Coilgun SGP33 - Mkutano Kamili na Maagizo ya Mtihani: Hatua 12

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Mafunzo haya yanaelezea jinsi ya kukusanya umeme wa bunduki ya coil iliyoonyeshwa kwenye video hii:

Mkutano wa SGP-33 Youtube

Pia kuna video ambapo unaiona ikifanya kazi kwenye ukurasa wa mwisho wa mafunzo haya. Hapa kuna kiunga.

PCB za onyesho hili ambapo hutolewa kwa fadhili na JLCPCB. COM

Lengo lilikuwa kujenga bunduki moja ya coil ambayo ni nyepesi, ina utendaji mzuri na hutumia sehemu zinazopatikana kwa bei nzuri.

vipengele:

- Hatua moja, risasi moja

- Adjustable coil uanzishaji kunde upana

- Coil inayoendeshwa na IGBT

- Kikubwa cha 1000uF / 550V capacitor

- Kasi ya juu zaidi kupatikana 36m / s, itategemea sana mali ya coil na projectile na jiometri

- Wakati wa malipo ya kwanza juu ya 8, wakati wa kuchaji unategemea wakati wa kutokwa, katika mfano wa video ni 5s

Gharama ya jumla ya sehemu za elektroniki tu ni karibu $ 140 US, ukiondoa waya / pipa ya shaba kwa coil.

Katika mafunzo haya nitaelezea tu jinsi ya kukusanya PCB.

Pia nitatoa habari zingine zote kupata zaidi kutoka kwa mzunguko huu bila kulipua.

Sitatoa maelezo ya kina juu ya mkusanyiko wa mitambo, kwani nadhani inaweza kuboreshwa / kurekebishwa. Utahitaji kutumia mawazo yako kwa sehemu hiyo.

Hatua ya 1: Onyo

Tahadhari:

Hakikisha unasoma na kuelewa sehemu hii!

Mzunguko unatoza capacitor kwa karibu 525V. Ikiwa unagusa vituo vya capacitor kama hiyo kwa mikono yako wazi unaweza kujiumiza sana. Pia (hii sio hatari sana lakini inapaswa kutajwa), mkondo wa juu ambao wanaweza kutoa unaweza kuunda cheche na inaweza kuyeyusha waya nyembamba. Kwa hivyo kila wakati vaa kinga ya macho!

Miwani ya usalama ni lazima

Capacitor huhifadhi malipo hata baada ya kuzima swichi kuu. Inapaswa kutolewa kabla ya kufanya kazi kwenye mzunguko !!!

Pili, tutatumia nishati iliyomo kwenye capacitor na kuibadilisha kuwa nishati ya kinetic ya projectile. Ingawa kasi ya projectile hii iko chini, bado inaweza kukuumiza (au mtu mwingine), kwa hivyo tumia sheria sawa za usalama kama vile unapofanya kazi na zana za umeme au kufanya kazi nyingine yoyote ya kiufundi.

Kwa hivyo KAMWE usimwelekeze mtu huyu wakati amebeba na kushtakiwa, tumia busara.

Hatua ya 2: Zana na Mahitaji ya Mahali pa Kazi

Ujuzi unahitajika:

Ikiwa wewe ni mpya kabisa kwa umeme basi mradi huu sio wako. Stadi zifuatazo zinahitajika:

- Inaweza kutengeneza vifaa vya mlima wa uso pamoja na IC, capacitors na vipinga

- Uwezo wa kutumia multimeter

Zana zinahitajika (kiwango cha chini):

- Ncha nzuri / chuma kikubwa cha kutengeneza chuma

- Solder waya

- Flux ya Kioevu au kalamu ya flux

- Kusuka suka

- Kioo kinachokuza kukagua viungo vya solder au darubini

- Kibano laini

- Multimeter kupima voltage ya DC-link (525VDC)

Zana zinazopendekezwa (hiari)

- Adjustable umeme

- Oscilloscope

- Kituo cha kupoza hewa chenye moto

Maandalizi ya mahali pa kazi na mapendekezo ya jumla ya kufanya kazi:

- Tumia meza safi, ikiwezekana sio plastiki (ili kuepuka shida na malipo ya tuli)

- Usitumie mavazi ambayo hutengeneza kwa urahisi / hukusanya malipo, (ndio ambayo hutengeneza cheche ukiondoa)

- Kwa kuwa karibu hakuna mtu aliye na mahali salama pa kazi pa ESD nyumbani napendekeza kufanya mkutano kwa hatua moja, i.e.usibebe vitu vyenye busara (semiconductors wote mara utakapowatoa kwenye vifurushi). Weka vifaa vyote kwenye meza kisha anza.

- Vitu vingine ni vidogo sana, kama vipinga na capacitors katika vifurushi 0603, zinaweza kupotea kwa urahisi, toa moja kwa wakati kutoka kwa vifungashio vyao.

- Chaja IC kwenye kifurushi cha TSSOP20 ni sehemu ngumu zaidi kuuzwa, ina lami ya 0.65mm (umbali kati ya pini) ambayo bado iko mbali na kiwango kidogo cha tasnia lakini inaweza kuwa ngumu kwa mtu asiye na uzoefu. Ikiwa hauna hakika ningependa upendekeze kufundisha kuuza kwanza kwenye kitu kingine badala ya kufuta PCB yako

Tena, mchakato mzima wa mkutano wa PCB umeonyeshwa kwenye video iliyotajwa kwenye ukurasa wa kwanza wa mafunzo haya

Hatua ya 3: Mchoro

Katika sehemu hii nitatoa muhtasari wa mzunguko. Soma kwa uangalifu, hii itakusaidia kuepusha uharibifu kwa bodi uliyokusanya tu.

Kushoto betri itaunganishwa. Hakikisha kuwa iko chini ya 8V chini ya hali zote au mzunguko wa chaja unaweza kuharibiwa!

Betri nilizotumia ni 3.7V lakini zitakuwa na voltage ya juu kuliko 4V wakati iko chini ya mzigo mwepesi, kwa hivyo wangepa voltage ya juu kuliko 8V kwa sinia kabla ya kuanza. Bila kuchukua hatari yoyote, kuna diode mbili za schottky katika safu na betri kushuka kwa voltage chini ya 8V. Pia hutumika kama kinga dhidi ya betri zilizogeuzwa. Tumia pia fuse ya 3 hadi 5A kwa safu, hii inaweza kuwa fuse ya chini ya voltage kama ile inayotumika kwenye magari. Ili kuzuia kukimbia kwa betri wakati bunduki haitumiki ninapendekeza uunganishe swichi kuu ya umeme.

Voltage ya betri kwenye vituo vya pembejeo vya PCB inapaswa kuwa kati ya 5V na 8V wakati wote ili mzunguko ufanye kazi vizuri.

Sehemu ya kudhibiti ina kinga ya kutokulipa na mizunguko 3 ya saa. Timer IC U11 na kupepesa kwa LED1 inaonyesha kuwa amri ya kuwasha mzunguko wa chaja inafanya kazi. Timer IC U10 huamua upana wa kunde wa pato. Upana wa kunde unaweza kubadilishwa na potentiometer R36. Na maadili ya R8 na C4 / C6 kulingana na BOM masafa ni: 510us hadi 2.7ms. Ikiwa unahitaji upana wa kunde kutoka kwa fungu hili maadili haya yanaweza kubadilishwa kama unavyotaka.

Jumper J1 inaweza kuwa wazi kwa upimaji wa awali. Amri ya kuwezesha mzunguko wa chaja hupitia jumper hiyo (mantiki chanya, i.e. 0V = chaja imezimwa; VBAT = chaja imewezeshwa).

Sehemu ya juu ya kati ina mzunguko wa sinia ya capacitor. Kikomo cha sasa cha juu cha transformer ni 10A, sasa hii imesanidiwa na kipinga cha sasa cha R21 na haipaswi kuongezwa au unaweza kuhatarisha kueneza msingi wa transformer. Kilele cha 10A kinaongoza kwa sasa zaidi ya 3A wastani kutoka kwa betri ambayo ni sawa kwa betri nilizotumia. Ikiwa unataka kutumia betri zingine ambazo haziwezi kutoa hiyo ya sasa utahitaji kuongeza thamani ya kipinga R21. (ongeza thamani ya kipinga R21 ili kupunguza kiwango cha juu cha transformer na kwa hivyo wastani wa sasa kutoka kwa betri)

Voltage kuu ya pato la capacitor inapimwa na kulinganisha. Inawasha LED2 wakati voltage iko juu kuhusu 500V na inazima sinia wakati voltage iko juu ya 550V katika tukio la overvoltage (ambayo kwa kweli haipaswi kutokea).

Kamwe UWEZE KUWASHA SIMU BILA MCHANGANYAJI KUU AMBAYE AMEUNGANISHWA KWA MZUNGUKO. Hii inaweza kuharibu sinia IC.

Mzunguko wa mwisho ni mzunguko wa daraja ambao hutoa capacitor kupitia IGBTs mbili kwenye mzigo / coil.

Hatua ya 4: Ukaguzi wa PCB

Kwanza kagua PCB kwa jambo lisilo la kawaida. Wanakuja kukaguliwa kweli na kupimwa kwa umeme kutoka kwa mtengenezaji lakini daima ni wazo nzuri kuangalia mara mbili kabla ya kukusanyika. Sikuwahi kupata shida yoyote ni tabia tu.

Unaweza kupakua faili za Gerber hapa:

pakia kwa mtengenezaji wa PCB kama OSHPARK. COM au JLCPCB. COM au nyingine yoyote.

Hatua ya 5: Mkutano

Pakua faili ya BOM ya Excel na faili mbili za pdf kwa eneo la sehemu

Kwanza unganisha PCB ndogo ambayo inashikilia capacitor kubwa ya elektroni. Makini na polarity sahihi!

Vichwa vya digrii 90 ambavyo vitaunganisha PCB hii na PCB kuu vinaweza kuwekwa juu au upande wa chini kulingana na mkutano wako wa mitambo.

Bado haujaunganisha vichwa kwenye PCB kuu, ni ngumu kuondoa. Unganisha waya mbili fupi nene kuliko AWG20 kati ya PCB mbili.

Kwenye PCB kuu unganisha kwanza sinia IC ambayo ni sehemu ngumu zaidi ikiwa haujazoea. Kisha unganisha vitu vidogo. Kwanza tutaweka capacitors zote na vipinga. Njia rahisi ni kuweka solder kidogo kwenye pedi moja, halafu tengeneze sehemu hiyo kwa msaada wa kibano kwenye pedi hii kwanza. Haijalishi jinsi mshirika wa solder anavyoonekana wakati huu, hii inatumika tu kurekebisha mahali.

Kisha solder pedi nyingine. Sasa tumia mtiririko wa kioevu au kalamu ya mtiririko kwenye viungo vya solder ambavyo havionekani vizuri na ufanye tena pamoja. Tumia mifano kwenye video kama kumbukumbu ya jinsi kiunga kinachokubalika cha solder kinaonekana.

Sasa endelea kwa ICs. Rekebisha kituo kimoja kwenye PCB kwa kutumia njia iliyotajwa hapo juu. Kisha solder pini zingine zote pia.

Ifuatayo tutaweka vifaa vikubwa kama elektroni za elektroni na filamu, trimpot, LEDs, Mosfets, diode, IGBTs na transformer ya sinia.

Angalia mara mbili viungo vyote vya solder, hakikisha hakuna sehemu iliyovunjika au kupasuka nk.

Hatua ya 6: Anza

Tahadhari: Usizidi voltage ya pembejeo ya 8V

Ikiwa una oscilloscope:

Unganisha kitufe cha kushinikiza (kawaida hufunguliwa) kwa pembejeo za SW1 na SW2.

Thibitisha kuwa jumper J1 imefunguliwa. Kwa kweli unganisha umeme wa benchi inayoweza kubadilishwa kwa pembejeo ya betri. Ikiwa hauna umeme unaoweza kubadilishwa wa benchi italazimika kwenda moja kwa moja na betri. LED 1 inapaswa kupepesa mara tu voltage ya pembejeo iko juu kuliko karibu 5.6V. Mzunguko wa ukosefu wa umeme una hysteresis kubwa, i.e.kugeuza mzunguko mwanzoni kwenye voltage inahitaji kuwa juu kuliko 5.6V lakini itazima tu mzunguko wakati voltage ya pembejeo itashuka chini karibu 4.9V. Kwa betri zinazotumiwa katika mfano huu hii ni huduma isiyo na maana lakini inaweza kuwa na manufaa ikiwa unafanya kazi na betri ambazo zina upinzani mkubwa wa ndani na / au zimetolewa kidogo.

Pima voltage kuu ya capacitor ya juu na multimeter inayofaa, inapaswa kubaki 0V kwa sababu sinia inapaswa kuzimwa.

Na oscilloscope, pima upana wa kunde kwenye pini 3 ya U10 wakati wa kubonyeza kitufe cha kushinikiza. Inapaswa kubadilishwa na trimpot R36 na inatofautiana kati ya karibu 0.5ms na 2.7ms. Kuna ucheleweshaji wa karibu 5s kabla ya kunde kuanza tena baada ya kila kitufe cha bonyeza.

Nenda kwa hatua… jaribio kamili la voltage

ikiwa huna oscilloscope:

Fanya hatua sawa na hapo juu lakini ruka kipimo cha upana wa kunde, hakuna kitu cha kupimwa na multimeter.

Nenda kwa … jaribio kamili la voltage

Hatua ya 7: Mtihani kamili wa Voltage

Ondoa voltage ya pembejeo.

Funga Jumper J1.

Angalia mara mbili polarity sahihi ya capacitor high voltage!

Unganisha multimeter iliyokadiriwa kwa voltage inayotarajiwa (> 525V) kwenye vituo vya juu vya capacitor capacitor.

Unganisha koili ya mtihani na vituo vya pato Coil1 na Coil2. Coil ya chini ya inductance / upinzani niliyotumia na mzunguko huu ilikuwa AWG20 500uH / 0.5 Ohm. Kwenye video nilitumia 1mH 1R.

Hakikisha hakuna vifaa vya ferromagnetic karibu au ndani ya coil.

Vaa glasi za usalama

Tumia voltage ya betri kwenye vituo vya kuingiza.

Chaja inapaswa kuanza na voltage ya DC kwenye capacitor inapaswa kuongezeka haraka.

Inapaswa kutulia karibu 520V. Ikiwa inazidi 550V na bado inaenda juu, zima voltage ya pembejeo mara moja, kitu kitakuwa kibaya na sehemu ya maoni ya sinia IC. Katika kesi hii utahitaji kuangalia tena viungo vyote vya solder na usanikishaji sahihi wa vifaa vyote.

LED2 inapaswa sasa kuwashwa ikionyesha kwamba capacitor kuu imeshtakiwa kikamilifu.

Bonyeza kitufe cha kuchochea, voltage inapaswa kuacha volts mia chache, thamani halisi itategemea upana wa kunde ulioboreshwa.

Zima voltage ya pembejeo.

Kabla ya kushughulikia PCBs, capacitor inahitaji kutolewa

Hii inaweza kufanywa kwa kusubiri hadi voltage ishuke kwa thamani salama (inachukua muda mrefu) au kwa kuitumia kwa kontena la nguvu. Balbu kadhaa ya taa ya incandescent katika safu pia itafanya kazi hiyo, idadi ya balbu za taa zinazohitajika itategemea kiwango cha voltage, mbili hadi tatu kwa taa 220V, nne hadi tano kwa taa 120V

Ondoa waya kutoka kwa capacitor PCB. Kukamilisha moduli, capacitor sasa inaweza (au baadaye) kuuzwa moja kwa moja kwa bodi kuu kulingana na mchakato wa mkutano wa mitambo. Moduli ya capacitor ni ngumu kuondoa kutoka kwa PCB kuu, panga ipasavyo.

Hatua ya 8: Mitambo

Mawazo ya kufunga mitambo

PCB kuu ina vipunguzo 6 vya kuiweka kwenye msaada. Kuna athari za shaba karibu au chini karibu na athari hizi. Wakati wa kuweka huduma ya PCB lazima ichukuliwe sio kufupisha athari hizi kwenye screw. Kwa hivyo spacers za plastiki na washers za plastiki zinahitaji kutumika. Nilitumia kipande cha chuma chakavu, wasifu wa aluminium kama makazi. Ikiwa unatumia msaada wa metali, inapaswa kuwekwa chini, kwa mfano, kushikamana na waya kwenye nguzo ya betri. Sehemu zinazoweza kupatikana (sehemu ambazo zinaweza kuguswa) ni swichi ya kuchochea na betri, kiwango cha voltage yao iko karibu na ardhi. Ikiwa node yoyote ya voltage ya juu inaweza kuwasiliana na nyumba ya chuma ingefupishwa chini na mtumiaji yuko salama. Kulingana na uzito wa nyumba na coil kitengo chote kinaweza kuwa kizito mbele kwa hivyo mtego unahitaji kusanikishwa ipasavyo.

Nyumba hizo pia zinaweza kufanywa kuwa nzuri zaidi, kuchapishwa kwa 3D, kupakwa rangi nk, hiyo ni juu yako.

Hatua ya 9: Nadharia

Kanuni ya kufanya kazi ni rahisi sana.

IGBTs mbili zinaamilishwa kwa wakati mmoja kwa kipindi cha muda wa mamia kadhaa kwa ms kadhaa kulingana na usanidi / marekebisho ya oscillator ya U10 inayostahiki. Sasa basi huanza kujenga kupitia coil. Sasa inalingana na nguvu ya uwanja wa sumaku na nguvu ya uwanja wa magnetic kwa nguvu iliyowekwa kwenye projectile ndani ya coil. Projectile huanza kusonga polepole na kabla tu ya katikati yake kufikia katikati ya coil IGBTs imezimwa. Ya sasa ndani ya coil haachi mara moja ingawa lakini sasa inapita kupitia diode na kurudi kwenye capacitor kuu kwa muda. Wakati kuoza kwa sasa bado kuna uwanja wa sumaku ndani ya coil, kwa hivyo hii inapaswa kushuka hadi karibu na sifuri kabla ya katikati ya projectile kufikia katikati ya coil vinginevyo nguvu ya kuvunja ingewekwa juu yake. Matokeo halisi ya ulimwengu yanahusiana na masimulizi. Sasa ya mwisho kabla ya kuzima pigo ni 367A (uchunguzi wa sasa 1000A / 4V)

Hatua ya 10: Ujenzi wa Coil

Kasi ya 36m / s ilipatikana na coil ifuatayo: 500uH, AWG20, 0.5R, urefu wa 22mm, kipenyo cha ndani cha 8mm. Tumia bomba ambayo ina pengo ndogo zaidi kati ya ukuta wa ndani na projectile na bado inaruhusu harakati za bure za projectile. Inapaswa pia kuwa na kuta nyembamba zaidi iwezekanavyo wakati ngumu sana. Nilitumia bomba la chuma cha pua na hakuna athari mbaya zilizogunduliwa. Ikiwa unatumia mrija unaotumia umeme hakikisha kuiweka kwa mkanda unaofaa (nilitumia mkanda wa Kapton) kabla ya kuifunga. Huenda ukahitaji kupandisha vipande vya mwisho vya ziada kwa muda wakati wa vilima, kwa sababu vikosi vya upande vinaendelea wakati wa mchakato wa vilima. Napenda kupendekeza kurekebisha / kulinda vilima na epoxy. Hii itasaidia kuzuia vilima kuharibika wakati wa kushughulikia / kukusanya coil. Mkutano wote wa coil unapaswa kufanywa kwa njia ambayo vilima haviwezi kusonga. Unahitaji pia aina fulani ya msaada kuiweka kwenye nyumba kuu.

Hatua ya 11: Marekebisho yanayowezekana na Vizuizi vya Mzunguko

Capacitor kushtakiwa kwa 522V ina 136 Joules. Ufanisi wa mzunguko huu ni wa chini sana, kama na miundo rahisi zaidi ya hatua ambayo huharakisha projectiles za ferromagnetic. Voltage ya juu imepunguzwa na kiwango cha juu cha halali cha capacitor cha 550VDC na kiwango cha juu cha VCE cha IGBTs. Jiometri zingine za coil na viwango vya chini vya inductance / upinzani vinaweza kusababisha kasi / ufanisi zaidi. Kiwango cha juu cha kiwango cha juu cha IGBT hii ni 600A ingawa. Kuna IGBTs zingine za saizi sawa ambazo zinaweza kusaidia mikondo ya juu ya kuongezeka. Kwa hali yoyote, ikiwa unafikiria kuongeza uwezo au ukubwa wa IGBT hakikisha unazingatia maswala kuu yafuatayo: Heshimu kiwango cha juu cha sasa kilichoainishwa kwenye jedwali la IGBT. Sipendekezi kuongeza voltage ya sinia, anuwai nyingi zinahitajika kuzingatiwa. Kuongeza uwezo na kutumia upana wa kunde zaidi kwa koili kubwa pia kutaongeza utaftaji wa nguvu wa IGBTs. Kwa hivyo wanaweza kuhitaji heatsink. Ninapendekeza kuiga mzunguko uliobadilishwa kwanza katika SPICE / Multisim au programu nyingine ya masimulizi kuamua nini kilele cha sasa kitakuwa.

Bahati njema!

Hatua ya 12: Bunduki ya Coil Inatumika

Kuwa na risasi ya kufurahisha tu kwa vitu visivyo kawaida …