Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer ControlsComputer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Coilgun (Gauss Rfile) w wersji mobilnej

15 Kwi 2012 02:32 7359 54
  • Użytkownik usunął konto  
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 33  
    Przenośnego Coilguna da się zrobić, jak najbardziej.

    Jaką sprawność działka przyjąłeś?
    Jakie wartości szczytowe prądów? Jakie klucze zastosować (tyrystory, mosfety)?
    Myślałeś nad układem wyzwalania kolejnych cewek? (bramki optyczne, wyzwalanie czasowe)? Z jakiego materiału wykonasz tak długą lufę?
    Problemów do rozwiązania jest kilka, w konstrukcji mobilnej może to być duży problem.
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Tektronik napisał:
    Co do prądu szczytowego , to jeszcze nie jestem w stanie określić

    Programów do symulacji obwodów RLC jest sporo, tu masz jeden online: http://www.myzlab.pl/eim/coilgun/

    Tektronik napisał:
    czyli gdy 1 cewka skończy działanie (ustawiony już czas działania)
    Tektronik napisał:
    zostaje wyzwolona następna cewka na odpowiedni czas

    Czyli chcesz przerwać prąd w momencie, jak pocisk doleci do środka cewki? Pomysł świetny, ale gorzej z wykonaniem (problem z wyłączeniem tyrystora gdy "przewodzi prąd", oraz przepięciami na cewce, gdybyśmy chcieli przerwać przepływ prądu).

    Tektronik napisał:
    chciałbym by dało się tym przebić drewniany klocek o grubości 15cm

    Do tego potrzeba energii rzędu setek J, czyli w kondensatorach musisz zebrać (zakładając sprawność działka 4%, czyli już dość wysoka) energię rzędu kilku tysięcy J (pewnie 10000 albo jeszcze więcej).
  • Computer ControlsComputer Controls
  • Poziom 37  
    Cytat:
    do wyzwalania cewek chciałbym użyć tyrystora (nie mosfet bo inaczej to mosfet-y zaczęły by strzelać a nie działk

    Nie jest to zgodne z rzeczywistością. MOSFETami można jak najbardziej załączać szczególne stopnie przyspieszające działa magnetycznego, problem w tym, że muszą być spełnione odpowiednie warunki, w tym musisz dokładnie wiedzieć jak szybko prąd narasta oraz jaką wartość szczytową osiąga - potem dopiero dobierasz mosfeta. Zaleta w stosunku do SCR jest taka, że można sterować nie tylko załączeniem, ale i wyłączeniem. Tak czy inaczej zasadniczo gdyby się trzymać ściśle litery prawa to urządzenie, które budujesz będzie nielegalne. Zobacz jaką energię kinetyczną chcesz pociskowi nadać :)

    @luke666 - w typowych jednocewkowych działkach można osiągać nawet więcej niż 4%, odpowiednio zoptymalizowane konstrukcje bez "military class components" osiągają nawet ponad 20%. Wyżej tylko nadprzewodniki i właśnie dużo lepsze komponenty. Problemem jest stworzenie optymalnych warunków do przetworzenia energii pola magnetycznego na energię kinetyczną pocisku. Straty na miedzi, na półprzewodnikach nie są aż tak olbrzymie, gorzej z rozproszeniem. Ogółem zagadnienie jest na tyle obszerne, że dziesiątki zakładów badawczo rozwojowych na ieee publikowało wnioski z własnych badań, a to dopiero drobny początek.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 37  
    Mosfety można łączyć po kilka równolegle, 2-3 zasadniczo bez większej obawy, by zwiększyć obciażalność prądową. Poza tym nominalna wartość Id continous przy tj=25stC, to nie to samo co Id pulse a tutaj w zależności od konkretnego modelu jest nieraz i kilkaset % więcej. Gorzej z ceną, bo jednak porządne wysokonapięciowe mosfety to dość konkretny wydatek, a SCR są w porównaniu tanie jak barszcz.
    Przy okazji fotki wstawia się inaczej na tym forum - korzystając z tego serwera. Polecam poprawić.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Wrzuć te obliczenia na serwer elektrody, bo (przynajmniej ja) nie mogę dostać się do tego pliku.

    Jeśli chodzi o średnicę drutu to wcale nie musi mieć on dużej średnicy, bo całka Joula będzie niewielka, a i siły elektrodynamiczne nie za duże. Ja mam drut φ1,2mm i prąd szczytowy coś koło 1,6kA, cewki po kilku wystrzałach w niewielkich odstępstwach czasu są ledwo lekko ciepłe.

    tronics napisał:
    @luke666 - w typowych jednocewkowych działkach można osiągać nawet więcej niż 4%


    Ja stawiałem, że sprawność mojej konstrukcji wyniesie 5%, natomiast pomiar prędkości wykazał, że sprawność wynosi prawie 2%. Sprawa optymalizacji konstrukcji CoilGuna jest na tyle obszerna, że można by napisać na ten temat pracę dyplomową, bo wpływ na osiągi ma tutaj wszystko:
    -położenie początkowe pocisku
    -wymiary cewek
    -przebieg prądu w cewce
    -materiał pocisku
    -obwód magnetyczny (ew. ekranowanie cewek)
    -momenty wyzwalania kolejnych cewek

    Niestety, aby dojść do tych choćby 4%, trzeba działko zrobić a następnie optymalizować kolejne elementy.
  • Poziom 38  
    Tektronik napisał:
    całość w raz z kondensatorami powinna się zmieścić w plecaku

    Jak sobie wyobrażasz przeniesienie takiego prądu z plecaka do cewek?
    To będą ogromne prądy przy dużym napięciu i straty będą wielkie i jaki kabel wytrzyma ci taki prąd?
    Tektronik napisał:
    pocisk do 63m/s (243) km/h

    Czy zwykły uC nadąży żeby włączyć drugą?
    Nie są za wolne?
    Tektronik napisał:
    akumulator 20Ah

    20Ah nie naładujesz ich do połowy albo nawet nawet i mniej a akumulator już się rozładuje.
    Tu potrzebujesz bardzo dużego prądu żeby szybko naładować kondensatory.
    Zwykłe akumulatory nie są przystosowane do rozładowywania tak dużym prądem, będziesz musiał je ładować bardzo długo
    Przy takich wartościach nie ma mowy aby to było przenośne!
    Budowałeś już kiedykolwiek coil-guna? Na razie to bym polecał jedną dużą cewkę i na niej potrenować. Przyda się super szybka kamera aby to wszystko ustawić (czasy załączania kolejnych cewek) okiem tego nie zobaczysz czy działa za szybko albo za wolno a chybił czy trafił to będzie ciężko ;)
    Ogólnie to polecam ci zwiększyć napięcie bo nie zdążysz rozładować takiej pojemności a pocisk już wyleci. Tu chodzi o szybkie rozładowanie i przekazanie wszystkiego do cewki.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Haha, nie zrozum mnie źle ale takiej mocy co ty chcesz zrobić to całość będzie wielkości sporego biurka! Jeśli chcesz mieć to przenośne to nie osiągniesz nic więcej niż te coilguny z youtube. Coraz bardziej mi się wydaje że zobaczyłeś jakiś filmik na youtube i ci się spodobało.
    Jaki masz budżet? Masz wolne 500-600zł na wszystko? Jeśli chcesz mieć 7 cewek to musisz mieć 7 razy więcej kondensatorów niż przy jednej, 7 razy większy prąd pobierany z akumulatora (zwykłe akumulatory tego nie wytrzymają! 40Ah starczy na góra kilka strzałów).
    Jak chcesz wcisnąć microswitcha do połowy? 4 centymetrowy wałeczek wypełniony zproszkowanym magnesem - jak chcesz to zrobić? Myślisz że jak zmielisz magnes to w domowych warunkach sam go scalisz? Programowałeś kiedyś uC? Nie wiem czemu tak się na nie uparłeś, to można spokojnie zrobić wszystko na kilka ne555, fotokomórka przetnie "wiązkę" a ne555 odczeka chwilkę i włączy cewkę.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Zastanów się nad obliczeniami.
    Prędkość końcowa 100m/s, czyli 1m/10ms
    Tymczasem połowa okresu drgań w obwodzie (nie bierzesz pod uwagę diody zwrotnej podłączonej antyrównolegle do cewki, a to zmieni przebieg prądu, dodatkowo wydłużając ten czas) trwa 10ms. Krótko mówiąc, na kilku ostatnich cewkach pocisk będzie hamowany.
    Zapoznaj się z rozkładem sił działających na pocisk w funkcji położenia w cewce.
    Układ opóźniający czas włączenia cewki też nie ma sensu, bo prędkość pocisku jest za duża i tylko pogorszysz osiągi cewki.
    Im dalsza cewka, tym impuls prądu powinien trwać krócej, czyli pojemność kondensatorów powinna być mniejsza, a cewki powinny być coraz dłuższe.
    Dzisiaj "bawiłem się" swoim CoilGunem, kondensatory 2x680uF/400V na cewkę, dodałem jeszcze jeden 680uF i pocisk wyleciał nie w tą stronę w którą powinien.

    Powinno się więc dążyć do małych pojemności a wysokich napięć, które dadzą krótki a silny impuls prądu w cewkach.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Jakieś opóźnienia muszą być, nie możesz włączyć wszystkich
    cewek na raz, tu dobry będzie timer ne555. Jego się nie programuje
    , wszystko dobierasz wartościami elementów. Zdajesz sobie sprawę, że
    jak pokruszysz magnes to jego bieguny będą w różnych stronach?
    Nie łatwiej użyć gotowy precik z neodymu? Powiedz jaki masz budżet.
    Ale nadal zapewniam cię że to nie będzie mobilne, chyba że do tej
    wielkiej skrzyni która wyjdzie doczepisz kółka :-D. Ci do timer to
    polecam poszukać jakiegoś programowalnego (jakieś I2C itp), ponieważ ne555
    potrzebuje do takich czasów rezystorow bardzo małej wartości (teraz nie
    pamiętam czym dobieralo się czas a nie mam dostępu do datascheta).
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 33  
    Tektronik napisał:
    I gdy tyrystor już wyłączy prąd w cewce jest jeszcze na krótko prąd który który napędza te pole hamujące ? i potrzebna jest dioda ,która to "wygasi" ale to dodatkowo wydłuża cały cykl a pocisk już przechodzi przechodzi te pole hamujące które się dopiero wyłącza tak. ?dobrze zrozumiałem


    Bez diody włączonej antyrównolegle, przebieg prądu cewki byłby następujący:
    Coilgun (Gauss Rfile) w wersji mobilnej

    Musisz jednak dać diodę przez którą zostanie wygaszony prąd cewki chyba, że chcesz aby kondensatory szlag trafił.
    Po dodaniu tej diody, przebieg prądu zmieni się mniej więcej na taki:
    Coilgun (Gauss Rfile) w wersji mobilnej

    Jak widać, czas przez który płynął prąd przez cewkę znacznie się wydłużył, choć wartość szczytowa prądu nie zmienia się.

    szymon122 napisał:
    Jakieś opóźnienia muszą być, nie możesz włączyć wszystkich
    cewek na raz


    Ja do odpalania cewek stosuję fotocele, można oczywiście użyć uC z możliwością skoku co np. 0,1ms. Jeżeli dołoży się układ pomiaru prędkości pocisku (dodatkowe dwie fotocele) to można dzięki temu zmieniać czasy załączania cewek i osiągnąć możliwie największe osiągi działka. Ne555 odradzam, bo mają dość długi stan nieustalony.

    szymon122 napisał:
    20Ah nie naładujesz ich do połowy albo nawet nawet i mniej a akumulator już się rozładuje.

    Zakładając, że kondensatory trzeba naładować do 400V, a ich łączna pojemność wyniesie 10000uF, to zgromadzą energię 800J. Tymczasem z akumulatora 12V 20Ah można pobrać ponad 160kJ energii, więc energii starczy na co najmniej kilkadziesiąt wystrzałów. Inna sprawa to przetwornica 12/400V DC, tutaj bez gotowca się raczej nie obejdzie.
  • Poziom 37  
    To jest symulator RLC, niestety układ coilguna to nie jest typowy obwód RLC z prostego powodu - masz wykonywaną pracę w układzie i nie jest to akurat wyłącznie wydzielanie ciepła na rezystancji uzwojeń, a dodatkowo indukcyjność nie jest stała tylko zależna od geometrii i położenia pocisku. Ten symulator jest dobry w zasadzie do 1 zasadniczej rzeczy ... oszacowania szczytowej wartości prądu i szybkości jego narastania "w biegu jałowym" działa czyli bez obciążenia. Na podstawie tego można dobrać konkretne elementy wykonawcze. Natomiast takie sprawy jak moment załączenia i wyłączenia niestety trzeba dobrać w praktyce eksperymentalnie. W teorii może ANSYS by sobie z takim czymś poradził, bo FEMM niestety odpada. O ile można na podstawie symulacji wyznaczyć najlepszą pozycję startową pocisku w cewce, a następnie pozycję w której niedopuszczalne by jeszcze był prąd w uzwojeniach, to nie ma jak to się przełożyć na czas.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 37  
    Cytat:
    są jakieś inne sposoby by rozładować prąd w cewce zamiast tej diody

    Są, ale to jest najprostszy i najtańszy, a żaden inny i tak nie zmieni specjalnie czasu rozładowania cewki. Zrozum, że działanie tej diody to przejęcie prądu cewki gdy kondensatory się rozładują i tyrystor się wyłączy (bo spadnie prąd tyrystora poniżej prądu podtrzymania Ih) - gdyby jej nie było prąd cewki nie miałby się jak zamknąć, powstałby solidny impuls napięciowy, który znając życie przebiłby tyrystor (za którymś razem z pewnością) i ubił kondensatory, albo gdyby tyrystor nadal przewodził doprowadziłby do ujemnego napięcia na elektrolitach (co i tak by je ubiło). Dioda jest zabezpieczeniem, a jednocześnie wytraca razem z uzwojeniami cewki jej energię szczątkową (pola magnetycznego - to co nie zostało wykorzystane do rozpędzenia pocisku, a tego jest w typowych konstrukcjach sporo więcej niż trafia do pocisku). Innymi słowy - ta dioda też musi być dostosowana do takiego prądu inaczej wystrzeli.
    Cytat:
    Zapewne byłby to już jakiś rozbudowany układ

    Mikrokontroler za 5zł, reszta to kwestia programu.
    Cytat:
    Dobrze by było gdyby Gauss sam sobie na podstawie prędkości wylotowej pocisku z pierwszej cewki obliczał sobie za ile włączyć następną i na jaki czas

    Ale używając tyrystorów SCR (najpopularniejsze, te tanie) możesz sterować tylko załączeniem tyrystora. On będzie przewodził, aż prąd spadnie poniżej Ih co w praktyce oznacza, że będzie przewodził aż się kondensatory rozładują. I już w tym momencie masz lipę, bo musiałbyś dla każdego stopnia idealnie dobrać osobne baterie kondensatorów dla danego pocisku. Przy zmianie odległości między cewkami, przy cięższym, dłuższym, albo węższym pocisku już się wszystko posypie.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Najpierw powiedz jaki masz budżet żeby było wiadomo o czym pisać.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Hmm no to widzę że naprawdę zależy ci żeby to zrobić ;)
    Nie zaczynaj od cewek bo nie wiesz na razie jakie zrobić. Poszukaj jakiegoś prostego falownika na tranzystorach - zamieni ci 12V stałego na zmienne z którego będziesz mógł zasilić transformator ok. 12/270, potem mostek i masz stałe nie całe 400V. Cewki zostaw sobie na później.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Mostkować chyba można, ale to jest bez sensu - po co kupować dwie jeśli można przerobić jedną albo zbudować od zera o takich parametrach jakie potrzebujemy. Najprostsza przetwornica jest na ne555 i jednym tranzystorze.
    Coilgun (Gauss Rfile) w wersji mobilnej
    Z toroidem problemu chyba nie będzie ale go samemu nie wykonasz, będziesz musiał zamawiać (wątpię żebyś znalazł taki transformator) a zwykły możesz sam w domu zrobić.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 38  
    Czy ta co masz jest wystarczającej mocy? Jeśli masz już jedną to nie łatwiej wymienić sam transformator, żeby zamiast 230V otrzymywać 380-390?
  • Użytkownik usunął konto