많은 사람들이 생각 하듯이 (나를 포함하여) 코일 건 은 튜브가 달린 재미있는 장난감이 아니며 특정 거리까지 발사체를 쏠 수있는 코일이 거의 없습니다. Sandia National Laboratories의 과학자들은 코일 건이 지구 중력을 벗어날만큼 충분히 높은 속도로 입자를 가속하도록 설계 될 수 있다고 믿습니다. 네, 맞습니다! 코일 건은 미래에 위성을 발사하는 데 사용될 수 있습니다. 아마도 그것을 시도한 사람들과 현재 작업중 인 사람들이있을 것입니다. 우주 응용 프로그램 외에도 군대는 발사체를 발사 할 수 있는 레일 건 또는 철도 건 이라고하는 다른 형태의 코일 건에 관심이있는 것 같습니다.
이 모든 것이 나만의 버전 Coil Gun 을 만드는 데 관심을 갖게했습니다. 또한 버튼 클릭 한 번으로 금속 발사체가 코일에서 튀어 나오는 것을보고 놀아 보는 것도 매우 만족 스럽습니다. 시작하기 전에이 프로젝트가 순전히 교육적인 목적을위한 것이라는 점을 분명히하고 싶습니다. 따라서 고등학교에서 괴롭힘을 피해이 총을 만들고자한다면 심리학자를 방문해야 할 것입니다. 이 프로젝트에는 금속 조각과 고전압이 날아가는 것도 포함되므로 작업하는 동안 조심하십시오. 시작합시다.
필요한 재료
- 구리선 (에나멜 처리)
- IR 센서 (속도 측정 형)
- IRFZ44N MOSFET
- BC557 PNP 트랜지스터
- 10k 및 1K 저항
- 7805 레귤레이터
- 0.1uF
- 누름 단추
- 브레드 보드
- 전원 (RPS)
- 9V 배터리
코일 건은 어떻게 작동합니까?
코일 건의 기본 원리는 전류를 전달하는 도체가 주변에 자기장을 유도한다는 것입니다. 이 자기장의 강도를 향상시키기 위해 전류 전달 도체를 코일 형태로 감습니다. 이제이 코일에 전원이 공급되면 그 주위에 금속 (또는 다른 Ferro 자기) 조각 (일명 발사체) 을 끌어 당길만큼 강한 자기장이 생성 됩니다.
이러한 배열은 한쪽 끝에서만 발사체를 끌어 당기고 다른 쪽 끝에 도달하면 코일 내부에 다시 끌어 당겨서 몇 번의 진동 후에 발사체가 코일 자체 내부에 남아있게됩니다. 이는 프로세스 중에 발사체가 자화되어 자석 역할을하므로 자기장이 존재하는 한 발사체 (자석)는 코일에만 머무르는 경향이 있기 때문입니다. 그러나 코일 건은 발사체를 발사해야하므로 발사체가 코일의 다른 쪽 끝에 도달했는지 확인하고 코일이 꺼져 야 할 때 센서를 사용하여 발사체가 동일한 속도로 이동하고 코일에서 빠져 나가십시오.
간단하게 들릴지 모르지만 하나 이상의 코일을 사용하면 복잡성이 증가 할 수 있습니다. 다중 코일을 사용하면 발사체가 코일을 통과하는 동안 속도를 높일 수 있습니다. 또 다른 도전 과제는 코일에 충분한 전류를 공급하는 것입니다. 코일은 권선 수와 코일 두께에 따라 24V에서 5A에서 10A 사이의 어느 곳에서나 소비 할 수 있습니다. 따라서 이러한 고전류를 공급하기 위해 대부분의 사람들은 큰 커패시터를 사용하여 처리합니다. 그러나 우리의 튜토리얼에서는 단순하게 유지하기 위해 단일 스테이지 코일 건을 만들고 RPS 장치로 전원을 공급합니다.
회로도
이 단일 스테이지 코일 건의 전체 회로 다이어그램이 아래 이미지에 나와 있습니다.
보시다시피 회로는 매우 간단합니다. 회로의 주요 구성 요소는 코일 자체입니다. 다음 제목에서 어떻게 구축하는지 살펴 보겠습니다. 코일은 24V의 공급 전압은 우리 RPS 형성 전동 형태 관통의 공급을 제어 (스위칭) N 채널 MSFET IRF544Z. 트랜지스터의 게이트 핀은 10k 저항 (R1)을 통해 풀다운되고 다이오드 D1은 코일이 방전 될 때 역전 류를 우회하는 데 사용됩니다.
MOSFET은 N 채널이므로 게이트 임계 전압이이 경우 게이트 핀에 5V가 공급 될 때까지 꺼진 상태로 유지됩니다. 이것은 PNP 트랜지스터 (BC557) 를 통해 푸시 버튼으로 이루어지며, 버튼을 누르면 MOSFET의 Gate 핀에 5V가 공급되고 코일이 켜집니다. 이것은 발사체를 끌어 당기고 다른 쪽 끝으로 밀어 넣습니다. 발사체가 다른 쪽 끝에 도달하자마자 IR 센서이를 감지하고 1K 전류 제한 저항을 통해 PNP 트랜지스터의 기본 핀에 5V 신호를 보냅니다. 그러면 트랜지스터가 열리므로 5V 대 MOSFET이 분리되고 코일도 꺼집니다. 따라서 발사체는 코일에서 빠져 나와 발사됩니다. IR 센서에 전원을 공급하고 트랜지스터와 MOSFET을 트리거하는 5V는 9V 배터리의 7805 전압 조정기 IC에 의해 조정됩니다.
코일 감기
앞서 말했듯이이 회로에서 가장 중요한 구성 요소는 코일입니다. 코일 감기를 시작하기 전에 발사체 크기를 결정해야합니다. 제 경우에는 나사 드라이버 비트를 발사체로 사용하고 있습니다. 그러나 Ferro 자기 특성을 가진 모든 것을 선택할 수 있습니다. 발사체를 선택한 후에 는 마찰이 많지 않지만 발사체가 미끄러질 수있는 구멍 파이프와 같은 구조를 선택해야합니다. 나는 빈 리필 펜을 사용해 보았고 그것은 나를 위해 잘 작동했습니다. 발사체의 크기에 따라 하나를 선택할 수 있습니다. 그러면 원통형베이스의 길이가 최대 5cm가 될 수 있습니다. 마지막으로 중간 두께의 에나멜 구리선 을 구입 하면 내 두께는 0.8mm입니다.
필요한 재료를 모두 모은 후 좋아하는 재생 목록을 재생하고 원통형베이스 위에 코일을 감습니다. 와인딩이 서로 겹치지 않고 쉽게 풀리지 않는지 확인하십시오. 권선의 첫 번째 층을 다듬은 후 절연 테이프 (전기 테이프)를 사용하여 제자리에 고정한 다음 그 위에 두 번째 층을 비슷하게 날개를 달기 시작할 수 있습니다. 첫 번째 레이어의 끝에 도달 한 후 왼쪽에서 오른쪽으로 시작한 경우 항상 코일을 한 방향으로 만 감아 야합니다. 두 번째 레이어를 감기는 왼쪽에서 다시 시작합니다. 5-7 개의 레이어에 도달 할 때까지이 단계를 반복 할 수 있습니다. 나는 각 층이 약 60 턴을 갖는 약 6 층을 만들었습니다. 내 코일 배열은 아래 그림과 같이 보입니다.나는 코일을 제자리에 고정하기 위해 두 개의 3D 인쇄 디스크 (흰색)를 사용했습니다.
코일로 작업하는 것은 항상 어렵고 Tesla Coil Project에서와 같이 제대로 작동하려면 코일을 올바르게 감아 야합니다. 많은 사람들은 부적절한 코일 감기로 인해 올바른 출력을 얻지 못합니다.
미니 코일 건의 작동
코일을 만든 후에는 코일 건 회로 의 나머지 부분에 연결을 진행할 수 있습니다. 코일은 5A만큼 높은 전력을 소비 할 수 있으므로 브레드 보드는 일반적으로 500mA에 대해서만 정격이므로 브레드 보드에 코일 부품을 만들 수 없습니다. 따라서 구성 요소를 납땜하여 성능 기판에 완전한 회로를 구축하거나 아래 그림과 같이 브레드 보드를 통해 직접 고전력 라인을 납땜하는 조잡한 방법을 따를 수 있습니다.
보시다시피 코일은 핀이 와이어에 직접 납땜 된 MOSFET을 통해 조절 된 전원 공급 장치 클립 (악어 클립)에 의해 전원이 공급 됩니다. MOSFET의 게이트 핀은 5V 만 필요하므로 전압 조정기, 트랜지스터 및 스위치를 포함한 나머지 회로가 구축되는 브레드 보드로 이동합니다. 브레드는 9V 배터리로 전원을 배터리 클립하지만.
코일 건 프로젝트를 테스트하려면 코일 내부에 금속 조각을 넣고 브레드 보드의 버튼을 누르기 만하면됩니다. 그러면 코일 외부에서 발사체가 발사됩니다. 또한 발사체가 발사 된 후 코일에 다시 전원이 공급되고 코일이 영구적으로 손상 될 수 있으므로 버튼을 계속 누르지 마십시오. 프로젝트의 전체 작업은 비디오 에서 찾을 수 있습니다.
프로젝트를 빌드하고 제대로 작동하기를 바랍니다. 질문이 있으시면 아래 댓글 섹션에 남겨 주시거나 다른 기술적 질문에 대해 포럼에 게시 할 수 있습니다.