
26天15时前
5楼

人才济济啊👍,我们国家如果武器研发像美国那样对民营公司招标,会不会实力比现在要强大许多

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头疼脑壳昏作者
26天4时前
6楼

sticker    人太多,武器管控不严容易出乱子

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大魔王走了o
25天11时前
7楼

握把里面塞电容,绝了👏👏👏👍

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CBDT
25天6时前
8楼

这空间利用率,厉害 sticker sticker

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头疼脑壳昏作者
25天4时前
9楼
引用CBDT发表于8楼的内容
这空间利用率,厉害

  sticker   空着也是空着. 塞满别浪费

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头疼脑壳昏作者
25天4时前
10楼
引用大魔王走了o发表于7楼的内容
握把里面塞电容,绝了👏👏👏👍

sticker    引线这么长.电磁干扰少不了

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Ma3.02的守望
22天15时前
11楼

速度120+,还是很牛逼的。

    烧管的问题,一方面是开关器件自身过流能力不行,可以根据手册的过流耐受数据,估算一下。逼近器件极限就是会烧管,性能使然。另一方面就是驱动问题导致烧管,需要看开关器件控制极的波形。没有原理图,只能分析到这了。

    后级速度的问题,从表格数据来看,后面每级的动能增量都在3J左右,挺正常的。动能稳步提升,毕竟速度和动能之接有个平方关系。后级可以用更粗的线径,提高峰值电流,压榨一下开关器件的过流能力。


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无锡学院sjq
20天0时前
12楼

问一下大佬模拟器是用哪个的哇,我现在不知道如何获取对应的时序,anasys maxwell也不会用,拜谢大佬了


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头疼脑壳昏作者
19天21时前
13楼
引用Ma3.02的守望发表于11楼的内容
速度120+,还是很牛逼的。    烧管的问题,一方面是开关器件自身过流能力不行,可以根据手册的过流...

后来总结了一下,烧管分几种情况. 第一种是过流炸管,在电容容量很大时候遇到过. 第二种是驱动幅度不够烧管子.第三就是打开时间太短,电容容量太大. 电容的电压还没降下去时候IGBT就关断,这时候线圈产生的脉冲高压叠加到电容剩余的电压上就很容易烧管子. 我遇到的大多数是这个情况 sticker .     其实到最后一级时候,电压已经上升到500V了. 130圈下,模拟器计算的已经600A的电流了.    这个速度还是低于预期的. 毕竟调试时候第15级时候已经上了120了,  调时序还是很折腾人的.

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头疼脑壳昏作者
19天21时前
14楼
引用无锡学院sjq发表于12楼的内容
问一下大佬模拟器是用哪个的哇,我现在不知道如何获取对应的时序,anasys maxwell也不会用,...

就是那个线圈炮模拟器啊 . 

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评论(4)
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zcq1993
8天17时前
15楼

可以分享一下外壳的3D文件吗?

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