סליל אקדח, כמו שאנשים רבים חושבים (כולל אני) הוא לא רק צעצוע מהנה עם צינור ומעט סלילים סביבו שיכולים לירות קליעים למרחק מסוים. מדענים במעבדות הלאומיות של סנדיה סבורים כי ניתן לתכנן אקדח סלילי כדי להאיץ חלקיקים במהירות גבוהה יותר שהיא מספיק גבוהה כדי לברוח מכוח המשיכה של כדור הארץ. כן, שמעתם את זה נכון! ייתכן שישמש אקדח סליל לשיגור לוויינים בעתיד. אולי יש אנשים שניסו את זה וגם עובדים כרגע על זה. מלבד יישומי חלל נראה כי הצבא גם מעוניין בצורה אחרת של אקדח סליל המכונה אקדח הרכבת או אקדח הרכבת העלול לירות קליעים.
כל זה גרם לי להתעניין בבניית הגרסה שלי Coil Gun. כמו כן, זה כל כך מספק לשחק איתו ולראות את קליעי המתכת נופלים מתוך הסליל בלחיצת כפתור. לפני שנתחיל ברצוני להבהיר כי פרויקט זה נועד אך ורק למטרות חינוכיות, כך שאם אתה מעוניין לבנות את האקדח הזה כדי לברוח מאותו בריון בתיכון שלך, כנראה שתצטרך לבקר אצל פסיכולוג. הפרויקט כולל גם חלקי מתכת מעופפים ומתחים גבוהים, לכן היזהר בזמן העבודה איתם. שנאמר בוא נתחיל.
חומרים נדרשים
- חוט נחושת (אמייל)
- חיישן IR (סוג מדידת מהירות)
- MOSFET IRFZ44N
- טרנזיסטור BC557 PNP
- נגד 10k ו- 1K
- 7805 רגולטור
- 0.1uF
- לחץ על הכפתור
- קרש לחם
- מקור חשמל (RPS)
- סוללה 9V
כיצד פועל אקדח סליל?
העיקרון הבסיסי שעומד מאחורי אקדח סליל הוא שמוליך נושא זרם יביא שדה מגנטי סביבו, אשר נאמר על ידי פאראדיי. כדי לשפר את חוזק השדה המגנטי הזה, המוליך הנוכחי נשאב בצורה של סליל. כעת, כאשר סליל זה מופעל הוא מייצר סביבו שדה מגנטי החזק מספיק כדי למשוך אליו חתיכות מתכת (או מגנטים אחרים של פרו).
סידור כזה ימשוך אליו את הקליע רק מקצה אחד וכשהוא יגיע לקצה השני הוא יימשך שוב בתוך הסליל וכך הקליע יישאר בתוך הסליל עצמו לאחר כמה תנודות. הסיבה לכך היא שבמהלך התהליך הקליע מתמגנט ופועל כמגנט, כך שכל עוד השדה המגנטי קיים הקליע (המגנט) נוטה להישאר בתוך הסליל בלבד. אבל אקדח סליל צריך לשגר קליע מתוכו, לכן עלינו להשתמש בחיישן כדי לבדוק אם הקליע הגיע לקצה השני של הסליל ומתי יש לכבות את הסליל, בדרך זו הקליע יעבור באותה מהירות ו לברוח מהסליל.
זה אולי נשמע פשוט, אך ניתן להגביר את המורכבות על ידי שימוש ביותר מסליל אחד. באמצעות סלילים מרובים ניתן להגדיל את מהירות הקליע בזמן שהוא עובר דרך סליל. משימה מאתגרת נוספת היא להזמין מספיק זרם לסליל. הסליל עשוי לצרוך בכל מקום בין 5A ל 10A ב 24V בהתבסס על מספר הסיבובים ועובי הסליל. אז כדי למצוא זרם כה גבוה, רוב האנשים משתמשים בקבל גדול כדי להתמודד איתו. אבל במדריך שלנו כדי לשמור על דברים פשוטים , נבנה אקדח סליל של שלב אחד ונניע אותו באמצעות יחידת RPS.
תרשים מעגל
תרשים המעגל השלם עבור אקדח סליל יחיד זה מוצג בתמונה למטה.
כפי שאתה יכול לראות המעגל הוא די פשוט. המרכיב העיקרי במעגל הוא הסליל עצמו; נראה איך נבנה את זה בכותרת הבאה. הסליל הוא טופס מופעל מתח אספקת 24V יוצר RPS שלנו, אספקת נשלטת (עברה) דרך IRF544Z N-Channel MSFET. סיכת השער של הטרנזיסטור מושכת כלפי מטה דרך נגר 10k (R1) והדיודה D1 משמשת לעקוף את הזרם ההפוך כאשר הסליל מתפרק.
ה- MOSFET הוא ערוץ N ולכן הוא נותר מכובה עד שמסופקים מתח סף שער במקרה זה 5V לסיכת השער. זה נעשה בלחיצת כפתור באמצעות טרנזיסטור PNP (BC557), כאשר לוחצים על הכפתור 5V מסופק לסיכת השער של MOSFET והסליל מופעל. זה ימשוך את הקליע וידחוף אותו דרך קצה אחר. ברגע שהקליע מגיע לקצה השני, חיישן ה- IRיחוש בכך וישלח אות 5 וולט לסיכת הבסיס של טרנזיסטור PNP דרך הנגד להגבלת זרם 1K. זה יפתח את הטרנזיסטור ומכאן ש- 5V ל- MOSFET ינותק וגם הסליל יכבה. מכאן שהקליע יימלט מהסליל ויושק החוצה. ה- 5V להפעלת חיישן ה- IR ולהפעלת הטרנזיסטור ו- MOSFET מווסת על ידי ויסות מתח 7805 מסוללת 9V.
סלילת הסליל
כפי שנאמר קודם המרכיב החשוב ביותר במעגל זה הוא הסליל. לפני שתתחיל לסלף את הסליל עליך להחליט מה יהיה גודל הקליע שלך, במקרה שלי אני משתמש בסיביות של מברגים כקליעים. אבל אתה יכול לבחור כל דבר שיש לו תכונות מגנטיות פרו. לאחר בחירת הקליע, עלינו לבחור צינור חור דמוי מבנה המספיק בדיוק כדי להחליק את הקליע למרות זאת ללא חיכוך רב. ניסיתי להשתמש בעט מילוי ריק וזה עבד לי מצוין. אתה יכול לבחור אחד על בסיס גודל הקליע שלך. ואז אורך הבסיס הגלילי יכול להיות עד 5 ס"מ. לבסוף רכשו גם חוט נחושת באמייל בעובי בינוני, שלי בעובי של 0.8 מ"מ.
לאחר איסוף כל החומרים הנדרשים, הפעל את רשימת ההשמעה המועדפת עליך והתחל להתפתל בסליל על גבי הבסיס הגלילי שלך. וודא שהסלילה איננה מקפצה זו על זו ואיננה מתרופפת בקלות. לאחר קנס של שכבת הליפוף הראשונה תוכלו להשתמש בקלטת בידוד (סרט חשמלי) בכדי לאבטח אותה במקומה ואז להתחיל לכנף את השכבה השנייה עליה. שימו לב שתמיד עליכם להתפתל את הסליל בכיוון אחד בלבד, אם התחלתם משמאל לימין לאחר שהגעתם לסוף לשכבה הראשונה התחילו שוב משמאל לסלילת השכבה השנייה. אתה יכול לחזור על שלב זה עד שתגיע ל 5-7 שכבות. עשיתי 6 שכבות כאשר לכל שכבה יש כ 60 סיבובים. סידור הסלילים שלי נראה בערך כך המוצג בתמונה למטה.השתמשתי בשני דיסקים מודפסים בתלת מימד (צבע לבן) רק כדי לאבטח את הסליל במקום שהם אופציונליים.
עבודה עם סלילים היא תמיד מאתגרת וצריך להתפתל כהלכה כדי לעבוד כראוי, כמו בפרויקט סלילי טסלה, אנשים רבים לא ישיגו את התפוקה הנכונה בגלל סלילה לא נכונה.
עבודה של מיני סליל אקדח
לאחר בניית הסליל תוכלו להמשיך ולחבר אותו לשאר מעגל אקדחי הסליל. זכור כי הסליל עשוי לצרוך 5A גבוה ולכן לא ניתן לבנות את חלק הסליל על קרש לחם מכיוון שקרשי לחם מדורגים בדרך כלל רק עבור 500mA. אז אתה יכול לבנות את המעגל השלם על לוח פרפ על ידי הלחמת הרכיבים או לבצע דרך גסה להלחמת קווי החשמל הגבוהים ישירות דרך קרש לחם כפי שעשיתי כפי שמוצג בתמונה למטה.
כפי שאתה יכול לראות את הסליל מופעל על ידי קליפי אספקת החשמל המווסתים (קליפי תנין) דרך מוספט שסיכותיו מולחמות ישירות לחוטים. סיכת השער של המוספט דורשת 5 וולט בלבד ולכן היא נלקחת למשטח הלוח שבו בנוי המעגל הנותר כולל וסת המתח, הטרנזיסטור והמתג. אֲרוּבָה הוא מופעל על ידי סוללת 9V למרות קליפים הסוללה.
כדי לבדוק את פרויקט אקדח הסליל פשוט הכניסו את פיסת המתכת לתוך הסליל ולחצו על הכפתור על קרש הלחם. זה אמור לשגר את הקליע מחוץ לסליל. כמו כן, וודא שלא ללחוץ על הכפתור ברציפות מאחר וזה יניע את הסליל שוב לאחר שיגור הקליע ועלול לפגוע בסליל לצמיתות. את העבודה המלאה של הפרויקט ניתן למצוא בסרטון.
מקווה שבניתם את הפרויקט והעבדתם אותו. אם יש לך שאלות, תוכל להשאיר אותן בסעיף ההערות למטה או לפרסם אותן בפורומים שלנו לשאלות טכניות אחרות.