Jinsi ya kutengeneza Railgun (Sayansi Imeelezewa): Hatua 17

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

ONYO: Soma hatua "MUHIMU" ili usijiumize au kupata umeme ikiwa unaamua kutengeneza toleo bora la reli

Iliundwa na: Duncan Yee

Maelezo ya jumla

Dhana ya reli inajumuisha kusukuma kitu cha kuendesha pamoja na reli mbili kwa sababu ya nguvu ya sumaku na nguvu ya umeme. Uelekeo wa nguvu inayotokana na nguvu ni kwa sababu ya uwanja wa umeme unaoitwa nguvu ya Lorentz.

Chembe iliyochajiwa inayosonga na kasi [V], kupitia uwanja wa umeme unaofanana kwa uwanja wa sumaku [B], itapata nguvu [F], kama ilivyoonyeshwa kwenye mchoro kulia. Mchoro huu unaonyesha mwelekeo wa nguvu ya Lorentz na matumizi ya sheria ya mkono wa kulia.

Katika kesi ya jaribio hili, harakati za chembe zilizochajiwa kupitia uwanja wa umeme ni mtiririko wa malipo ya umeme yanayopita kwenye waya wa shaba. Sehemu ya sumaku inasababishwa na sumaku kali za neodymium.

Mlingano ni hivyo bidhaa ya msalaba: [F] = Il X [B]

I - sasa

l - urefu wa waya

Sehemu

Sumaku kubwa za Mstatili za Neodymium (PID ya Lee: 60012)

12AWD waya wa shaba (Lee's PID: 22498)

Betri ya 12V (PID ya Lee: 81036)

Sehemu za Alligator (PID ya Lee: 690)

Kisu cha Exacto (PID ya Lee: 5457)

Mkataji wa Ulalo (PID ya Lee: 10383)

Kadibodi (pipa ya kuchakata Lee)

Hiari: Dira ya Dijiti (Lee's PID: 98411)

Sehemu Kuboresha Ubunifu

Capacitors 450V 470uF (Lee's PID: 8604)

Rekiti ya Daraja la 600V 35A (PID ya Lee: 71096)

60VA Shuka chini / Juu Transfoma iliyotengwa (Lee's PID: 10501)

Kamba ya Nguvu (PID ya Lee: 2995)

Waya wa AWG Hook Up (Lee's PID: 224007) au Sehemu zaidi za Alligator

Mkanda wa Umeme (PID ya Lee: 10564)

Gundi Kubwa (PID ya Lee: 4327)

Ferrite Bead (PID ya Lee: 10812)

Sealant ya Silicone (PID ya Lee: 16028)

Digital Multimeter (PID ya Lee: 10924)

Hatua ya 1: Kuvua waya za Shaba za 12AWD na Kuweka Reli

Kutumia kisu halisi, kata kifuniko cha plastiki cha waya wa shaba. Kata vipande viwili vya waya kwa urefu wa futi 2 na mkata wa diagonal. Kata kamba moja zaidi ya waya kwa urefu wa inchi 2 ambayo itatumika kama kitu kinachoshawishi. Shaba huchaguliwa kwa kuwa ni kondakta mzuri wa umeme.

Kata miduara miwili ndogo kutoka kwa kadibodi na uvute shimo katikati ya duara. Ambatisha hii kwenye ncha za waya 2 inchi ili kuiweka kwenye njia ya viboko wakati inarushwa.

Jaribu kutopinda waya wakati unaleta nyumbani ili uweze kunyoosha kama 'reli'. Waongeze na kitu kisichoendesha umeme ili wasipunguke. Nilitumia watawala 2, lakini unaweza kutumia kadibodi inayopatikana kwenye pipa la kuchakata Lee. Piga kipande cha clip cha alligator ukiacha mwisho mwingine ukiwa bure kila mwisho wa reli.

Hatua ya 2: Kushawishi Sehemu ya Magnetic (1)

Kwa urefu wa watawala ambao nimetumia, ninaweza kutoshea sumaku 5 za mstatili za neodymium chini ya reli. Kadri sumaku ulivyojizatiti, ndivyo nguvu ya nguvu ya sumaku ilivyo. Hakikisha kuwa sumaku hazigusi waya za shaba kwani hii itafanya tena kufupisha reli.

Kwa kuwa sumaku za neodymium zinajumuisha pole ya kaskazini upande mmoja na nguzo ya kusini upande mwingine, laza nyuso juu.

Weka sumaku zinakabiliwa na mwelekeo sawa wakati wa jaribio hili. Ondoa mkusanyiko wa sumaku kwa urefu unaotakiwa na uziweke chini na kati ya reli mbili. Weka mpororo mwingine karibu iwezekanavyo kwenye reli. Nguvu ya sumaku kati ya gunia hizi za sumaku zitapingana. Niliwashikilia mahali pamoja na watawala wawili.

Hatua ya 3: Kushawishi Sehemu ya Magnetic (2)

Kwa wakati huu, hatujui ikiwa nguvu ya sumaku imeelekezwa juu au chini. Haijalishi pia. Walakini, unaweza kuamua mwelekeo na dira. Nguzo ya kaskazini ya dira itaelekezwa kwenye pole ya kusini ya sumaku. Hii pia itakuambia mwelekeo wa nguvu ya sumaku.

MUHIMU: ni ngumu sana kushughulikia sumaku hizi na ikiwa zinagongana, zitasambaratika na kuvunjika kwa urahisi.

Hatua ya 4: Kushawishi Mtiririko wa Malipo ya Umeme

Weka waya wa shaba uliyonyooka wa inchi 2 kando ya reli juu ya gunia moja la sumaku. Hii itaunda kifupi kwenye reli, lakini hapa ndipo tunataka malipo ya umeme yatiririke.

Unganisha ncha za bure za klipu za alligator, moja hadi mwisho hasi wa kituo cha betri cha 12V na moja hadi mwisho mzuri. Fimbo ya inchi 2 sasa itahamia. Mwelekeo wa harakati unaweza kuamua na vikosi vilivyoelezwa hapo juu kwa kutumia sheria ya mkono wa kulia. Ikiwa haukutumia dira kuamua mwelekeo wa nguvu ya sumaku, unaweza kubadilisha mwelekeo wa fimbo inayotembea kwa urahisi kwa kubadilisha unganisho kwa kituo cha betri. Tena, hii inaweza kudhibitishwa na kielelezo cha sheria ya mkono wa kulia.

Ondoa kiunganisho kimoja cha klipu ya alligator kutoka kwa kituo cha betri cha 12V.

Hatua ya 5: Kufyatua Reli

Weka waya kusukumwa kwa mwisho mmoja wa reli karibu robo 1 juu ya safu ya kwanza ya sumaku. Unganisha tena klipu ya alligator kwenye kituo cha betri cha 12V na waya itapiga.

… Hii haitawaka kwa kuvutia kwani unaweza kuona kwamba waya itasukumwa tu na sumaku inayofuata na haitakuwa na nguvu ya kuisukuma kati ya sumaku. Lakini..

- - - - - - - - - - - - - - - Kuboresha Railgun - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Hatua ya 6: Kushawishi uwanja wa Magnetic

Kutumia fimbo ya mita imara iliyotengenezwa kwa nyenzo zisizosimamia (mbao, plastiki), gundi mkusanyiko wa sumaku kwenye moja ya pande zake na gundi kubwa na uifunike kwa mkanda wa umeme. Subiri ikauke. Na sumaku zinakabiliwa na mwelekeo sawa na muundo wa asili, rudia na mkusanyiko mwingine wa sumaku karibu kabisa na kitambi cha kwanza. Hii inaweza kuwa ngumu kidogo kwani sumaku zitapingana. Pata mtu mwenye nguvu afanye hivi.

Tena, subiri ikauke na irudia hadi safu ya sumaku ifike urefu wa reli. Weka kijiti cha mita chini na kati ya reli 2 na sumaku upande wa pili. Hii itashawishi uwanja wa sumaku kwa urefu wote wa reli kuruhusu waya kuendelea kusukumwa mbele.

Hatua ya 7: Kuweka Projectile

Weka bead ya ferrite kwenye uso gorofa na ujaze nusu ya bead na sealant ya silicone na subiri ikauke. Weka ncha za waya zinazosukumwa katikati ya silicone na uziunganishe na gundi kubwa. Hakikisha kuwa waya ni ndefu vya kutosha kuweka mawasiliano yake na reli. Hii itaweka projectile kwenye njia ya reli na msuguano mdogo ikilinganishwa na kabati iliyotumiwa hapo awali.

KUMBUKA: Unaweza kuhitaji kutumia shanga kubwa zaidi ya feri ili kuongeza uzito wa projectile ikiwa itaishia kuruka wakati inafutwa.

Hatua ya 8: Kuweka Watendaji

Vipimo vilivyochaguliwa vinaweza kuzingatiwa kama betri kubwa. Betri kama capacitor inashikilia chaji ambayo imeshuka haraka sana ikilinganishwa na betri za kawaida ambazo hutumiwa kawaida (AA, AAA, n.k.). Kiwango hiki cha kutokwa hutegemea wakati wa mara kwa mara; kadiri wakati unavyokuwa mkubwa, ndivyo capacitor itakavyoshikilia malipo yake.

Fomula ya wakati wa mara kwa mara ni: [T] = R * C

[T] = mara kwa mara

R = upinzani

C = uwezo (wa capacitor)

Kwa kuwa upinzani wa shaba hauwezi kubadilika sana, kuongeza wakati mara kwa mara kuruhusu malipo kushikiliwa kwa muda mrefu, tunaweza kuongeza uwezo wa capacitors kwa kuwaunganisha sambamba na waya wa 26 AWG. Ukanda kando ya capacitor iliyochaguliwa unaonyesha ishara hasi (-) ambayo inamaanisha chapisho lililo karibu zaidi na hiyo ni chapisho hasi. Unganisha kwa sambamba kwa kuunganisha chapisho hasi la capacitor moja na chapisho hasi la inayofuata. Rudia na chapisho zuri. Hii itakuwa sawa na kutumia 'betri' 1 kama chanzo cha nguvu na uwezo kuwa jumla ya idadi ya vitendaji unayochagua kuunganishwa.

KUMBUKA: 3 capacitors inaweza kuwa haitoshi kushikilia malipo, unaweza kuongeza zaidi kwa kupenda kwako.

Hatua ya 9: Kuchaji Capacitors (1)

Capacitors nilizochagua zinaweza kushikilia upeo wa volts 450. Ili kuchaji hizi capacitors, tunatumia volts 450 kwao kwa kutumia nguvu iliyotolewa kutoka kwa tundu la ukuta.

MUHIMU: angalia voltage inayotolewa na nchi yako. Itakuwa volts 120 au 220 AC. Huko Canada ni volts 120 ambayo inamaanisha lazima tuzidishe hii kwa 4 kufikia volts 450.

Kutumia klipu 2 za alligator, unganisha mwisho wa kamba ya umeme na transformer moja kwa 0 na 120. Ukitumia klipu 2 zaidi za alligator, unganisha ncha za klipu hadi mwisho mwingine wa transformer saa 0 na 220. Uwiano huu utazidisha voltage kutoka ukuta na 1.8.

Unganisha ncha za klipu za alligator zinazokuja kutoka kwa transformer ya kwanza hadi kwenye transformer ya pili saa 0 na 120. Ukitumia klipu 2 zaidi za alligator, unganisha ncha za klipu hadi mwisho mwingine wa transformer saa 0 na 220. Hii itazidisha tena voltage kwa 1.8 ikitoa jumla ya 3.6.

Hatua ya 10: Kuchaji Capacitors (2)

MUHIMU: usiguse ncha za kamba ya umeme au utapata umeme. Funga waya zilizo wazi kwa kutumia mkanda wa umeme ili usiweze kuzigusa. Usiguse mwisho wa klipu za alligator zilizounganishwa na transformer pia.

Hatua ya 11: Kuchaji Capacitors (3)

Jaribu voltage kutoka mwisho wa sehemu za alligator zilizounganishwa hadi mwisho wa transformer ya pili na multimeter kwenye mpangilio juu ya 450V AC (laini ya squiggly karibu na V, sio laini moja kwa moja). Voltage wakati imechomekwa kwenye ukuta itakuwa chini kuliko inavyotarajiwa kwa sababu ya upinzani wa waya na kila kitu kilichounganishwa.

Hatua ya 12: Kuchaji Capacitors (4)

Kwa kuwa nguvu inayotokana na ukuta ni AC na capacitors inahitaji kushtakiwa kwa nguvu ya DC (ina polarity nzuri na hasi mwisho wake), tunatumia kinasa daraja kubadilisha nguvu ya AC kuwa DC. Unganisha ncha za klipu za alligator kutoka kwa transformer ya pili hadi kwenye pini 2 za katikati za kitatuaji cha daraja kuhakikisha kuwa sehemu za alligator hazigusi pini nyingine yoyote.

Hatua ya 13: Kuchaji Capacitors (5)

Ishara iliyo juu ya pini za nje za urekebishaji wa daraja itakuwa ama + au -. Unganisha hizi kwenye sehemu za + na - za capacitors ukitumia klipu 2 zaidi za alligator.

Hatua ya 14: Kuchaji Capacitors (6)

Chomeka kamba ya umeme ukutani na subiri sekunde 30 au hivyo ili capacitors washaji kikamilifu. Chomoa kamba ya umeme.

MUHIMU: usiguse ncha mbili za capacitors kwa wakati mmoja vinginevyo inaweza kuumiza. Jaribu ikiwa capacitors wamechajiwa kikamilifu kwa kutumia multimeter kwenye mpangilio juu ya 450V DC (laini moja kwa moja karibu na V, sio laini ya squiggly).

Hatua ya 15: Kuchaji Capacitors (7)

KUMBUKA: Unaweza kuunganisha capacitors katika safu (chapisho hasi kwa chanya) ili kuongeza voltage ya chanzo cha nguvu iliyoundwa. Tumia idadi sawa ya vitambaa kwa kila moja ya seti za kushikamana zinazofanana (kwa mfano: ikiwa vitendaji 3 vimechaguliwa kushikamana sambamba kwenye picha hapa chini, unganisha safu na seti za capacitors 3 zilizounganishwa sambamba na jumla ya capacitors 6).

Katika mfano huu, seti 2 za capacitors zilizounganishwa sambamba zimeunganishwa katika safu ya chanzo cha nguvu cha volts 900. Kila seti ya capacitors iliyounganishwa sambamba itakuwa na uwezo kamili wa 940uF.

Hatua ya 16: Kuanzisha Railgun

Weka projectile juu ya ncha moja ya fimbo juu ya sehemu ya sumaku. Unganisha mwisho hasi wa capacitor kwa moja ya mwisho wa reli na kipande cha alligator kama betri iliyotumika hapo awali. Kutumia klipu nyingine ya alligator, unganisha upande mmoja wa klipu kwenye reli nyingine ukiacha mwisho wa klipu bila malipo.

Hatua ya 17: Kufyatua Reli

Unganisha mwisho mzuri wa capacitor hadi mwisho wa bure wa klipu ya alligator ambayo imeunganishwa na fimbo nyingine na projectile itapiga.